徐佳晨, 祖炳锋, 周建伟, 董振鹏

(1.天津大学 内燃机研究所，天津 300072；2.天津大学 机械工程学院，天津 300072；3.天津特瑞捷动力科技有限公司，天津 300072)

0 引言

车道变换是自动驾驶车辆行驶过程中常见的工况，是一种重要的车辆避撞方式。研究表明，若前方道路遇到突发状况，转向避撞能比单独制动减少40%的碰撞概率[1]。同时在换道过程中，保证换道的稳定性至关重要，在换道轨迹规划中必须对横向加速度进行限制[2]。在换道轨迹跟踪过程中涉及到车辆的横向和纵向控制，由于车辆的非线性与时变特性，有关如何在保证横向稳定性的前提下，实现对规划轨迹准确跟踪的研究越来越受国内外研究学者的关注。

换道轨迹规划算法可分为图搜索、随机采样、动态优化和几何曲线等[3]，其中几何曲线中的多项式曲线具有曲率连续且平滑、长度短和容易由边界条件确定表达式等优点[4]而被广泛应用。Zhang等[5]运用3次多项式规划轨迹，在成本函数中考虑了横向加速度的大小和换道时间，通过对交通状态的预测对轨迹进行动态再规划。Taehyun Shim等[6]为了规避障碍物，设计了基于6次多项式的运动轨迹规划器，通过参数优化确定无碰撞轨迹。杨博等[7]同样基于6次多项式，加入避撞和防侧倾条件，通过求解防侧倾评价函数确定轨迹。潘勇等[8]针对前车运动状态，建立基于车车协同不同交通工况下的车辆纵向避障系统的安全距离模型，并搭建仿真平台，并证明了有效性。然而上述研究中的变道轨迹均是在纵向速度不变的设定下进行，在实际工况下，为了在较短的距离内规避障碍物，同时保障横向的稳定性，大多情况下需要进行减速变道。……