基于自然驾驶数据的驾驶员紧急变道行为开环模型

基于"中国大型实车路试先行实验(China Pilot-FOT)"所采集的自然驾驶数据,提出了一种开环模型,它可以描述驾驶员紧急变换车道行为。将方向盘转角和方向盘转角变化率作为变道紧急程度的筛选条件,从中筛选出228例紧急变换车道工况。基于最大方向盘转角与最大方向盘转角变化率的线性关系,分析了紧急变换车道的持续时间。利用其中50百分位驾驶数据,来拟合模型参数。使用相关性和显著性检验,验证了真实驾驶数据与驾驶计算模型的关系。结果表明:该模型的输出结果与真实驾驶员操作结果一致性良好。因此,该模型可以描述中国一般驾驶员紧急变道行为。     

基于EPS的车道保持辅助系统设计

针对车道保持辅助系统与电动助力转向功能的集成问题,设计了一种车道保持辅助系统架构。车道保持辅助力矩与电动助力转向力矩相叠加,经EPS电机输出;电动助力转向功能始终开启,保证驾驶员可以随时介入转向。综合考虑车道线检测置信度、跨道时间以及驾驶员操作状态等信息,设计了车道保持辅助系统的介入和退出策略。利用驾驶模拟器对该策略进行了测试,并通过道路试验验证了该系统的安全性和舒适性。     

基于驾驶人不满度的高速公路自动驾驶换道决策

为了实现高速公路的自由换道行为决策，并满足行车安全高效性、决策结果平稳无震荡、与运动规划模块结合引导车辆行驶等要求，提出了一种基于驾驶人不满度的换道行为决策方法。首先，根据驾驶人的速度期望建立了驾驶人不满度累积模型，并基于驾驶人速度不满累积度产生换道意图。其次，依据不同车道障碍车的运动状态，设计了2种目标车道选择策略，通过预测引擎对各个待选车道进行预测和评估，选取其中行车效率较高的车道作为目标车道，同时建立换道最小安全距离模型，用以在换道全过程中判断换道的可行性。然后，将换道行为决策的结果以目标车道的形式传递给基于改进人工势场的运动规划模块，用于运动规划模块目标的选取，以引导车辆横纵向运动。最后，在CarSim/PreScan/Simulink的联合仿真平台和硬件在环平台上建立多种测试场景，验证换道行为决策算法。试验结果表明：换道行为决策算法能够依据驾驶人速度不满累积度产生稳定的换道意图，进而根据所设计的换道策略选取具有更高行车效率的目标车道，并在换道过程中持续判断换道的可行性，以应对障碍车辆突然加减速等突发状况，保证换道过程的高效性和安全性；换道行为决策算法通过目标车道的转换，引导运动规划模块调整车辆的运动，实现跟车、换道等行为。     

基于视觉的重型车辆车道保持控制方法

重型车辆车道保持借助视觉传感器获取道路信息,以单点预瞄和道路中心线位置偏差实现对车辆的前馈控制。考虑重型车辆体积大导致响应慢,进入稳态时间较长等问题,本文将车辆质心和车道中心线横向偏差用于修正车辆位置。提出与速度成线性关系变化的P控制参数,应用PD控制算法得到输出转角对重型车辆进行横向控制,通过Simulink/TruckSim联合仿真验证算法可靠有效。同时经过实车测试车辆始终沿着车道中心向前行驶,实现了基于视觉控制车辆在车道内快速、平稳行驶。     

商用车电液复合转向系统的车道保持策略

为了提高商用车的行驶安全性,避免因驾驶人的分心驾驶出现车辆偏离车道的问题,提出一种基于电液复合转向系统的商用车车道保持策略;在建立电液复合转向系统模型、二自由度车辆模型、预瞄驾驶人模型的基础上,设计基于驾驶人在环的MPC和ADRC串级的车道保持控制策略。首先,采用MPC算法将车辆横向位置控制的最优问题转化为二次规划求得目标前轮转角;然后,考虑电液复合转向系统的不确定和干扰问题,利用ADRC算法对目标转向盘转角和实际驾驶人的转向盘转角差值以转矩信号的形式进行补偿。同时研究车道保持系统对驾驶人的干预问题,引入干预系数的概念,采用模糊控制的方法,将驾驶人手力和车辆的运动状态作为输入变量,干预系数作为输出变量,保证整车行驶安全性的前提下减小车道保持辅助系统对驾驶人的干预。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和硬件在环试验对所设计的控制策略进行验证。研究结果表明：所设计的基于商用车电液复合转向系统的车道保持策略能够及时地纠正因驾驶人的分心驾驶而导致车辆偏离所在行驶车道的行为,特别是在弯道处出现驾驶人转向不足或过度转向的情况时,能够将车辆维持在车道线之内,保证车辆的行驶安全性,同时由于干预系数的设计,使得驾驶人也有良好的人机交互体验感。     

车道保持系统研究

为了减少由于驾驶人分心或疲劳造成的车道偏离事故,提出一种车道保持控制系统。根据道路线性将道路分为直线路段和曲线路段,利用跨道时间来判断车辆将偏离车道;驾驶员的操作状态根据转向灯信号及转矩信号来进行判断。综合车道偏离信息与驾驶员操作信息来判断车道保持系统是否工作;车道保持系统的控制策略采用单点预瞄最优曲率驾驶员模型。仿真结果表明,模型能够实现车道保持功能。     

线控转向系统前轮主动转向控制策略研究

文章的研究目的是实现线控转向系统前轮主动转向以改善车辆的行驶状态。文章首先对转向执行模块进行动力学分析,并设计出基于前馈控制的理想传动比;其次,结合理想传动比和状态反馈,建立前馈-反馈联合控制系统,以获得最优的前轮转角;最后,联合Carsim中的车辆模型进行仿真试验,并选取方向盘转角阶跃输入作为试验工况。结果表明,文章所采用的联合控制策略可实时调整前轮转角,有效地改善了车辆的行驶状态,为线控转向系统的研究提供了一定的参考价值。     

双车道公路长直线接小半径曲线路段限速研究

基于OKTAL 8自由度驾驶模拟仿真平台研究双车道公路长直线接小半径圆曲线路段的限速标准。采集了10名驾驶员在驾驶模拟仿真平台上搭建的5种小半径曲线场景中的车速和方向盘转角等车辆动态响应数据,分析了曲线路段的车速、方向盘转角变化规律,得到了曲线路段最低车速对数回归模型。结果表明,驾驶员在进入曲线路段后会主动降低车速,以适应车辆轨迹与曲线轨迹一致的要求;曲线路段的最低车速反映了驾驶员对车速的需求;最低车速的均值可以同时满足轨迹保持、舒适性、不侧滑、不倾覆的条件,因此以曲线路段最低车速的均值作为限速标准具有合理性。     

左转圆曲线处避险车道流出角与引道设置

为了给设置于左转圆曲线处的避险车道流出角与引道长度设置提供参考，针对山区高速公路广泛采用的9.0 m宽制动床避险车道，考虑左转圆曲线半径和驶入速度的影响，进行了不同流出角度与引道长度的驾驶仿真试验研究。采用UC-win Road 9.0驾驶仿真平台，获取了不同场景下16名男性B照驾驶人由主线驶入紧急避险车道过程中的车辆运行特征数据。采用拟合回归的方法，分析了圆曲线半径和驶入速度对方向调整时间、最小转向半径、方向盘转角幅值、方向盘转角频率的影响，建立了各指标与圆曲线半径的定量回归关系模型，并对比了主线为直线时的试验结果。采用二阶聚类的方法对不同圆曲线半径条件下的引道与流出角度的设置水平进行分类，获取了适宜设置避险车道的初步条件。根据车辆的行驶稳定性，确定了左转圆曲线处避险车道流出角与引道的设计标准。研究结果表明：左转圆曲线处避险车道的流出角受圆曲线半径的影响，引道长度受圆曲线半径与驶入速度的影响；主线半径1 000 m及以上，流出角0°~5°，引道为6 s设计行程，流出角5°~10°，引道为9 s设计行程；条件困难时，紧急避险车道可设置于半径600~1 000 m的曲线处，流出角0°~5°，引道为9 s设计行程，流出角5°~15°，引道为12 s设计行程。     

基于磁道钉导航的智能公路车道保持硬件控制系统研究

本文自行研制了基于磁道钉导航的智能公路车道保持硬件控制系统，详细介绍了该硬件控制系统的各个组成部分(车载计算机控制系统、路面诱导设施及车载偏移探测装置、方向盘控制伺服机构等)。以该硬件控制系统为基础，车道保持模糊控制器在磁道钉导航的智能公路上实现了试验样车车道保持控制任务，并且控制结果达到并超过ISO/TC204WG14工作组标准化草案NP17361 LDWS对车道偏离报警系统的要求。试验结果表明：该硬件控制系统是切实可行的。