車道變換是駕駛員操作車輛常用的駕駛行為之一,由于駕駛員的注意力不集中或操作失誤,是造成交通事故和道路堵塞的主要原因。因此研究車輛的自主換道輔助系統(tǒng),包含車輛換道決策、換道軌跡規(guī)劃和跟蹤控制等功能,有利于減少交通事故、改善乘員舒適性和提高車輛行駛效率。車輛換道可分為自由換道和強(qiáng)制換道,其中強(qiáng)制換道多應(yīng)用于匝道口、前方有事故發(fā)生車輛必須進(jìn)行換道操作,而自由換道則更加靈活多變且研究較少。因此本文以自動(dòng)駕駛汽車為研究對(duì)象,主要圍繞車輛的自由換道進(jìn)行研究,建立一個(gè)安全、有效的自主換道算法。本文首先對(duì)車輛的最小安全跟車距離進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上提出車輛的換道安全距離模型。建立自主換道行為決策算法的車輛簡(jiǎn)化模型,將行為決策問題看作一個(gè)優(yōu)化問題,構(gòu)建其邏輯約束及以最優(yōu)速度行駛、選擇合適的車道和行駛時(shí)間最短為目標(biāo)函數(shù),最終建立了基于混合邏輯動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的決策方法,使用混合線性整數(shù)規(guī)劃的方法進(jìn)行優(yōu)化求解。其次在模型預(yù)測(cè)控制的思想上建立基于優(yōu)化方法的換道軌跡規(guī)劃方法,選取運(yùn)動(dòng)學(xué)模型作為軌跡規(guī)劃的預(yù)測(cè)模型以及根據(jù)車輛間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系確定換道時(shí)間,構(gòu)建與換道時(shí)間和車輛轉(zhuǎn)向性能有關(guān)的目標(biāo)函數(shù),并進(jìn)行優(yōu)化求解。針對(duì)環(huán)境車輛的...

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 自動(dòng)駕駛汽車行為決策研究現(xiàn)狀
        1.2.2 自動(dòng)駕駛汽車軌跡規(guī)劃研究現(xiàn)狀
        1.2.3 自動(dòng)駕駛汽車軌跡跟蹤研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容
2 自主換道的行為決策
    2.1 引言
    2.2 換道安全距離
    2.3 換道決策
        2.3.1 系統(tǒng)建模
        2.3.2 離散變量與邏輯變量的轉(zhuǎn)換
        2.3.3 安全約束問題
        2.3.4 目標(biāo)函數(shù)
    2.4 離線仿真驗(yàn)證
    2.5 本章小結(jié)
3 自主換道的軌跡規(guī)劃
    3.1 引言
    3.2 常用換道軌跡規(guī)劃方法
        3.2.1 基于等速偏移的換道軌跡規(guī)劃
        3.2.2 基于正反梯形加速度的換道軌跡規(guī)劃
        3.2.3 基于圓弧的換道軌跡規(guī)劃
        3.2.4 基于多項(xiàng)式曲線的換道軌跡規(guī)劃
    3.3 基于優(yōu)化的換道軌跡規(guī)劃
        3.3.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
        3.3.2 預(yù)測(cè)方程
        3.3.3 換道時(shí)間
        3.3.4 目標(biāo)函數(shù)和優(yōu)化求解
    3.4 軌跡再規(guī)劃
        3.4.1 繼續(xù)換道軌跡再規(guī)劃
        3.4.2 返回軌跡再規(guī)劃
    3.5 離線仿真驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
4 自主換道的跟蹤控制
    4.1 引言
    4.2 預(yù)測(cè)模型
    4.3 線性時(shí)變預(yù)測(cè)模型
    4.4 線性時(shí)變模型預(yù)測(cè)跟蹤控制器
        4.4.1 目標(biāo)函數(shù)與約束問題
        4.4.2 優(yōu)化求解
    4.5 本章小結(jié)
5 自主換道的離線仿真驗(yàn)證與分析
    5.1 引言
    5.2 仿真平臺(tái)的搭建
        5.2.1 利用Simulink和 CarSim搭建控制器
        5.2.2 基于PreScan的場(chǎng)景建模
    5.3 仿真結(jié)果及分析
        5.3.1 目標(biāo)車道無干擾車輛的自主換道仿真
        5.3.2 目標(biāo)車道有干擾車輛完成換道的自主換道仿真
        5.3.3 目標(biāo)車道有干擾車輛未完成換道的自主換道仿真
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果



本文編號(hào)：3752498