二次规划(Quadratic Programming, QP)是数学优化领域中一类特殊的凸优化问题,其目标函数为决策变量的二次函数,约束条件为线性等式或不等式。在数学表述上,标准二次规划问题可表示为最小化目标函数1/2xᵀQx + cᵀx,同时满足Ax ≤ b和Ex = d的约束条件,其中Q为对称矩阵,x为决策变量,A、E分别为不等式和等式约束的系数矩阵。当Q为正定矩阵时,该优化问题具有全局唯一最优解。
在自动驾驶领域,二次规划被广泛应用于轨迹规划和控制模块。例如模型预测控制(MPC)算法中,车辆动力学模型通常被离散化为线性系统,在满足安全约束的前提下求解最优控制序列,这一过程可转化为二次规划问题。此外,路径规划中的样条曲线优化、避障约束下的速度规划等场景也依赖高效QP求解器。现代自动驾驶系统通常会采用OSQP、qpOASES等专业求解器来处理实时性要求严格的QP问题。