基于滚动优化的自主驾驶车辆避障控制

【摘要】随着汽车工业的迅猛发展以及人民生活水平的不断提高，汽车保有量持续攀升，随之而来的是越来越大的交通压力，道路拥堵，交通事故频发等一系列亟待解决的问题，智能交通系统作为解决上述问题的有效途径，受到社会各界的广泛关注。自主驾驶作为智能交通系统中的新兴技术，已经成为国内外研究的热点，通过实现车辆的自主驾驶，将会大大提高交通系统的通行效率，减少甚至杜绝交通事故的发生。因此，研究自主车辆具有十分重要的意义。车辆运行的环境瞬息万变，不免会遇到障碍物或是行人，如何采取有效的方法控制自主车辆躲避障碍物正是本文所研究的主要内容。由于车辆自身状态和行驶环境的实时变化，以及车辆系统本身存在的动力学约束及各种物理约束，加之为保证行车安全所必须的各种交通规则等的约束，使得自主车辆的避障问题成为有约束的多目标优化问题。针对此问题本文提出了基于滚动优化的自主车辆避障问题研究。基于安全距离的定义提出了自主驾驶车辆避障的驾驶策略，把车辆的避障问题分解为左换道、巡航、右换道等一系列的基本驾驶子操作的决策问题。考虑障碍车的运动学方程以及主车的动力学方程，并根据参数化的思想得到包含主车状态和待优化控制量在内的参考轨迹，为使得主车的预测轨迹跟踪此参考轨迹，设计了模型预测控制算法。通过该算法，实现了自主车辆在避障中轨迹规划与跟踪的协同控制。由于车辆在换道过程易于发生超调而引发交通事故，为减小车辆换道操作过程中的超调从而保证车辆的稳定性和安全性，设计了包含安全性在内的约束模型预测控制算法。利用高保真车辆动力学仿真模型对所提出的算法进行了验证，通过变化主车纵向车速以及路面附着系数等多种仿真工况，并联合左换道，超车道巡航，右换道等自主驾驶策略，验证了所设计的避障控制算法能够在有效控制车辆躲避障碍物的同时，保证车辆本身的稳定性及安全性，符合自主车辆运动控制的要求。本文为自主车辆的避障控制提供了新思路，但还有一些工作需要进一步完善。本文仅考虑了侧向的运动控制，纵向的车速规划与控制将是下一步需要研究的内容。
【作者】贾瑞；
【导师】陈虹；
【作者基本信息】吉林大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】自主车辆；避障控制；滚动优化；路径规划；路径跟踪；

【参考文献】
[1]张永达.针刺陵下穴治疗肩周炎的临床观察[D].广州中医药大学,针灸推拿学（专业学位）,2013,硕士.
[2]包娜娜.AKNS方程族相关的新的全离散可积系统[D].江苏师范大学,应用数学,2013,硕士.
[3]方为.新华通讯社新媒体发展战略研究[D].华东师范大学,新闻学,2013,硕士.
[4]崔萌.A事业单位内部控制问题研究[D].河北大学,会计,2014,硕士.
[5]高建科,赵千里,左福国.矿山企业安全管理新体制的建立与实践[J].中国安全科学学报.2003(02)
[6]王元方.台儿庄古城保护性旅游开发研究[D].山东师范大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[7]靳珍.思想政治（品德）课教学中的生命教育探究[D].河北师范大学,教育,2013,硕士.
[8]吴玉林.稻田油菜免耕直播施肥技术研究与示范[D].湖南农业大学,种植,2003,硕士.
[9]王宝.A公司Model X产品技术培训流程研究[D].吉林大学,工商管理,2014,硕士.
[10]陈雪.城市特色小区、建筑与环境审美研究——上海近代里弄住宅的承延与创新研究[D].武汉理工大学,设计艺术学,2003,硕士.
[11]蔡勇.论我国商业秘密的法律保护[D].苏州大学,法律,2003,硕士.
[12]鞠文涛.超声波热量表的设计与研发[D].浙江大学,2008.
[13]仝庆贵.客运大楼零售店火灾轰燃现象和中庭火灾烟气控制实验研究[D].重庆大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2003,硕士.
[14]孙亚男.实验性血管性认知障碍关于胆碱能机制的研究[D].天津医科大学,神经病学,2014,博士.
[15]陈军艳.大功率DC/DC模块电源的研究[D].南京航空航天大学,电力电子与电力传动,2004,硕士.
[16]荀珣.大卫·芬奇电影研究[D].西北师范大学,文艺学,2013,硕士.
[17]武珅.基于标杆管理的建筑工程项目绩效管理体系研究[D].西安科技大学,工程管理,2014,硕士.
[18]戚红.Wnt5a在卵巢癌血管生成拟态中的作用[D].天津医科大学,病理学与病理生理学,2014,博士.
[19]熊晓虹.英美学术界对丁玲及其作品的译介和研究[D].南京大学,国际关系,2013,硕士.
[20]杨保民,孙明,孙翔.滞后不确定系统的鲁棒稳定调节器设计[J].自动化学报,1994,02:202-208.
[21]郭建江.河北省房地产波动特点分析[D].山西师范大学,行政管理,2014,硕士.
[22]张大庆.辽宁省排球后备力量的现状分析与发展对策研究[D].辽宁师范大学,体育教育训练学,2003,硕士.
[23]王香琴.聚苯胺超细复合纤维的制备与表征[D].上海工程技术大学,服装设计与工程,2014,硕士.
[24]邱明晖.基于B/S架构的分销管理系统的设计与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2012,硕士.
[25]占伟.我国生态文明建设面临的问题及对策研究[D].西南大学,科学社会主义与国际共产主义运动,2013,硕士.
[26]罗毅.“涂阳肺结核病人密切接触者检查”的循证研究[D].遵义医学院,卫生毒理学,2013,硕士.
[27]夏卉芳.菟丝子水提液对大鼠胚胎发育毒性的实验研究[D].遵义医学院,人体解剖与组织胚胎学,2012,硕士.
[28]孙伟.砂泥岩缓倾顺层边坡稳定性分析与支护效果评价[D].北京交通大学,2014.
[29]肖姣.尿液蛋白质组学在IgA肾病激素治疗前后的比较[D].大连医科大学,内科学,2012,硕士.
[30]龙浩.依达拉奉通过抑制内质网应激途径对神经细胞的保护机制研究[D].南京医科大学,外科学,2013,硕士.
[31]荆晓亮.煤与瓦斯突出灾害信息模式识别与集成决策[D].辽宁工程技术大学,控制理论与控制工程,2012,硕士.
[32]马耀名.一类模糊PD控制算法及控制芯片的EDA设计研究[D].辽宁工程技术大学,电力电子与电力传动,2004,硕士.
[33]李金国.基于应用的高速网络入侵检测系统的研究与实现[D].湖南师范大学,2004.
[34]魏星.褐飞虱烟碱型乙酰胆碱受体β1亚基氨基酸多态性分析及与吡虫啉抗性关系研究[D].南京农业大学,农业昆虫与害虫防治,2013,硕士.
[35]牛雪虹.水压比例节流阀的设计及仿真研究[D].兰州理工大学,机械电子工程,2013,硕士.
[36]康俊霞.个案工作在工伤患者服务中的应用[D].华中科技大学,社会工作,2013,硕士.
[37]陈婷.中国上市公司财务重述动因研究[D].兰州大学,会计学,2013,硕士.
[38]赵海双.心房颤动患者外周血单个核细胞NADPH氧化酶活性和丙二醛浓度的改变及意义[D].苏州大学,心血管内科,2014,硕士.
[39]莫红.时变论域下的语言动力学轨迹[J].自动化学报,2012,10:1585-1594.
[40]王静欣.第三代党和国家主要领导人著作出版研究[D].河北大学,传播学,2014,硕士.
[41]廖文雯.城市综合公园改造中设计理念的更新[D].西南交通大学,景观工程,2014,硕士.
[42]周娟.“责令”性环境行政行为研究[D].湖南师范大学,环境与资源保护法学,2014,硕士.
[43]赵悦.管理层股权激励与企业投资效率关系的实证研究[D].哈尔滨工业大学,会计学,2014,硕士.
[44]张译奇.电梯轨距偏差测量仪的研制[D].苏州大学,控制工程（专业学位）,2014,硕士.
[45]钟庆昌,贾青,谢剑英.不确定LTI-SISO系统的低通滤波降阶时滞观测器控制[J].控制与决策,2001,04:468-472.
[46]王旭染.中国城镇养老保险制度变迁研究[D].河北大学,社会保障,2014,硕士.
[47]黄涛.缝纫泡沫夹层复合材料力学性能研究[D].西北工业大学,工程力学,2004,硕士.
[48]王秀芹.矿用变频器异步电机无速度传感器矢量控制算法的研究[D].安徽大学,检测技术与自动化装置,2014,硕士.
[49]陈志杰.绝经前后女性冠心病患者危险因素与冠状动脉病变特点的分析[D].河北医科大学,内科学（专业学位）,2014,硕士.
[50]彭爱辉.高中数学课程中的算法及其教学设计研究[D].贵州师范大学,课程与教学论,2004,硕士.