汽车安全与节能学报 ›› 2023, Vol. 14 ›› Issue (4): 480-487.DOI: 10.3969/j.issn.1674-8484.2023.04.010
收稿日期:2023-03-03
修回日期:2023-06-29
出版日期:2023-08-31
发布日期:2023-08-31
通讯作者:
*陈词 (1984—),男(汉),湖北,讲师。E-mail:chenc1520@whut.edu.cn。
作者简介:黄鹏程 (1998—),男(汉),江西,硕士研究生。E-mail:468774606@qq.com。
基金资助:
HUANG Pengcheng1(
), PEI Xiaofei2, ZHOU Honglong1, CHEN Ci1,*(
)
Received:2023-03-03
Revised:2023-06-29
Online:2023-08-31
Published:2023-08-31
摘要:
城市交通环境对自动驾驶汽车的安全性、舒适性、合规性、通行效率等指标提出了更高的要求。该文提出了一种时空耦合的实时轨迹规划方法,在其评价函数中引入上述多种量化指标。该算法在一组驾驶走廊内生成轨迹,根据结合横纵向舒适性、安全性和效用性的多指标评价函数选择最优轨迹,并在模拟环岛中进行了测试。结果表明:当舒适性优先时,加速度曲线较为平滑,最大值为0.66 m/s2; 当安全性优先时,产生的轨迹平均偏离0.19 m,避免与附近障碍物发生碰撞; 当效用性优先时,生成的轨迹最大速度为9.97 m/s,并表现出较积极的加速度场。该算法可使自动驾驶汽车在保持横纵向加速度的同时安全避开动态障碍物,且每次迭代平均耗费47.45 ms,满足实时性的要求。
中图分类号:
黄鹏程, 裴晓飞, 周洪龙, 陈词. 基于多指标耦合的自动驾驶汽车实时轨迹规划算法[J]. 汽车安全与节能学报, 2023, 14(4): 480-487.
HUANG Pengcheng, PEI Xiaofei, ZHOU Honglong, CHEN Ci. Trajectory planning algorithm of autonomous vehicle based on multi-index coupling[J]. Journal of Automotive Safety and Energy, 2023, 14(4): 480-487.
| 决策变量 | 轨迹性能指标 | 公式 |
|---|---|---|
| 纵向舒适性 | 纵向加速度平均值 | |
| 纵向加加速度平均值 | ||
| 横向舒适性 | 横向加速度平均值 | |
| 横向加加速度平均值 | ||
| 安全性 | 车道偏离距离 | |
| 效用性 | 正向纵向加速度 | |
| 平均速度 |
| 决策变量 | 轨迹性能指标 | 公式 |
|---|---|---|
| 纵向舒适性 | 纵向加速度平均值 | |
| 纵向加加速度平均值 | ||
| 横向舒适性 | 横向加速度平均值 | |
| 横向加加速度平均值 | ||
| 安全性 | 车道偏离距离 | |
| 效用性 | 正向纵向加速度 | |
| 平均速度 |
| 最大横向加速度,amax, y | 3.0 m/s2 |
| 最大纵向加速度,amax, x | 3.0 m/s2 |
| 最小纵向加速度,amin, x | -5.0 m/s2 |
| 最大限制速度,vlimit | 15.0 m/s |
| 最小跟车距离,dc | 10.0 m |
| 安全名义距离,do | 45.0 m |
| 最大制动加速度,amax,dec | -5.0 m/s2 |
| 最大速度,vmax | 15.0 m/s |
| 最大横向加速度,amax, y | 3.0 m/s2 |
| 最大纵向加速度,amax, x | 3.0 m/s2 |
| 最小纵向加速度,amin, x | -5.0 m/s2 |
| 最大限制速度,vlimit | 15.0 m/s |
| 最小跟车距离,dc | 10.0 m |
| 安全名义距离,do | 45.0 m |
| 最大制动加速度,amax,dec | -5.0 m/s2 |
| 最大速度,vmax | 15.0 m/s |
| 决策变量 | 性能指标 | 实验1 | 实验2 | 实验3 | 实验4 | 实验5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 纵向舒适性 | 平均纵向加速度 / (m·s-2) | -0.033 | -0.032 | -0.020 | -0.063 | -0.061 |
| 平均纵向加加速度/ (m·s-3) | 0.057 | 0.044 | 0.016 | 0.084 | 0.077 | |
| 横向舒适性 | 平均横向加速度 / (m·s-2) | 0.260 | 0.247 | 0.216 | 0.257 | 0.252 |
| 平均横向加加速度/ (m·s-3) | -0.025 | -0.041 | 0.005 | -0.020 | -0.041 | |
| 安全性 | 累计车道偏离距离 / m | 1 002.002 | 3 095.45 | 970.017 | 2 528.401 | 2 513.594 |
| 效用性 | 平均正加速度/ (m·s-2) | 0.210 | 0.237 | 0.190 | 0.212 | 0.174 |
| 平均速度/ (m·s-1) | 10.456 | 10.384 | 10.364 | 10.508 | 10.290 |
| 决策变量 | 性能指标 | 实验1 | 实验2 | 实验3 | 实验4 | 实验5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 纵向舒适性 | 平均纵向加速度 / (m·s-2) | -0.033 | -0.032 | -0.020 | -0.063 | -0.061 |
| 平均纵向加加速度/ (m·s-3) | 0.057 | 0.044 | 0.016 | 0.084 | 0.077 | |
| 横向舒适性 | 平均横向加速度 / (m·s-2) | 0.260 | 0.247 | 0.216 | 0.257 | 0.252 |
| 平均横向加加速度/ (m·s-3) | -0.025 | -0.041 | 0.005 | -0.020 | -0.041 | |
| 安全性 | 累计车道偏离距离 / m | 1 002.002 | 3 095.45 | 970.017 | 2 528.401 | 2 513.594 |
| 效用性 | 平均正加速度/ (m·s-2) | 0.210 | 0.237 | 0.190 | 0.212 | 0.174 |
| 平均速度/ (m·s-1) | 10.456 | 10.384 | 10.364 | 10.508 | 10.290 |
| 决策变量 | 性能指标 | 实验1 | 实验2 | 实验3 | 实验4 | 实验5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 纵向舒适性 | 平均纵向加速度 / (m·s-2) | -0.062 | -0.062 | -0.0503 | -0.091 | -0.088 |
| 平均纵向加加速度 / (m·s-3) | 0.095 | 0.162 | 0.183 | 0.303 | 0.094 | |
| 横向舒适性 | 平均横向加速度 / (m·s-2) | 0.228 | 0.214 | 0.181 | 0.223 | 0.219 |
| 平均横向加加速度 / (m·s-3) | 0.018 | 0.012 | 0.002 | 0.006 | 0.020 | |
| 安全性 | 累计车道偏离距离 / m | 1 067.93 | 3 229.37 | 860.42 | 2 416.34 | 2 379.53 |
| 效用性 | 平均正加速度 / (m·s-2) | 0.192 | 0.218 | 0.193 | 0.207 | 0.188 |
| 平均速度/ (m·s-1) | 10.251 | 10.292 | 10.399 | 10.459 | 10.386 |
| 决策变量 | 性能指标 | 实验1 | 实验2 | 实验3 | 实验4 | 实验5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 纵向舒适性 | 平均纵向加速度 / (m·s-2) | -0.062 | -0.062 | -0.0503 | -0.091 | -0.088 |
| 平均纵向加加速度 / (m·s-3) | 0.095 | 0.162 | 0.183 | 0.303 | 0.094 | |
| 横向舒适性 | 平均横向加速度 / (m·s-2) | 0.228 | 0.214 | 0.181 | 0.223 | 0.219 |
| 平均横向加加速度 / (m·s-3) | 0.018 | 0.012 | 0.002 | 0.006 | 0.020 | |
| 安全性 | 累计车道偏离距离 / m | 1 067.93 | 3 229.37 | 860.42 | 2 416.34 | 2 379.53 |
| 效用性 | 平均正加速度 / (m·s-2) | 0.192 | 0.218 | 0.193 | 0.207 | 0.188 |
| 平均速度/ (m·s-1) | 10.251 | 10.292 | 10.399 | 10.459 | 10.386 |
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