基于速度障碍模型的智能汽车轨迹规划控制方法研究

作     者：何洋 李刚 HE Yang;LI Gang

作者机构：辽宁工业大学汽车与交通工程学院辽宁锦州121001 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2025年第46卷第4期

页      面：395-408页

核心收录：

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51675257) 辽宁省自然科学基金面上项目(2022-MS-376) 辽宁省教育厅高校基本科研项目(LJ212410154021) 

主　　题：避障 速度障碍 轨迹规划 模糊控制 

摘      要：为提高智能汽车的避障能力,提出一种基于速度障碍模型的智能汽车轨迹规划控制方法。结合速度障碍法和障碍物膨胀法,建立智能汽车的速度障碍模型,将动态障碍物在速度空间中的运动不确定转化为位置不确定,实现安全裕度根据障碍物尺寸和相对速度自适应调整。为兼顾轨迹跟踪精度和行驶稳定性,根据汽车状态方程、模糊控制原理和模型预测控制原理设计智能汽车模糊模型预测控制器(Fuzzy Model Predictive Control,FMPC)。为验证该方法的有效性,采用仿真软件建立其仿真模型。仿真结果表明:对多个随机的静、动态障碍物均可实现避障,且在避障后快速平稳地跟踪参考轨迹。通过避障稳定性分析得出,目标车速为100 km/h,其最大横向速度为4.01 km/h,最大横摆角速度为20.8°/s,最大质心侧偏角为2.32°,满足汽车行驶稳定性要求,该方法有效提高了智能汽车的避障能力及其行驶稳定性。