基于虚拟安全边界的智能车辆动态换道轨迹规划

摘要

鉴于实际动态交通环境下智能车辆换道过程中可能受到周围车辆的影响,为满足其换道过程安全性和舒适性的要求,提出了一种基于虚拟安全边界的动态换道轨迹规划算法.考虑到换道结束时间和纵向位置的耦合性,采用四次和五次混合多项式换道轨迹算法分别进行纵、横向规划,确定换道时间和纵向速度范围获得候选换道轨迹.设计了车辆运动状态约束和基于车辆矩形轮廓建立的虚拟安全边界防碰撞约束,构建了车辆换道安全性、舒适性、跟车效益等代价函数,并基于安全性代价函数阈值动态调整各个代价函数的权重系数,运用fmincon函数对候选换道轨迹进行优化.考虑到周围车辆运动状态变化会对换道过程产生影响,车辆系统循环调用换道轨迹规划模块进行换道轨迹实时更新,直至车辆到达目标位置.结果表明:对于不同的换道工况,基于虚拟安全边界的智能车辆动态换道轨迹规划算法可有效避免换道过程中与周围车辆发生碰撞,保证了智能车辆换道过程的安全性.