智能车辆实时避障轨迹规划研究

摘要

自动驾驶车辆实际运行过程中会出现车辆变道，避障过程中也易与其他车辆及行人发生碰撞。为提升汽车的安全性能，将时间-路径-速度三维轨迹规划问题进行降维解耦，分解成路径规划及速度规划2个二维问题进行求解。在路径规划层，引入JPS跳点搜索法，并加入障碍物模型，同时对JPS启发函数进行优化以减少JPS算法扩展节点数量和扩展次数，最后基于分段加速度连续性约束及各项空间约束进行二次规划算法路径平滑处理，生成最终规划路径。在速度规划层，对障碍物进行运动预测并投影至规划空间，再利用动态规划算法作为“粗规划”并进行剪枝优化，最后构建二次规划模型进行速度平滑，输出完整的速度规划结果。通过仿真测试和实车验证可知，所设计的路径规划和速度规划系统能有效避开障碍物，曲率连续，路径平均规划时间在4 ms以内，速度规划时间控制在10 ms以内，实时性良好。

关键词

避障轨迹规划 / 动态规划算法 / 二次规划算法 / 跳点搜索算法 / 速度规划