Integrated framework for path re-planning and tracking based on fusion prediction for autonomous obstacle avoidance

避障 稳健性(进化) 运动规划 障碍物 路径(计算) 计算机科学 跟踪(教育) 控制理论(社会学) 模型预测控制 传感器融合 滤波器(信号处理) 避碰 控制工程 控制(管理) 跟踪系统 点(几何) 实时计算 工程类 车辆动力学 卡尔曼滤波器 人工智能 融合 颗粒过滤器 弹道 自动化 鲁棒控制
作者
Jiachen Jiang,Xing Xu,Ziheng Dong,Chuanlin He,Cong Liang,Te Chen
标识
DOI:10.1177/09544070261453268
摘要

Path planning and tracking are critical for ensuring the safety and efficiency of autonomous vehicles. Environmental uncertainties and path tracking errors significantly affect these processes. Traditional methods often struggle to effectively handle dynamic obstacles and ensure precise tracking in uncertain environments. To address these challenges, this paper introduces a novel framework that integrates path re-planning with path tracking control, combining both model-based and data-driven prediction methods. By using H ∞ filter for dynamic obstacle prediction, this approach significantly enhances both predication accuracy and robustness compared to traditional methods. Based on these predictions, a local obstacle-avoidance path is generated using a constrained point mass model and fifth-degree polynomials. Furthermore, Model Predictive Control (MPC) is applied for high-precision path tracking. Simulations and Hardware-in-the-Loop (HiL) tests conducted in scenarios involving moving obstacles demonstrate that this framework effectively addresses emergency obstacle avoidance path planning while ensuring high-precision tracking.

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