高速公路自动驾驶超车控制研究：决策、轨迹规划与跟踪

"高速公路自动驾驶汽车超车控制方法研究" 本文主要探讨了自动驾驶汽车在高速公路环境下进行超车控制的方法，包括超车决策机制、安全距离与轨迹规划以及轨迹跟踪等关键环节。首先，针对自动驾驶汽车的超车决策机制，文章分析了人类驾驶员的超车行为特点，将其分为四个阶段：超车意图产生、换道、超越和并道。为了使自动驾驶汽车能够做出合理的超车决策，作者利用有限状态机将超车行为拆分为更小的子行为，并构建这些子行为之间的状态转移关系，简化了决策模型的复杂性。 接着，文章深入研究了自动驾驶汽车的换道超车安全距离与轨迹规划。通过对车辆换道过程的分析，计算出车辆换道的最小安全距离，并结合实际场景确定了实际换道安全距离。在轨迹规划方面，通过比较不同换道轨迹方案，选择了五次多项式函数来拟合车辆的换道轨迹曲线，为自动驾驶汽车规划出安全、平滑的超车轨迹。 在自动驾驶汽车的换道超车轨迹跟踪部分，文章基于车辆的单轨模型建立了动力学模型，考虑了行车过程中的各种约束条件。结合模型预测控制算法，设计了轨迹跟踪控制器。通过CarSim和Matlab/Simulink的联合仿真，验证了五次多项式拟合换道轨迹的有效性和可行性。 最后，文章通过建立自动驾驶汽车的超车模型，进行了超车效果的分析和验证，证明了所提出方法的实际应用价值。全文详细阐述了自动驾驶汽车超车控制的研究现状、技术路线、具体方法和实验结果，为自动驾驶技术在高速公路环境中的安全应用提供了理论支持和实践参考。 该研究对于提高自动驾驶汽车在复杂交通环境下的行驶安全性、效率和舒适性具有重要意义，同时为未来自动驾驶汽车技术的发展和交通管理策略的优化提供了理论基础。随着自动驾驶技术的不断发展和完善，预计将会对整个汽车行业和道路交通状况带来深远的影响。