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基于模型预测控制的汽车主动避障系统汇报人：2024-02-02FROMBAIDU

引言汽车主动避障系统概述模型预测控制理论基础汽车主动避障系统建模与仿真基于模型预测控制的汽车主动避障策略设计实验验证与结果分析结论与展望目录CONTENTSFROMBAIDU

01引言FROMBAIDUCHAPTER

随着汽车数量的急剧增加，道路交通事故频发，对人们的生命财产安全造成了严重威胁。道路交通安全问题日益突出为主动预防交通事故，汽车主动安全技术得到了广泛研究和应用，其中主动避障系统是重要组成部分。主动安全技术备受关注通过实时感知周围环境并预测潜在危险，主动避障系统能够协助驾驶员及时采取避让措施，从而有效提高行车安全性和舒适性。提高行车安全性与舒适性背景与意义

国外在主动避障系统方面的研究起步较早，已形成了较为成熟的理论体系和技术路线，部分产品已商业化应用。国外研究现状国内在主动避障系统方面的研究虽然起步较晚，但发展迅速，已有多所高校和科研机构开展了相关研究，并取得了一系列重要成果。国内研究现状随着人工智能、传感器技术等的不断发展，主动避障系统正朝着智能化、集成化、网络化方向发展。发展趋势国内外研究现状

本文旨在设计并实现一种基于模型预测控制的汽车主动避障系统，通过构建车辆运动学模型和环境感知模型，实现对周围环境的实时感知和预测，进而生成最优避障轨迹。研究内容本文创新性地提出了将模型预测控制算法应用于主动避障系统中，通过滚动优化和反馈校正机制，提高了系统的实时性和鲁棒性；同时，本文还设计了多种避障模式，以适应不同道路环境和驾驶需求。创新点本文研究内容与创新点

02汽车主动避障系统概述FROMBAIDUCHAPTER

系统组成汽车主动避障系统主要由环境感知模块、决策控制模块和执行机构三部分组成。工作原理系统通过环境感知模块获取车辆周围环境信息，如障碍物距离、速度等，然后决策控制模块根据这些信息计算出最优避障轨迹，并通过执行机构控制车辆按照该轨迹行驶，从而实现主动避障。系统组成与工作原理

环境感知技术、决策控制技术、执行机构控制技术等。如何在复杂多变的道路环境中准确感知障碍物信息，如何快速准确地计算出最优避障轨迹，并如何保证车辆在执行避障动作时的稳定性和安全性。关键技术与难点难点关键技术

衡量系统在遇到障碍物时能否成功避开的能力。避障成功率衡量系统完成避障动作所需的时间和行驶距离。避障效率衡量系统在执行避障动作时车辆的稳定性，如横摆角速度、侧倾角等。行驶稳定性衡量系统在避障过程中是否会对车辆和乘员造成安全隐患。安全性性能评价指标

03模型预测控制理论基础FROMBAIDUCHAPTER

0102控制理论简介在汽车主动避障系统中，控制理论用于指导如何根据车辆状态、环境信息等设计合适的控制策略，以实现安全、高效的避障。控制理论是研究如何通过各种手段（如数学模型、算法等）来分析和设计控制系统，以达到期望的性能指标。

模型预测控制基本原理模型预测控制（MPC）是一种先进的控制方法，它基于被控对象的动态模型进行预测，并在线求解优化问题得到控制输入。02在汽车主动避障系统中，MPC利用车辆动力学模型、传感器信息等预测未来一段时间内的车辆运动状态，并通过优化算法计算得到最优控制输入，以实现避障目标。03MPC具有处理多变量、约束优化问题的能力，适用于汽车主动避障等复杂控制系统。01

常用模型预测控制方法线性模型预测控制（LMPC）适用于线性系统，具有计算量小、实时性好的优点，但难以处理非线性约束。非线性模型预测控制（NMPC）适用于非线性系统，能够处理复杂的非线性约束，但计算量较大，实时性较差。混合整数模型预测控制（MIMPC）适用于同时包含连续和离散变量的系统，能够处理逻辑约束和整数约束，但计算复杂度更高。分布式模型预测控制（DMPC）适用于多智能体系统，通过协调不同智能体之间的控制输入来实现全局优化目标，适用于汽车编队行驶等场景。

04汽车主动避障系统建模与仿真FROMBAIDUCHAPTER

选择合适的车辆动力学模型，如二自由度车辆模型、四自由度车辆模型等。确定模型参数，包括车辆质量、转动惯量、轮胎侧偏刚度等。建立车辆运动方程，描述车辆的纵向、横向和横摆运动。车辆动力学模型建立

传感器模型及数据处理方法选择适当的传感器类型，如雷达、激光雷达（LiDAR）、摄像头等。建立传感器模型，模拟传感器的测量原理和误差特性。设计数据处理算法，对传感器数据进行滤波、融合和解析，提取障碍物信息。

构建道路几何模型，包括直线、曲线、交叉口等不同类型的道路。考虑道路附着条件，如路面摩擦系数、积水等影响因素。引入交通参与者模型，如其他车辆、行人等，模拟实际交通环境。道路环境模型构建

搭建仿真平台，整合车辆动力学模型、传感器模型和道路环境模型