机械工程学报

作者：谈东奎, 胡港君, 朱波, 胡旭东, 姚明尧

单位：1. 合肥工业大学汽车工程技术研究院 合肥 230009;2. 合肥工业大学汽车与交通工程学院 合肥 230009

关键词：轨迹预测不确定性,预期功能安全,换道避撞系统,安全边界,区间分析；

基金：国家重点研发计划(2018YFB0105102)、安徽省自然科学基金(2208085QE153)和国家自然科学基金(52102423)资助项目。

轨迹预测的不确定性会引发汽车换道避撞系统的预期功能安全(Safety of the intended functionality，SOTIF)风险，为此提出一种基于轨迹预测安全边界的智能汽车换道避撞控制方法。针对前方车辆紧急切入工况，首先利用切比雪夫区间分析方法量化前车切入轨迹的不确定性，推导轨迹预测安全边界的计算公式。然后据此进行自车换道碰撞危险分析，决策出换道避撞过程中自车的换道安全边界。接着以换道安全边界为约束，应用基于Tube的鲁棒模型预测控制(Tube-based robust model predictive control，Tube-RMPC)方法设计换道控制器，实现自车主动换道避撞控制。最后在Carsim与Simulink联合平台上开展仿真试验，比较此系统与没有考虑预测不确定性的换道避撞系统的安全性，并在硬件在环仿真台架上进行验证。结果表明，求解出的轨迹预测安全边界能有效包络前车切入轨迹的不确定性，基于轨迹预测安全边界的控制方法显著提升换道避撞系统的预期功能安全性能。

来源：2024年第10期

《机械工程学报》期刊编辑部

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