This study proposes a trajectory planning method for an automated lane change maneuver. We consider that the spatiotemporal trajectory of a controlled vehicle can be represented by a polynomial function and estimate the parameters of the polynomial function through nonlinear programming that does not rely on the assumed time horizon of lane change and the assumed final state of the controlled vehicle. When the controlled vehicle achieves its target lane, the state of this vehicle should be constrained by both the position and the speed of the forward vehicle. We integrate a car-following model into the nonlinear programming to constrain the state of the controlled vehicle at the end of the lane change. Notably, the interaction factors are taken into consideration: the motion of the vehicle that follows the controlled vehicle in the target lane can be influenced by the trajectory planning results of the controlled vehicle. The proposed trajectory planning method can simultaneously estimate the motion of the following vehicle and plan the trajectory for the controlled vehicle. Our proposed model can also work for curved road sections. We represent the curve information in the nonlinear programming by a regression model. We solve the nonlinear programming through the sequential quadratic program (SQP) algorithm and design a method to specify an initial guess for the algorithm. This paper finally demonstrates the effect of the proposed trajectory planning method under different scenarios.

中文翻译：

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考虑汽车跟随规则和弯道的非线性规划，通过自动规划来规划自动换道的连续车辆轨迹

这项研究提出了一种用于自动变道操纵的轨迹规划方法。我们认为受控车辆的时空轨迹可以由多项式函数表示，并且可以通过非线性编程来估计多项式函数的参数，该非线性编程不依赖于假定的车道变更时间范围和受控车辆的最终状态。当受控车辆达到其目标车道时，该车辆的状态应受到前进车辆的位置和速度的限制。我们将跟车模型集成到非线性编程中，以在变道结束时约束受控车辆的状态。值得注意的是，考虑了以下相互作用因素：在目标车道上跟随受控车辆的车辆的运动会受到受控车辆的轨迹规划结果的影响。所提出的轨迹计划方法可以同时估计跟随车辆的运动并为受控车辆计划轨迹。我们提出的模型也可以用于弯曲的路段。我们通过回归模型来表示非线性规划中的曲线信息。我们通过顺序二次规划（SQP）算法解决了非线性规划问题，并设计了一种为算法指定初始猜测的方法。最后，本文证明了所提出的轨迹规划方法在不同情况下的效果。所提出的轨迹计划方法可以同时估计跟随车辆的运动并为受控车辆计划轨迹。我们提出的模型也可以用于弯曲的路段。我们通过回归模型来表示非线性规划中的曲线信息。我们通过顺序二次规划（SQP）算法解决了非线性规划问题，并设计了一种为算法指定初始猜测的方法。最后，本文证明了所提出的轨迹规划方法在不同情况下的效果。所提出的轨迹计划方法可以同时估计跟随车辆的运动并为受控车辆计划轨迹。我们提出的模型也可以用于弯曲的路段。我们通过回归模型来表示非线性规划中的曲线信息。我们通过顺序二次规划（SQP）算法解决了非线性规划问题，并设计了一种为算法指定初始猜测的方法。最后，本文证明了所提出的轨迹规划方法在不同情况下的效果。我们通过顺序二次规划（SQP）算法解决了非线性规划问题，并设计了一种为算法指定初始猜测的方法。最后，本文证明了所提出的轨迹规划方法在不同情况下的效果。我们通过顺序二次规划（SQP）算法解决了非线性规划问题，并设计了一种为算法指定初始猜测的方法。最后，本文证明了所提出的轨迹规划方法在不同情况下的效果。