中国公路学报

作者：张荣辉, 游峰, 初鑫男, 郭烈, 何兆成, 王荣本

单位：1. 华南理工大学 土木与交通学院, 广东 广州 510640;2. 中山大学 广东省智能交通系统重点实验室, 广东 广州 510275;3. 大连理工大学 汽车学院, 辽宁 大连 116024;4. 吉林大学 交通学院, 吉林 长春 130025

关键词：汽车工程,协同驾驶,运动规划,跟踪控制,交通安全,智能车路系统

基金：国家自然科学基金项目（51775565）；广东省公益研究与能力建设专项项目（2016A020223002）；华南理工大学中央高校基金项目（2017ZD034）；中国新能源汽车产品检测工况研究和开发计划项目（Y1-703-148）

多车协同驾驶是智能车路系统领域的研究热点之一，可有效降低道路交通控制管理的复杂程度，减少环境污染的同时保障道路交通安全。基于多车协同驾驶控制结构，提出了一种无人驾驶车辆换道汇入的驾驶模型及策略，系统分析了多车协同运行状态的稳定条件。在综合分析无人驾驶车辆换道汇入的协作准则、安全性评估后，基于高阶多项式方法，结合车辆运行特性，通过引入乘坐舒适性的指标函数，设计得到无人驾驶车辆换道汇入的有效运动轨迹。通过研究汇入车辆与车队中汇入点前、后各车辆的运动关系，详细分析车辆发生碰撞的类型和影响因素，给出避免碰撞的条件准则，从而确保无人驾驶车辆汇入过程中多车行驶的安全性和稳定性。基于车辆运动学建立车辆位置误差模型，结合系统大范围渐进稳定的条件，选取线速度和角速度作为输入，应用李雅普诺夫稳定性理论和Backstepping非线性控制算法，设计了无人驾驶车辆换道汇入后的路径跟踪控制器。仿真试验和实车试验结果表明：所设计的换道汇入路径是可行、安全的，控制器具有良好的跟踪效果，纵向和横向的距离误差在15 cm以内，方向偏差的相对误差在10%以内。研究结果为智能车路系统中的多车状态变迁与协同驾驶研究提供了参考，可服务于未来道路交通安全设计和评价。

来源：2018年第4期

《中国公路学报》期刊编辑部

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