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

1、隨著社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，汽車已成為人類生活不可缺少的一部分。汽車為人類文明進步和社會經(jīng)濟發(fā)展做出巨大貢獻的同時，汽車事故也呈上升趨勢。道路交通安全已成為全球性的社會問題，提高車輛安全性成為研究熱點。論文以車道偏離輔助駕駛系統(tǒng)為研究對象，對其中部分關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。
　　本文研究了車道偏離輔助駕駛決策機制，從主客觀方面對車道偏離預警人機接口進行評價，研究了車道偏離輔助控制方法，建立了車道偏離預警與輔助控制的快速原型試驗臺，通過

2、快速原型對比試驗及駕駛員在環(huán)臺架試驗對本文所提出的方法進行驗證。
　　提出了基于動態(tài)TLC閾值的車道偏離聯(lián)合決策機制。針對傳統(tǒng)TLC決策模型因固定的觸發(fā)閾值可能導致誤警/誤干預或漏警/漏干預的問題，綜合考慮車路航向角偏差、路面附著系數(shù)、車速及執(zhí)行機構(gòu)響應時間等對車輛姿態(tài)校正過程的影響，建立了動態(tài)TLC閾值的計算模型。決策機制自動調(diào)節(jié)預警和輔助控制的觸發(fā)時機，避免過早介入對駕駛員產(chǎn)生不必要的干擾，同時避免過晚介入導致偏離車道。從感知

3、—決策—執(zhí)行的層次角度出發(fā)，建立了人機協(xié)同的車道偏離輔助系統(tǒng)的控制體系結(jié)構(gòu)。研究駕駛員優(yōu)先決策下的預警—輔助控制的人機協(xié)同決策模型及其實現(xiàn)方法。在Carsim/simulink聯(lián)合仿真平臺上驗證了基于動態(tài)TLC閾值的車道偏離輔助駕駛決策方法有效性和正確性。
　　設(shè)計了車道偏離預警人機接口的主客觀評價指標和評價方法，基于自主研制的駕駛模擬器進行了車道偏離預警對比試驗，獲得了車道偏離預警的較優(yōu)人機接口方式。針對現(xiàn)有的研究專注于各種預警

4、人機接口的預警效果忽略駕駛員主觀感受的不足，進行車道偏離預警臺架試驗，根據(jù)提出的主客觀指標評價系統(tǒng)，采用統(tǒng)計方法系統(tǒng)分析了駕駛員對聽覺、視覺和觸覺等預警人機接口方式的敏感程度及可接受度。獲得較優(yōu)的車道偏離預警人機接口方式。通過臺架試驗進一步分析觸覺預警的波形、幅值和頻率等參數(shù)對預警效果及可接受度的影響，給出了改善觸覺預警效果及可接受度的有效途徑。
　　根據(jù)分層控制思想，研究了基于差動制動的車道偏離輔助控制方法。在輔助駕駛決策的基礎(chǔ)

5、上，基于預瞄點處的車-路偏差、車輛狀態(tài)和道路附著限制計算期望的橫擺響應，設(shè)計滑?？刂破骺刂戚o助橫擺力矩，通過差動制動產(chǎn)生橫擺力矩，使車輛橫擺響應跟蹤目標值，達到車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，分別采用制動力定比例分配方法與考慮輪胎工作狀態(tài)的制動力最優(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，進行制動力次優(yōu)分配。采用模糊控制器設(shè)計底層伺服，產(chǎn)生輔助橫擺力矩，達到使車輛橫擺響應跟蹤期望值的目的。在Carsim/simulink聯(lián)合仿真平臺上對基于差動制動的車道偏離輔助控制方法進行仿真試驗，研究結(jié)果表明所提出方法將車輛限制在車道范圍內(nèi)，有效避免車道偏離事故發(fā)生。
　　建立了由CarsimRT/LabviewRT實時平臺及轉(zhuǎn)向、制動執(zhí)行機構(gòu)硬件組成的車道偏離輔助駕駛系統(tǒng)快速原型試驗

7、臺架，對基于差動制動的輔助控制方法進行臺架試驗，其結(jié)果與Carsim/simulink聯(lián)合仿真結(jié)果基本一致。各種工況的臺架試驗表明，采用動態(tài)TLC閾值能適時觸發(fā)預警與輔助控制，基于控制分配算法的制動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，但對控制對象模型參數(shù)適應性好，無需額外傳感器且簡單可靠。
　　本文的創(chuàng)新點如下:
　　(1)提出基于動態(tài)TLC閾值的車道偏離聯(lián)合決策機制，該決策機制能根據(jù)車路航向角