内容概要：本文详细介绍了如何利用CARSIM进行交通场景的搭建及其与MATLAB、Prescan的联合仿真。首先讲解了在Road Builder中精确绘制道路的方法，如设置车道线宽度、曲率半径和坡度参数等，确保仿真环境的真实性和准确性。接着探讨了CARSIM与MATLAB Simulink的集成方法，包括加载预设场景、设置初始参数以及解决可能出现的编码问题。随后讨论了Prescan与MATLAB之间的数据交互，特别是摄像头和动力学模型的协同工作。文中还提供了简单的路径规划和换道控制算法示例，强调了轨迹跟踪控制器的作用。最后，解释了CPAR文件的结构和修改要点，以及如何使用VS Visualizer生成场景拓扑图并进行调试。 适合人群：从事智能交通系统研究、自动驾驶技术研发的专业人士，尤其是需要掌握交通场景仿真工具和技术的研究人员和工程师。 使用场景及目标：适用于希望深入了解CARSIM、MATLAB和Prescan联合仿真的技术人员，旨在帮助他们构建逼真的交通场景，测试和优化自动驾驶算法，提高仿真效率和精度。 其他说明：文章不仅涵盖了理论知识，还包括了许多实用技巧和常见问题的解决方案，为用户提供全面的技术支持。

（1）Frenet坐标系下动力学建模 （2）自动驾驶车辆的换道轨迹规划 针对五次多项式换道法仅在初始时刻规划换道轨迹的问题，本文结合行驶环境边 界条件，建立五次多项式换道轨迹模型。将换道轨迹规划解耦成横、纵向轨迹规划。 综合考虑换道性能指标，建立横向轨迹优化模型。 （3）自动驾驶车辆的换道轨迹跟踪控制 针对轨迹跟踪控制算法计算量大，鲁棒性差等问题，本文对横、纵向轨迹跟踪进 行解耦控制，从而降低计算量。采用实验的方法，制作油门/刹车标定表，通过双PID 控制器进行纵向轨迹跟踪控制；采用Ackermann公式设计控制函数，将滑模切换函数 替换为状态向量的第四个状态量，从而证明系统运动点到达滑模面以后，不受外界扰 动影响，具有较好的鲁棒性；通过李雅普诺夫函数证明了系统可以在有限时间内到达滑模面。 （4）高速行驶环境下两种换道场景的仿真验证 通过Matlab/Simulink分别与Prescan、Carsim联合仿真，对自动驾驶车辆的换道 轨迹规划与跟踪控制进行仿真验证。仿真结果表明，加入模型预测控制算法的五次多 项式轨迹规划方法可以有效的动态规划换道轨迹。