北京理工大学林程教授团队研究成果：面向变曲率道路的自动驾驶汽车换道博弈运动规划与协同控制研究

《汽车工程》2023年第7期发表了北京理工大学林程教授团队研究成果“面向变曲率道路的自动驾驶汽车换道博弈运动规划与协同控制研究”一文。为使多自动驾驶汽车能安全高效地在高动态的道路环境中执行换道任务，论文提出了一种基于博弈的多车换道合流运动规划与协同控制方法，该方法一方面能有效提高时变工况下的轨迹跟踪性能，另一方面可规划更平滑安全的速度轨迹和具备更高效益的换道时机。

一、研究背景

1. 曲率坐标系下多车系统模型构建：建立曲率坐标系下的多车模型来解析车间安全距离及动力学状态。

3. 多车横向运动控制方法：基于B样条曲线高效识别道路曲率及规划轨迹，构建了自适应时变预测控制算法实现轨迹跟踪，其特点在于单步参数矩阵实时更新，消除车速和曲率频繁变化带来的控制偏差累积。

图3 曲率识别和路径规划示意

图4 自适应时变预测算法流程

4. 仿真验证：论文基于 MATLAB 和 CarSim 的联合仿真平台进行算法实现和场景搭建，以验证该方法是否有效。

三、研究结果

图11 单步计算时间结果

创新点与意义

论文综合考虑动态道路曲率变化和周车运动状态，提出一种基于博弈的多车分布式换道合流运动规划与协同控制方法。该研究通过构建曲率坐标系下多车系统模型、多车博弈运动规划以及多车横向运动控制等方法，一方面能有效提高时变工况下的轨迹跟踪性能，另一方面可规划更平滑安全的速度轨迹和具备更高效益的换道时机。该研究为自动驾驶汽车换到运动规划和协同控制提供了可行参考，具有重要的工程应用价值与指导意义。

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