自動駕駛車輛的安全軌跡生成

自動駕駛車輛的安全軌跡生成

目前,先進的汽車安全系統，如輔助制動或自動車道識別系統在相對簡單的駕駛情況下能夠為駕駛員提供幫助。提出了一種在復雜駕駛場景下的高級安全框架，即并行自主安全框架。該框架主要有兩個目標：保障安全、車輛的控制輸入應盡可能接近人類駕駛員。在主車當前位置已知、道路邊界已知、其它車輛已知的情況下，基于非線性模型預測控制（NMPC）為并行自主安全框架提供解決方案。

在急轉彎、交叉路口左轉彎等駕駛場景中，對所提出的并行自主安全框架進行評估。駕駛員通過控制轉向盤和加速踏板，產生期望的車輪轉角和車輛加速度，并將二者作為輸入參數，傳送至NMPC模型中，生成自動駕駛車輛的安全軌跡，作為參考路徑。

在急轉彎工況，車輛進入曲率較大的彎道，若是人為駕駛車輛，很有可能使車輛脫離車道。而使用NMPC控制，該控制器會制動車輛達到合適的速度，以符合車輛的偏航率。轉彎結束后再控制車輛加速，節省車輛的運行時間。所以，該方法可很好地控制車輛的橫向運動和縱向運動。

在交叉路口左轉彎工況，在50個隨機的場景中進行了驗證，汽車均未發生碰撞。在進入交叉路口前，NMPC控制器會使車輛停止，等其它車輛通過并出現足夠的間隙，才允許車輛進入交叉路口。一旦車輛前方出現障礙物，NMPC控制器首先對車輛進行制動減速，然后進行換道超車。如果不進行NMPC控制，車輛就容易發生碰撞。

Wilko Schwarting et al.2017 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA),Singapore, May 29-June 3,2017.

編譯：野晨晨