第1章緒論/1

1.1國內外研究現狀/2

1.1.1運動規劃/2

1.1.2運動控制/11

1.2本書內容/20

本章參考文獻/23

第2章基於典型行駛行為的基礎軌跡快速規劃/31

2.1汽車運動學模型/32

2.1.1微分平坦性質/32

2.1.2阿克曼轉向模型/32

2.2基於典型行駛行為的快速路徑規劃/33

2.2.1曲率可控的平滑路徑生成器/34

2.2.2換道路徑規劃/36

2.2.3轉彎路徑規劃/38

2.2.4調頭路徑規劃/40

2.2.5轉彎和調頭路徑規劃改進/42

2.3以路徑曲率極值分段的速度規劃策略/47

2.4本章小結/52

本章參考文獻/53

第3章滿足算法完備性的重規劃方法/55

3.1RRT規劃算法簡介/55

3.2以典型行駛行為為導向的快速RRT算法/57

3.2.1換道重規劃/59

3.2.2轉彎重規劃/60

3.2.3調頭重規劃/62

3.2.4後處理策略/65

3.3仿真驗證/66

3.3.1換道規劃/66

3.3.2轉彎規劃/69

3.3.3調頭規劃/73

3.4本章小結/76

本章參考文獻/76

自動駕駛汽車運動規劃與控制目錄第4章綜合多目標需求的軌跡優選方法/78

4.1擇優指標提取/78

4.1.1靜態評價指標/79

4.1.2動態評價指標/80

4.2擇優體繫構建/82

4.2.1明確問題/82

4.2.2構造判斷矩陣/83

4.2.3層次單排序/84

4.2.4層次總排序/88

4.3實驗驗證/90

4.3.1聯合仿真驗證/90

4.3.2實車試驗/109

4.4本章小結/116

本章參考文獻/116

第5章基於條件積分算法的側向運動魯棒控制/118

5.1車輛側向運動模型/119

5.1.1坐標繫/119

5.1.2軌跡跟蹤運動學模型/120

5.1.3車輛側向動力學模型/124

5.1.4線控轉向繫統動力學模型/126

5.2側向運動控制算法分層控制框架/128

5.3運動學控制算法設計/129

5.3.1控制律設計/130

5.3.2穩定性分析/131

5.3.3跟蹤點位置選取/136

5.3.4設計參數選取/137

5.4橫擺動力學控制算法設計/139

5.4.1單軸側偏剛度估計/140

5.4.2控制律設計/141

5.4.3穩定性分析/142

5.4.4算法優化/145

5.4.5繫統互聯穩定分析/146

5.5線控轉向繫統轉向角跟蹤控制算法設計/155

5.5.1輪胎回正力矩非線性特性分析/156

5.5.2轉向角跟蹤控制律設計/159

5.5.3考慮轉向繫統後側向運動控制的互聯穩定分析/161

5.6側向運動控制算法性能分析/164

5.6.1側向運動穩態響應仿真分析/164

5.6.2側向運動瞬態響應仿真分析/168

5.7本章小結/175

本章參考文獻/176

第6章縱向運動控制算法設計/178

6.1輪胎力約束策略/179

6.1.1垂向載荷計算/179

6.1.2車輛坐標繫下輪胎側向力需求/183

6.1.3輪胎坐標繫下輪胎縱向力約束/185

6.1.4車輪驅制動力矩約束/185

6.2考慮縱向加速度需求的縱向車速控制算法設計/186

6.2.1縱向車速控制律設計/187

6.2.2縱向加速度控制律設計/194

6.2.3考慮縱向加速度需求的縱向車速控制律設計/195

6.3縱向運動控制算法性能分析/200

6.4運動控制實車試驗/204

6.4.1試驗測試繫統介紹/204

6.4.2轉向角跟蹤控制試驗/205

6.4.3縱向車速控制試驗/209

6.4.4穩態回轉試驗/214

6.4.5緊急避障試驗/216

6.5本章小結/222

本章參考文獻/222

二維碼說明/224 

前言自動駕駛技術是未來汽車科技的戰略制高點，已成為當今世界汽車領域甚至是交通、控制、計算機等領域的研發熱點。自動駕駛包含環境感知、智能決策、運動規劃、運動控制以及執行器控制等五大核心技術。其中，運動規劃是在智能決策得到的駕駛行為引導下，基於環境感知信息，生成滿足特定約束條件（例如汽車本身的動力學約束、障礙物避讓、乘客舒適性等）的軌跡；運動控制需要協調驅動、制動和轉向等執行器以快速、準確地跟蹤規劃軌跡，同時保證汽車穩定性；執行器控制則是實現驅動、制動和轉向等執行器對運動控制需求的精確與快速響應。本書全面的介紹了自動駕駛汽車運動規劃和控制算法，並且針對城市結構化道路場景下的運動規劃這一國內外研究焦點，設計了以典型行駛行為為導向的多目標優選運動規劃算法，以及覆蓋常規工況和極限工況、包含整車控制和執行器控制的運動控制算法。書中詳細介紹了算法原理、設計過程和試驗驗證效果，並附上主要算法代碼，供讀者參考。本書共6章。第1章為緒論。第2～4章介紹了自動駕駛汽車的運動規劃方法，第5～6章介紹了自動駕駛汽車的運動控制方法。其中，第2章為基於典型行駛行為的基礎軌跡規劃方法，第3章為滿足算法完備性的重規劃方法，第4章為綜合多目標需求的軌跡優選方法，第5章為基於條件積分算法的側向運動魯棒控制方法，第6章為縱向運動控制算法設計。希望本書的出版，不僅可以給廣大從事自動駕駛汽車領域的專業技術人員和研究生提供一本理論與實踐相結合的參考書，也為其他讀者對自動駕駛汽車的運動規劃與運動控制知識的學習打下一定的基礎。本書所述研究內容得到了國家重點研發計劃項目(2018YFB0105103，2018YFB0105101)、上海市工業強基專項 (GYQJ-2017-4-08)、同濟大學中央高校基本科研業務費專項資金資助項目 (22120190205)以及上海市科委項目(17DZ1100202，16DZ1100700)資助。本書部分內容來源自課題組畢業生章仁燮、李奕姍、衛燁、夏浪的博士學位論文，課題組的研究生楊興、李拙人、張培志、阮鑫耀、周澤偉參與了書稿撰寫，在此感謝他們的付出。感謝華中科技大學出版社俞道凱編輯的細致工作以及大力支持。自動駕駛技術的發展日新月異，關於運動規劃和運動控制的理論和實踐也在不斷更新和完善，加之自身研究和實踐的水平有限，書中難免有疏漏和不足之處，懇請讀者提出寶貴意見。 作者2021年7月20日於同濟大學