Eine Trajektorie beschreibt den Pfad, welchem das Fahrzeug innerhalb der nächsten Sekunden folgen soll, sowie das Geschwindigkeitsprofil, welches für jeden Punkt entlang des Pfades eine Sollgeschwindigkeit vorgibt. Bei der Generierung einer solchen Trajektorie müssen eine Reihe von teilweise widersprüchlichen Zielen beachtet werden: Unter anderem sollte sie das Auto zügig seinem Ziel näherbringen, gleichzeitig jedoch statischen Hindernissen (wie parkenden Autos oder Bäumen) sowie dynamischen Hindernissen (wie fahrenden Autos oder Fußgängern) ausweichen und komfortabel zu fahren sein, das heißt keine ruckartigen Lenk- oder Bremsmanöver erfordern.
Am Institut für Technik Autonomer Systeme werden Trajektorien mittels Klothoiden beschrieben, welche aufgrund ihrer dem Fahrkomfort förderlichen Eigenschaften auch bei der Planung von Straßenverläufen Verwendung finden. Eine Trajektorie setzt sich dabei aus mehreren Klothoidensegmenten zusammen, entlang derer das Fahrzeug jeweils konstant beschleunigt bezieungsweise abbremst. Je nach Anwendungsfall kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz, um die jeweils optimale Trajektorie zu generieren.
Bei der autonomen Navigation entlang von Wegpunkten (beispielsweise GPS-Koordinaten) wird eine Variante des Hybrid A*-Algorithmus genutzt. Anhand einer aus Sensordaten erstellten Karte, welche die Umgebung des Fahrzeugs in quadratische Zellen unterteilt und für jede Zelle Informationen wie Hinderniswahrscheinlichkeit, Steigung und Straßenwahrscheinlichkeit bereitstellt, berechnet dieser den optimalen Pfad zum aktuellen Zielpunkt. Anschließend wird unter Berücksichtigung der dynamischen Hindernisse in der Umgebung unter verschiedenen möglichen Geschwindigkeitsprofilen dasjenige ausgesucht, welches den besten Kompromiss aus Sicherheit, Fahrtzeit und Fahrkomfort bietet.
Im sogenannten Konvoi-Szenario soll das Fahrzeug möglichst exakt dem Pfad eines mit Hilfe der bordeigenen Sensorik getrackten Führungsfahrzeugs folgen. Anders als bei der Wegpunktnavigation kommt hier ein auf Sequential Quadratic Programming (SQP) basierendes Verfahren zum Einsatz, welches die Parameter einer initialen Trajektorie (der Startlösung) anhand einer zu minimierenden Kostenfunktion iterativ anpasst. In die Kostenfunktion fließen Eigenschaften wie die Längs- und Querbeschleunigung, der Abstand zum Führungsfahrzeug sowie die Abweichung vom Pfad des Führungsfahrzeugs ein.
