基于车辆换道超车路径规划改进人工势场法研究

摘要

针对城市道路车辆换道超车问题，结合安全避障原则，提出了一种改进的人工势场法，在斥力势场中考虑了车辆纵向制动安全距离和障碍车尺寸的影响，提出了椭圆形斥力场概念，引入了局部虚拟目标点引力修正路径规划。改进后的势场模型包括主车道中心线引力势场、带转向通道的车道分割线斥力势场及障碍物势场，提高了车辆沿主车道行驶的规范性。结合模型预测控制（model predictive control, MPC）方法，构建了路径规划与轨迹跟踪统一的函数模型，通过Carsim与Simulink联合仿真。结果表明，相比传统的人工势场法，改进的人工势场法换道时车辆的横摆角减少了10°,横摆角速度降低了20（°）/s,前轮转角减少了2°,质心侧偏角最大值从3°降至1°,车辆横向加速度相比传统方法约降低了0.3 m/s²。说明改进的人工势场法有效提高了车辆避障换道超车行驶稳定性、车身姿态平稳性，提升了车辆行驶安全性。

关键词

人工势场法 / 避障路径规划 / 换道超车

基金资助

国家自然科学基金项目(51275489)