车辆自适应巡航控制系统是智能汽车关键技术之一,随着智能驾驶汽车的发展,自主决策带换道功能的横纵向一体的ACC控制成为未来的一个重要发展方向。本文对具有换道功能的自适应巡航控制策略展开研究,旨在城市快速干道及高速公路工况下,实现自主决策带换道功能的横纵向一体的ACC系统功能。本文具体的研究与工作内容如下:首先,确定自主决策带换道功能的横纵向一体的ACC控制系统框架,采用分层式结构对ACC车辆控制器进行设计。在上层控制器中,建立了车辆纵向运动学模型,基于模型预测控制理论设计了MPC控制器用于求解车辆的期望加速度,另外将ACC车辆的控制模式分为三种:定速巡航、跟车巡航、换道巡航并设计了相应的切换策略;在下层控制器中分别建立了车辆驱动逆模型、制动逆模型用于求解期望的节气门开度和制动压力,并设计了油门/制动切换逻辑。为保证下层控制器的稳定性和精准性,基于Car Sim/Simulink仿真平台进行了仿真测试验证。接着,对ACC车辆的换道决策机制进行了说明,以速度不满意累计度作为基准值判断是否存在换道意图,以最小安全距离作为基准值判断是否存在换道条件。另外为有效开展相关研究将车辆换道场景进行简化,并完成了对ACC车辆换道决策机制的设计。然后,分析对比了各类轨迹规划方法,选用曲率光滑且结构简单的五次多项式进行了ACC车辆换道轨迹规划。建立了车辆二自由度动力学模型,基于模型预测理论设计了MPC轨迹跟踪控制器。为保证轨迹跟踪的稳定性及精确性,设计了四种工况基于Car Sim/Simulink仿真平台进行了仿真测试。最后,对自动驾驶仿真测试进行了简要概述,设计了三类测试工况,基于VTD/Car Sim/Matlab/Simulink和NI PXI实时系统分别搭建了虚拟仿真测试平台和半实物验证平台对本文开发的功能进行了仿真测试与功能一致性验证。结果表明本文设计的自主决策带换道功能的横纵向一体的ACC控制算法及策略稳定且高效。