自动驾驶车辆安全高效的换道：一种结合碰撞时间评估的改进双五次多项式方法
机器人学
2025-09-03 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
近年来自动驾驶技术取得了重大进展，但在确保与人类驾驶车辆（HDV）的安全舒适交互方面仍存在挑战，尤其是在换道机动过程中。本文提出了一种改进的双五次多项式方法，用于混合交通环境下的安全高效换道。该方法将基于碰撞时间（TTC）的评估机制直接集成到轨迹优化过程中，确保自车在整个机动过程中主动与周围 HDV 保持安全间距。该框架包括自动驾驶车辆（AV）和 HDV 的状态估计、使用双五次多项式的轨迹生成、实时 TTC 计算以及自适应轨迹评估。据我们所知，这是首次将解析 TTC 惩罚项直接嵌入闭式双五次多项式求解器的工作，能够在无需事后验证的情况下实现实时安全感知轨迹生成。在不同交通场景下进行的大量仿真表明，与五次多项式、Bezier 曲线和 B 样条等传统方法相比，所提出的方法在安全性、效率和舒适性方面具有优势。结果表明，改进的方法不仅能避免碰撞，还能确保动态环境中的平滑过渡和自适应决策。这项工作弥合了基于模型的方法与自适应轨迹规划方法之间的差距，为真实世界自动驾驶应用提供了稳定的解决方案。
引用
@article{arxiv.2509.00582,
title = {Safe and Efficient Lane-Changing for Autonomous Vehicles: An Improved Double Quintic Polynomial Approach with Time-to-Collision Evaluation},
author = {Rui Bai and Rui Xu and Teng Rui and Jiale Liu and Qi Wei Oung and Hoi Leong Lee and Zhen Tian and Fujiang Yuan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.00582},
year = {2025}
}