非结构化环境下自主车辆轨迹规划方法

陈清阳，张小波，孙振平，贺汉根

(国防科学技术大学 机电工程与自动化学院，湖南 长沙，410073)

在当今信息化社会，作为一个国家自动化和智能化水平高低的典型代表，自主驾驶车辆的研究受到了前所未有的关注，许多发达国家如美国和德国等，都投入了大量的人力物力进行研究[1-3]，但是到目前为止相关的研究仍不能很好地解决非结构化环境下车辆的自主导航。而轨迹规划作为其中的关键部分，更是存在着许多问题有待解决[4-6]。面向非结构化环境，最主要的特点便是环境的复杂性及广泛存在的不确定性。无论是感知系统，还是定位系统，都无法为轨迹规划提供准确的信息。可能存在的动态障碍物，对轨迹规划也提出了巨大的挑战。另一方面，面向实际车辆自主驾驶的轨迹规划方法，运动动力学约束与实时性之间的矛盾更是制约着车辆智能驾驶系统的发展。尽管目前人们对这一难题进行了很多研究，提出了许多有创意的想法，如在加速度空间对机器人运动进行避障与目标跟踪规划[7]，Qu等[8-11]所提出的多项式等数值解析方法，改进的 A*搜索算法[12]及 Bottasso等[13-14]所提出的轨迹原子方法，Flores等[15]所提出的微分平坦等，这些方法都对移动机器人的运动规划研究起了巨大的推动作用，但是面对实际车辆运动过程，实时性仍是一个难以解决的问题。本文作者对非结构化环境下的自主驾驶车辆轨迹规划问题提出了一种融合车辆运动特性的轨迹规划方法。……