基于改进三元素避障模型的轨迹规划研究

针对有动态障碍物干扰的交通环境,提出一种能描述车辆自身与障碍物运动关系的几何避障模型。通过将自车与障碍物空间距离分解为两个方向的距离,并结合自车与障碍物的相对速度得到三元素,建立基于三元素的改进避障模型。以模型预测控制原理(MPC)为基础,将离散化的车辆运动学模型作为预测模型,结合Frenet坐标系综合考虑道路边界、车辆自身机械结构、车辆行驶安全与舒适性等因素构建目标函数以及约束,最终建立非线性规划问题并求解。以金康赛力斯SF5作为试验车辆,加装硬件及传感器,搭建自动驾驶软件平台。在ROS+Matlab/Simulink软件平台上,部署轨迹规划算法进行实车试验。结果表明,该方法不仅能顺利避开障碍物,且可获得合理、舒适的行驶轨迹。