随着我国汽车保有量的逐年增加,道路交通安全的形势日益严峻,尤其是碰撞事故越来越多,人们也越来越重视行车安全。传统的安全气囊、安全带等被动安全技术已不能满足人们的需求,为此,世界各大汽车生产商相继研究出各种碰撞安全预警系统,如奔驰公司的pre-safe系统、沃尔沃公司的CWAB(Collision Warning with Brake Support)等,这些系统只是在遇到危险时进行预警,通过刹车降低车速来避免碰撞。但当汽车与障碍物间的距离无法满足最小安全制动距离时,还是不能避免事故的发生。而研究表明,通过主动转向或者换道,汽车可以在更短的距离内完成避撞过程。因此,基于主动安全的转向避撞路径规划技术能够指引汽车避开障碍物,避免事故的发生,对提高道路交通的安全性具有极大的帮助。本文在对国内外主动避撞系统研究现状进行分析和总结的基础上,针对紧急情况下已有避撞系统的不足,提出通过规划转向路径来进行避撞的思路。主要研究内容如下所述:分析传统人工势场法原理及其缺陷后,采用三维危险势能场模型规划主动转向避撞路径。为使车辆保持在主车道中线行驶,将主车道中线作为引力点,设计道路引力势能场。通过对传统人工势场法斥力场函数的距离椭圆化,并结合多项式曲线的平滑特性,设计新的障碍物斥力势能场。最后,增加道路边界斥力势能场,对转向避撞过程中车辆的运动范围作进一步限制,避免车辆与道路边界发生碰撞的可能。为控制车辆跟踪规划路径行驶,在模型预测控制的理论基础上建立三自由度的车辆动力学模型,加以适当简化后,建立以前轮转角为控制量的预测模型。为了减少模型的计算量,满足系统实时性要求,对非线性模型进行线性化和离散化处理转换为线性时变模型。根据模型控制器快速平稳跟踪期望路径的要求设计目标函数,加入松弛因子防止目标函数无解问题的出现。考虑转向路径跟踪过程中车辆的稳定性要求,添加车辆运动学和动力学的多重约束条件,对控制周期内的带约束优化问题求解,实现车辆对转向避撞路径轨迹的跟踪控制。采用单目视觉系统收集外界环境信息,建立摄像机成像模型以及四个坐标系的转换关系,采用平面模板法对摄像机参数进行标定,固定摄像机位置后并经简化处理推导出逆透视变换的理论公式。最后,对采集图像进行预处理后,使用Hough变换结合实际道路背景来检测车道线。使用SURF算法对障碍物模板图像以及实际道路图像进行特征匹配,检测识别道路中的障碍物信息。实验结果表明,本文的这一图像处理过程能准确获取外界环境信息。最后,搭建Carsim/Simulink联合仿真平台,设置了不同条件下的仿真工况。仿真结果表明,建立的危险势能场模型能规划出安全平滑的转向避撞路径,设计的模型预测路径跟踪控制器能够控制车辆快速平稳地跟踪期望路径,同时满足车辆运动学和动力学的多重约束条件。