随着我国国民经济的发展,汽车保有量越来越多,各种交通问题也随之接踵而来。针对交通事故频发这一主要问题,除了加强安全带,安全气囊等被动安全技术对人们的保护外,各大车企也加大力度研发主动安全辅助系统,对汽车驾驶进行主动干预来避免或减缓碰撞,如自动紧急制动系统、车道偏离报警系统等,然而这些技术有时只能减轻伤害程度而并不能完全避免碰撞。本文对智能汽车避障轨迹规划与跟踪进行研究,它能够引导汽车主动远离障碍物,从而解决交通事故的问题,对帮助人们安全行驶具有一定意义。由于人工势场法具有计算量小,实时性高的优点,本文选用其作为轨迹规划主要方法。针对它存在目标点不可达以及局部最优的问题,通过改变斥力势场函数以及对斥力进行一定角度的旋转对传统人工势场算法进行改进,并且建立了道路边界斥力势场及速度斥力势场,使其实现在动态环境下的避障。最后建立模型预测控制器对改进算法规划的轨迹进行跟踪,验证算法的有效性。本文主要研究内容如下:(1)建立车辆动力学模型,包括横向、纵向、横摆三个自由度。由于轨迹跟踪时对实时性要求较高,非线性动力学模型不能满足要求,所以将非线性动力学模型做线性化处理,为后续模型预测跟踪控制提供了预测模型。(2)针对传统人工势场法存在目标点不可达以及局部最优的问题,本文通过改变斥力势场函数以及对斥力进行一定角度的旋转对传统人工势场算法进行改进,并在Matlab中将传统人工势场算法与改进后的算法进行仿真对比分析,验证改进后算法的有效性。(3)由于真实交通环境中存在动态障碍物,在人工势场法中加入速度元素,并建立道路模型,以满足汽车在实际交通环境中的动态避撞要求,通过Matlab对复合人工势场进行轨迹规划仿真,汽车能够在动态环境中安全到达目标点。(4)基于模型预测算法建立了轨迹跟踪控制器,通过搭建Simlink/Car Sim联合仿真平台,对双移线工况时智能汽车跟随轨迹的情况进行仿真,证明了该控制器能使汽车平稳安全的跟踪轨迹。最后,通过设置不同的行驶速度和不同的道路附着条件,仿真了控制器对复合人工势场法规划出轨迹的跟踪效果:在道路条件良好时,汽车在不同车速下均能较平稳地跟踪轨迹;在道路附着条件较差时,当汽车低速行驶时跟踪轨迹效果良好(一般在道路条件较差时,汽车通常就以低速行驶)。仿真结果进一步验证了人工势场法规划轨迹的合理性和有效性。本文利用改进人工势场法进行轨迹规划,为了进一步验证规划轨迹的有效性与合理性,利用模型预测控制建立了轨迹跟踪控制器,能较好地对轨迹进行跟踪,本文为智能汽车轨迹规划的研究提供了参考。