双向两车道公路自主超车轨迹规划及跟踪控制

研究了自主地面车辆在双向两车道公路场景下的超车轨迹规划和跟踪控制。建立了权衡换道稳定性和效率的目标函数,得到最优五次多项式换道轨迹。将超车过程分为换道、超越和并道3个阶段,根据超车车辆与其他车辆的临界碰撞条件建立安全距离模型,进而判断超车的可行性,得到超越阶段时长以及规划完整的超车轨迹。分别设计模型预测控制器和离散滑模控制器跟踪横向路径和纵向速度,并利用模糊控制对模型预测控制器输出的前轮转角进行补偿。在Matlab和CarSim联合仿真环境下进行超车验证,结果表明:所提出的超车轨迹规划及跟踪方法能够使车辆实现自主超车机动,并保持良好的跟踪精度和稳定性。