基于场论的汽车避撞方法研究

贺启才，蔡少康，王康

（1.中汽研汽车检验中心（武汉）有限公司，湖北 武汉 430056； 2.中国人民解放军陆军军事交通学院汽车士官学校，安徽 蚌埠 233010）

前言

随着先进驾驶辅助系统（Advanced Driver Assistant System，ADAS）的提出，车辆主动避撞技术得到了极大的发展。紧急情况下，系统会通过警示灯来提醒驾驶员采取避撞措施，甚至取代驾驶员完成相应的避撞操作。主动避撞系统通常包括环境感知、信息融合、决策规划和自动控制等方面的内容[1]，其中决策规划层又为四者之重，只有对车辆的安全度进行合理的评价后，才能以此为基础进行后续执行机构的控制。文献[2-4]借鉴人工势场的思想，充分考虑了道路边界和障碍物对行车安全的影响，并建立了对应的势能场，采用最优控制理论和非线性模型预测控制理论对目标函数进行优化，并通过实车试验验证了算法的有效性。文献[5-7]基于APF（Artificial Potential Field，APF）的思想建立车辆跟驰模型，将车辆行驶的环境看作一种场，影响行车安全的各交通因素会对车辆产生引力和斥力，并以此为基础建立关于场能的李雅普诺夫函数，来控制车辆的横向运动。但此种方法仅限于纵向跟车模型，局限性很大。而基于人工势场理论的思想为车辆智能安全技术的研究提供了一种新的思路和方法，只是考虑的交通要素过于单一，难以体现人－车－路闭环系统对行车安全大的影响。

本研究以行车安全场模型作为避撞决策，基于模型预测控制理论，分别建立了避撞轨迹规划控制器和轨迹跟踪控制器，以前轮转角作为控制变量来实现对期望避撞轨迹的跟踪。……