自主高速公路驾驶中避障与超车的集值预测控制
系统与控制
2026-04-03 v1 系统与控制
摘要
本文研究自动驾驶车辆的避障运动规划，特别聚焦于高速公路超车操作。通过考虑能够捕捉横向和纵向动力学的数学车辆模型来处理控制设计挑战。与遭受显著在线计算开销的现有数值优化方法不同，本工作通过利用快速集值椭球模型预测控制(Fast-MPC)技术将最先进水平向前推进。虽然最初仅限于稳定化任务，但所提出的框架成功适配于处理建模为不确定多胞形离散时间线性系统的车辆运动规划。控制动作通过在一系列嵌套内椭球逼近的精确一步前可控集上进行集成员评估来计算，在滚动时域框架内。使用六自由度(6-DOF)非线性模型表征车辆动力学，而多胞形嵌入在具有参数不确定性的线性框架内近似非线性。最后，为评估性能和实时可行性，与基准非线性MPC(NLMPC)进行了对比协同仿真。使用高保真CARLA 3D模拟器，结果表明所提出的方法能够无缝拒绝动态交通干扰，同时与基于标准优化的方法相比将在线计算时间减少超过90%。
引用
@article{arxiv.2604.01790,
title = {Set-Theoretic Receding Horizon Control for Obstacle Avoidance and Overtaking in Autonomous Highway Driving},
author = {Gianni Cario and Valentino Carriuolo and Alessandro Casavola and Gianfranco Gagliardi and Marco Lupia and Franco Angelo Torchiaro},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.01790},
year = {2026}
}