计及安全性与舒适性的智能车辆换道轨迹规划研究

针对当前智能车辆在换道过程中的安全性以及乘员舒适性问题，本文提出一种基于风险场评估轨迹的二次筛选方法。首先，在Frenet坐标系下，将车辆运动解耦为横向和纵向两个维度，基于五次多项式生成所有横向d-t曲线簇和纵向s-t曲线簇；其次，由车辆的动力学特性和三圆碰撞模型设计轨迹初筛评价函数，选取合格轨迹作为候选轨迹；最后，参考人工势场理论的思想，引入行车过程中风险场的概念，根据换道效率，换道风险值和横、纵向冲击度建立总损失函数评价候选轨迹以进行二次筛选，选取最佳轨迹并完成可视化。为检验算法的可行性，通过搭建双车道的道路环境，设计障碍车不同速度和加速度的多场景进行弯道换道的仿真验证。研究结果表明，本文所提算法能够满足换道的安全性和舒适性需求。同时，在正常换道场景下，乘员在换道过程的97.5%时间处于舒适状态，在紧急避障场景下也能达到平衡安全性与舒适性的目标。