考虑时变参考的L2+车辆避障规控方法研究

摘要

当前道路紧急避障功能(autonomous emergency braking, AEB)难以应对复杂交通场景，而高阶自动避障系统尚未普及，基于优化计算的路径规划方法也难以在资源受限的域控制器上实时运行。此外，大量燃油车仅配备低阶毫米波雷达，缺乏高精度感知能力。针对上述问题，提出一种面向毫米波雷达的轨迹规划与横向控制框架。该方法在Frenet坐标系下解耦横纵向运动，采用多项式优化方式，在代价函数中综合考虑一阶与二阶运动变化，实现多目标轨迹优化。为提升实时性，构建包含道路曲率时变参数的预测跟踪模型，并引入KKT(Karush-Kuhn-tucker)条件逆矩阵查表映射机制，实现控制参数的快速解析与计算。仿真结果表明，该方法在动态避障中显著提升跟踪精度：在64 km/h动态避障工况下横向位移偏差降低35.8%,侧向速度与航向角分别控制在0.0 5 m/s和0.072°以内。与传统MPC(model predictive control)相比，在64 km/h的双移线工况下横向误差降低60.8%,航向角误差降低61.1%。实车验证进一步表明，最大横向误差稳定在0.1 m内，航向角误差不超过0.02°。本研究为低传感器配置车辆提供了一种高效、可实时运行的避障控制方案。

关键词

Frenet坐标系 / 轨迹规划 / 轨迹跟踪 / 复合代价函数 / 道路曲率