自动驾驶车辆的安全轨迹生成

自动驾驶车辆的安全轨迹生成

目前,先进的汽车安全系统，如辅助制动或自动车道识别系统在相对简单的驾驶情况下能够为驾驶员提供帮助。提出了一种在复杂驾驶场景下的高级安全框架，即并行自主安全框架。该框架主要有两个目标：保障安全、车辆的控制输入应尽可能接近人类驾驶员。在主车当前位置已知、道路边界已知、其它车辆已知的情况下，基于非线性模型预测控制（NMPC）为并行自主安全框架提供解决方案。

在急转弯、交叉路口左转弯等驾驶场景中，对所提出的并行自主安全框架进行评估。驾驶员通过控制转向盘和加速踏板，产生期望的车轮转角和车辆加速度，并将二者作为输入参数，传送至NMPC模型中，生成自动驾驶车辆的安全轨迹，作为参考路径。

在急转弯工况，车辆进入曲率较大的弯道，若是人为驾驶车辆，很有可能使车辆脱离车道。而使用NMPC控制，该控制器会制动车辆达到合适的速度，以符合车辆的偏航率。转弯结束后再控制车辆加速，节省车辆的运行时间。所以，该方法可很好地控制车辆的横向运动和纵向运动。

在交叉路口左转弯工况，在50个随机的场景中进行了验证，汽车均未发生碰撞。在进入交叉路口前，NMPC控制器会使车辆停止，等其它车辆通过并出现足够的间隙，才允许车辆进入交叉路口。一旦车辆前方出现障碍物，NMPC控制器首先对车辆进行制动减速，然后进行换道超车。如果不进行NMPC控制，车辆就容易发生碰撞。

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

编译：野晨晨