基于人机共驾的车道保持辅助控制系统研究

车道保持控制系统是汽车安全辅助驾驶的重要组成部分,可有效提高汽车主动安全性、避免车辆无意识地偏离本车道。目前,大部分车道保持控制系统在工作时将驾驶人的操作视为外界干扰,没有考虑人机共驾阶段下驾驶人与控制系统的控制权分配问题,易造成人机冲突、影响驾驶人的驾驶感受。论文兼顾驾驶人与辅助控制系统各自优势,基于人机共驾技术对车道保持控制系统进行研究。构建基于安全行驶区域与最晚预警边界相结合的车道偏离决策模型,在保证其预警精度的同时降低计算复杂性,根据车辆行驶状态和路面附着系数动态调整预警阈值;研究串级MPC-PID控制策略实现对车辆横向位置的控制,将最优问题转化为二次规划求得目标前轮转角,利用PID算法完成对目标前轮转角的跟踪;引入共驾系数对车辆的控制权进行分配,研究共驾系数分配模型,以车辆状态误差和驾驶人转向力矩作为模糊控制的输入变量、共驾系数作为输出变量,降低辅助控制系统与驾驶人之间的冲突;最后,利用CarSim与Simulink联合仿真对所研究的控制策略进行仿真验证,结果表明共驾系数能够根据驾驶人的操作和车辆运行状态的变化实现动态调整,辅助控制力矩与驾驶人输入力矩变化趋势相同,在保留驾驶人一定操作的基础下可避免车辆偏离车道、降低人机冲突。     

识别驾驶人意图的车道偏离防避有界控制

为了防止车辆偏离车道导致交通事故的发生和避免车道偏离防避系统（Lane Departure Avoidance Systems,LDAS）对驾驶人行为不必要的干预,提出基于中心区操纵特性阈值法和基于D-S（Dempster-Shafer）证据理论的车辆偏离车道驾驶人意图识别准则,并运用CarSim/Simulink联合仿真对比2种识别准则的有效性。建立转向盘角速度为输入的车路模型,设计LDAS滑模转向控制器,基于预瞄点的侧向偏移量和横摆角速度设计LDAS的期望横摆角速度观测器,并与基于道路曲率和预瞄点侧向偏移量的期望横摆角速度的LDAS进行性能对比。运用相平面法确定保证LDAS车辆稳定性的前轮转向角最大值,并基于CarSim/LabVIEW RT硬件在环试验平台验证基于BP神经网络训练获得D-S证据理论的初始概率赋值的驾驶人意图决策算法的有效性。结果表明：所提出的识别准则能够及时识别车辆偏离车道时的驾驶人意图,为LDAS控制器介入赢得了宝贵的时间,所设计的期望横摆角速度观测器具有很好的稳定性,所提出的方法能够有效避免车辆偏离车道。     

基于人机共驾的车道保持辅助控制系统研究（双语出版）

车道保持控制系统是汽车安全辅助驾驶的重要组成部分,可有效提高汽车主动安全性、避免车辆无意识地偏离本车道。目前,大部分车道保持控制系统在工作时将驾驶人的操作视为外界干扰,没有考虑人机共驾阶段下驾驶人与控制系统的控制权分配问题,易造成人机冲突、影响驾驶人的驾驶感受。论文兼顾驾驶人与辅助控制系统各自优势,基于人机共驾技术对车道保持控制系统进行研究。构建基于安全行驶区域与最晚预警边界相结合的车道偏离决策模型,在保证其预警精度的同时降低计算复杂性,根据车辆行驶状态和路面附着系数动态调整预警阈值;研究串级MPC-PID控制策略实现对车辆横向位置的控制,将最优问题转化为二次规划求得目标前轮转角,利用PID算法完成对目标前轮转角的跟踪;引入共驾系数对车辆的控制权进行分配,研究共驾系数分配模型,以车辆状态误差和驾驶人转向力矩作为模糊控制的输入变量、共驾系数作为输出变量,降低辅助控制系统与驾驶人之间的冲突;最后,利用CarSim与Simulink联合仿真对所研究的控制策略进行仿真验证,结果表明共驾系数能够根据驾驶人的操作和车辆运行状态的变化实现动态调整,辅助控制力矩与驾驶人输入力矩变化趋势相同,在保留驾驶人一定操作的基础下可避免车辆偏离车道、降低人机冲突。     

基于握力分布的驾驶人人机共驾状态识别研究

人机共驾是现阶段汽车智能化发展的必经之路,在人机共驾中为了避免人机冲突,对驾驶人的人机共驾状态进行识别是实现和谐人机共驾的基础.然而现有研究较少考虑了该状态,同时相关识别方法多基于驾驶人生理信息,导致应用繁琐,不具备实用性.为此,设计了一种能够测量握力分布的智能方向盘系统硬件架构,并在此基础上开发了基于握力分布的驾驶人...     

人机共驾车辆路径跟踪集成控制策略

针对人机共驾车辆路径跟踪控制精度和车辆稳定性难以有效保障的问题,提出一种集成控制策略,包括主动前轮转向系统（AFS）可变传动比曲线和基于模型预测控制（MPC）的路径跟踪控制器。针对稳定性控制,构建考虑路面附着条件和车速的AFS可变传动比函数,用于保证车辆路径跟踪过程中的安全性和横向稳定性;针对路径跟踪控制,设计基于MPC的路径跟踪控制器,用于跟踪目标路径;搭建了基于Carsim/Matlab的联合仿真平台并进行仿真验证。结果表明：集成控制策略可以有效改善人机共驾车辆的操作稳定性,显著提高了车辆的跟踪性能,削弱了驾驶员驾驶状态波动对车辆行驶安全的影响。     

基于直接线性变换的车道偏离预警系统

为了提高车道偏离预警系统的检测精度及其便利性,提出了一种在感应区域内建立搜索窗口的车道识别算法,并利用数字图像处理及分析技术对所获道路图像进行滤波、增强及边缘识别处理,然后通过直接线性变换法将所获取的车道边缘信号的像素坐标转换为道路二维物方坐标,最后根据所获车道线坐标及汽车预设坐标显现汽车行驶状态,继而联系汽车驾驶状况,达到对汽车行驶状态的监控和对车道偏离的预警功能,具有良好的发展前景。     

人机共驾智能车驾驶模式决策属性析取研究

为了深入分析驾驶模式决策影响因子,通过实车试验采集了人-车-路多源特征信息。用驾驶人主观经验将驾驶模式划分为人工驾驶、警示辅助、自动驾驶3种状态,并利用采集的驾驶人血流量脉冲（BVP）和皮肤电导（SC）值进行K均值聚类,将驾驶人当前合适的驾驶模式自动聚类为3级。通过融合驾驶人自汇报结果和聚类结果对驾驶模式进行准确标定。采用以信息增益为依据的Ranker算法对多特征进行排序,并在此基础上,根据多分类器分级结果确定最优特征属性集合。研究结果表明：当选取车速、车头时距、车道中心距离、前轮转角标准差、驾驶经验5个指标为特征子集时,支持向量机、朴素贝叶斯及K近邻这3种分类器的识别准确率都超过90%;除警示辅助模式与自动驾驶模式下的车速值和车道中心距之外,其余所有不同模式决策属性值均呈显著性差异;研究结果可为人机共驾智能车驾驶模式决策提供依据。     

面向人机共驾车辆的驾驶人风险感知研究综述

面向人机共驾车辆的驾驶人风险感知是接管时正确应激反应和操作的前提,是交通安全领域的研究重点。分析了人机共驾车辆驾驶人风险感知概念及其特性;从驾驶人特性、自动驾驶系统、驾驶情景这3个方面分析了人机共驾车辆驾驶人风险感知的影响因素;从驾驶行为表现、接管绩效和主观评价这3个方面对人机共驾车辆驾驶人风险感知衡量方法进行归纳总结;梳理归纳了基于驾驶人培训、辅助设备调节的风险感知能力提升方法。结果表明：相比于手动驾驶,人机共驾车辆驾驶人风险感知能力较低,且是多因素耦合作用下的结果;现有风险感知能力评价方法各有弊端,缺少可广泛应用的普适性量化方法;对驾驶人状态进行动态监测和调节是保障人机共驾车辆安全应用的前提。基于现有研究中存在的问题,指出了人机共驾车辆驾驶人风险感知未来研究方向,主要包括多因素耦合情况下的风险感知研究、风险感知能力量化模型构建、风险感知能力安全阈值研究、风险感知能力动态监测与稳态保持方法研究。     

智能汽车的人机共驾技术研究现状和发展趋势

智能汽车的人机共驾技术(HM IoIV)是解决其智能化级别难以快速跨越至高度自动化水平的有效过渡手段.HMIoIV涉及了L0～L3级别的智能汽车的多种自动化技术,包括先进辅助驾驶系统.针对当前国内外智能汽车人机共驾技术的研究现状,对其概念、结构和研究内容进行总结,根据独立驾驶人参与的数量和驾驶操作方参与的数量将现有的人...     

基于机器视觉的车道偏离报警系统

客车作为生产资料的属性决定了安全性是客车行业发展过程中不可回避的重要问题,事关乘客生命和财产安全,也事关运输企业的前途和命运,同时也是保障社会稳定、保证经济发展的重要前提.从世界范围内客车安全的发展趋势来看,科技进步和新技术应用已成为解决道路交通安全问题的重要手段. 车道偏离报警系统(Lane Departure Warning System,简称LDWS)是一种通过报警的方式辅助过度疲惫或者长时间驾驶的驾驶员保持车辆在车道内行驶,减少汽车因车道偏离而引发交通事故的系统.该系统提供智能的车道偏离预警,在无意识(驾驶员未打转向灯)偏离原车道时,能在偏离车道前发出警报,为驾驶员提供更多的反应时间,大大减少了因车道偏离引发的碰撞事故.本文介绍了一种基于DSP的车道偏离报警系统硬件设计及软件实现方案,通过实际测试验证了算法的实时性及系统的可靠性.     

基于Matlab的汽车偏离车道报警系统

为提高汽车的主动安全性并克服现有的汽车偏离车道报警系统所存在的结构复杂和成本高等缺点,文章设计了一种基于Matlab的汽车偏离车道报警系统,利用摄像头获取车道图像并实时传给车内计算机系统,经过对图像一系列的处理分析判断汽车是否偏离车道而进行报警。经验证,该系统能够实时检测出左右车道标志线,可以根据车道夹角法判断汽车是否偏离车道,满足了汽车偏离车道报警的需要。该系统结构简单高效,能显著提高汽车行驶的主动安全性。     

基于图像行数据处理的车道偏离预警系统

本文中提出一种基于图像行数据处理的车道线识别方法和低成本车道偏离预警系统。通过逐行特征的提取和归类处理,提高运行效率,降低内存消耗。在此基础上利用数字摄像头和主频为400MHz的DSP芯片,设计出低成本车道偏离预警系统。它无需视频解码电路和拓展存储器,在保证车道线识别率的同时有效降低了硬件复杂度。为量化评估系统车道线识别性能,采用了一种适用于嵌入式系统的车道线识别测试方案,利用离线制作的样本数据,对车道偏离预警系统进行了硬件在环识别性能的测试。结果表明,系统具有较高的稳定性和实时性,在典型工况下能获得很好的识别率。     

面向人机协同共驾的驾驶行为短时预测方法研究

通过实时感知交通场景下的汽车相对运动状态和行车安全信息,对驾驶人的操纵行为进行短时预测,进而为人机协同驾驶中主权切换的模式与方法提供依据.基于线性最优二次型方法建立了典型驾驶意图下的驾驶操纵序贯链优化目标函数,通过求解目标函数得到驾驶人操纵行为对车辆运动状态的改变量,并结合运动学CA模型提出了驾驶操纵行为短时预测模型.运用统计检验分析实车试验和所提出的模型得到的仿真试验驾驶输入之间的差异程度.实车实验的统计检验结果表明,不同驾驶工况下的驾驶输入差值的配对样本T检验的T统计量分别为1.96,0.1,1.36,均小于其T临界检验值.所提出的模型能较好的模拟实际驾驶操纵行为特征,并能对驾驶人操纵行为进行准确的短时预测.     

保持车道的援驾系统

NHTSA在去年对2001年统计数据进行的研究表明：美国发生的致死交通事故中55％是因汽车行驶偏离车道造成的，其主要原因是驾驶员分心、大意或打盹。     

车道偏离预警算法研究

为提高车辆行驶的主动安全性,文章根据车辆偏离速度将TLC算法和FOD算法相结合,针对车道偏离预警系统提出了多模式车道偏离预警算法,并搭建Simulink模型,结合Carsim进行联合仿真实验。仿真结果表明,提出的算法能更好的进行车道偏离预警。