人機(jī)協(xié)同下的車(chē)道偏離輔助駕駛關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車(chē)已成為人類(lèi)生活不可缺少的一部分。汽車(chē)為人類(lèi)文明進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，汽車(chē)事故也呈上升趨勢(shì)。道路交通安全已成為全球性的社會(huì)問(wèn)題，提高車(chē)輛安全性成為研究熱點(diǎn)。論文以車(chē)道偏離輔助駕駛系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)其中部分關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　本文研究了車(chē)道偏離輔助駕駛決策機(jī)制，從主客觀方面對(duì)車(chē)道偏離預(yù)警人機(jī)接口進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究了車(chē)道偏離輔助控制方法，建立了車(chē)道偏離預(yù)警與輔助控制的快速原型試驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)

2、快速原型對(duì)比試驗(yàn)及駕駛員在環(huán)臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)本文所提出的方法進(jìn)行驗(yàn)證。
　　提出了基于動(dòng)態(tài)TLC閾值的車(chē)道偏離聯(lián)合決策機(jī)制。針對(duì)傳統(tǒng)TLC決策模型因固定的觸發(fā)閾值可能導(dǎo)致誤警/誤干預(yù)或漏警/漏干預(yù)的問(wèn)題，綜合考慮車(chē)路航向角偏差、路面附著系數(shù)、車(chē)速及執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)時(shí)間等對(duì)車(chē)輛姿態(tài)校正過(guò)程的影響，建立了動(dòng)態(tài)TLC閾值的計(jì)算模型。決策機(jī)制自動(dòng)調(diào)節(jié)預(yù)警和輔助控制的觸發(fā)時(shí)機(jī)，避免過(guò)早介入對(duì)駕駛員產(chǎn)生不必要的干擾，同時(shí)避免過(guò)晚介入導(dǎo)致偏離車(chē)道。從感知

3、—決策—執(zhí)行的層次角度出發(fā)，建立了人機(jī)協(xié)同的車(chē)道偏離輔助系統(tǒng)的控制體系結(jié)構(gòu)。研究駕駛員優(yōu)先決策下的預(yù)警—輔助控制的人機(jī)協(xié)同決策模型及其實(shí)現(xiàn)方法。在Carsim/simulink聯(lián)合仿真平臺(tái)上驗(yàn)證了基于動(dòng)態(tài)TLC閾值的車(chē)道偏離輔助駕駛決策方法有效性和正確性。
　　設(shè)計(jì)了車(chē)道偏離預(yù)警人機(jī)接口的主客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法，基于自主研制的駕駛模擬器進(jìn)行了車(chē)道偏離預(yù)警對(duì)比試驗(yàn)，獲得了車(chē)道偏離預(yù)警的較優(yōu)人機(jī)接口方式。針對(duì)現(xiàn)有的研究專(zhuān)注于各種預(yù)警

4、人機(jī)接口的預(yù)警效果忽略駕駛員主觀感受的不足，進(jìn)行車(chē)道偏離預(yù)警臺(tái)架試驗(yàn)，根據(jù)提出的主客觀指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，采用統(tǒng)計(jì)方法系統(tǒng)分析了駕駛員對(duì)聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)和觸覺(jué)等預(yù)警人機(jī)接口方式的敏感程度及可接受度。獲得較優(yōu)的車(chē)道偏離預(yù)警人機(jī)接口方式。通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)一步分析觸覺(jué)預(yù)警的波形、幅值和頻率等參數(shù)對(duì)預(yù)警效果及可接受度的影響，給出了改善觸覺(jué)預(yù)警效果及可接受度的有效途徑。
　　根據(jù)分層控制思想，研究了基于差動(dòng)制動(dòng)的車(chē)道偏離輔助控制方法。在輔助駕駛決策的基礎(chǔ)

5、上，基于預(yù)瞄點(diǎn)處的車(chē)-路偏差、車(chē)輛狀態(tài)和道路附著限制計(jì)算期望的橫擺響應(yīng)，設(shè)計(jì)滑?？刂破骺刂戚o助橫擺力矩，通過(guò)差動(dòng)制動(dòng)產(chǎn)生橫擺力矩，使車(chē)輛橫擺響應(yīng)跟蹤目標(biāo)值，達(dá)到車(chē)道偏離輔助控制的目的。提出了輪缸壓力閉環(huán)控制和滑移率均衡方法實(shí)現(xiàn)橫擺力矩伺服控制。在輪缸壓力閉環(huán)控制方法中，分別采用制動(dòng)力定比例分配方法與考慮輪胎工作狀態(tài)的制動(dòng)力最優(yōu)控制分配。在滑移率均衡控制方法中，提出等效前輪滑移率的概念，根據(jù)期望橫擺力矩及橫擺角速度偏差選取制動(dòng)輪，根據(jù)等效

6、前輪滑移率和后輪滑移率提出了滑移率均衡策略，進(jìn)行制動(dòng)力次優(yōu)分配。采用模糊控制器設(shè)計(jì)底層伺服，產(chǎn)生輔助橫擺力矩，達(dá)到使車(chē)輛橫擺響應(yīng)跟蹤期望值的目的。在Carsim/simulink聯(lián)合仿真平臺(tái)上對(duì)基于差動(dòng)制動(dòng)的車(chē)道偏離輔助控制方法進(jìn)行仿真試驗(yàn)，研究結(jié)果表明所提出方法將車(chē)輛限制在車(chē)道范圍內(nèi)，有效避免車(chē)道偏離事故發(fā)生。
　　建立了由CarsimRT/LabviewRT實(shí)時(shí)平臺(tái)及轉(zhuǎn)向、制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)硬件組成的車(chē)道偏離輔助駕駛系統(tǒng)快速原型試驗(yàn)

7、臺(tái)架，對(duì)基于差動(dòng)制動(dòng)的輔助控制方法進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，其結(jié)果與Carsim/simulink聯(lián)合仿真結(jié)果基本一致。各種工況的臺(tái)架試驗(yàn)表明，采用動(dòng)態(tài)TLC閾值能適時(shí)觸發(fā)預(yù)警與輔助控制，基于控制分配算法的制動(dòng)力分配方法具有更好的魯棒性?；坡示夥椒ㄝ^壓力閉環(huán)方法控制粗糙，但對(duì)控制對(duì)象模型參數(shù)適應(yīng)性好，無(wú)需額外傳感器且簡(jiǎn)單可靠。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)提出基于動(dòng)態(tài)TLC閾值的車(chē)道偏離聯(lián)合決策機(jī)制，該決策機(jī)制能根據(jù)車(chē)路航向角