【摘要】：車(chē)道保持系統(tǒng)能提高行車(chē)的主動(dòng)安全性,減小駕駛員的駕駛負(fù)擔(dān),該系統(tǒng)由兩部分組成:主動(dòng)干預(yù)和車(chē)道偏離預(yù)警。對(duì)于主動(dòng)干預(yù)算法,目前研究較多的模型預(yù)測(cè)控制(MPC)算法運(yùn)算量較大,而單點(diǎn)預(yù)瞄控制多基于軟件仿真,與實(shí)際應(yīng)用存在一定的差距。對(duì)于預(yù)警決策算法,目前主要基于攝像頭感知的車(chē)輛與車(chē)道線的相對(duì)位置關(guān)系和轉(zhuǎn)向燈信號(hào)進(jìn)行決策,其誤警率較高,特別是當(dāng)駕駛員沒(méi)有開(kāi)轉(zhuǎn)向燈或緊急轉(zhuǎn)向時(shí),系統(tǒng)可能會(huì)產(chǎn)生誤警,干擾駕駛員的正常駕駛。針對(duì)上述問(wèn)題,本文對(duì)主動(dòng)干預(yù)算法以及預(yù)警決策算法進(jìn)行了深入分析和優(yōu)化改進(jìn):在仿真實(shí)驗(yàn)和理論分析的基礎(chǔ)上,對(duì)單點(diǎn)預(yù)瞄駕駛員模型進(jìn)行了修改,實(shí)現(xiàn)了平順無(wú)差地跟蹤給定的路徑;通過(guò)高斯混合隱馬爾可夫模型(G-HMM)進(jìn)行駕駛意圖識(shí)別,并基于縱向TLC(Time to Lane Cross)判斷車(chē)道偏離的程度,然后綜合考慮駕駛意圖和車(chē)輛偏離的程度進(jìn)行決策。本文首先研究了車(chē)道保持主動(dòng)干預(yù)算法——單點(diǎn)預(yù)瞄駕駛員模型。在原有單點(diǎn)預(yù)瞄模型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,將輸入量和部分中間變量定義為可以測(cè)量的誤差量,同時(shí)增加了橫向位置誤差反饋系數(shù)K,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)和理論分析之后,探明了預(yù)瞄時(shí)間和反饋系數(shù)對(duì)控制效果的影響規(guī)律。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),存在穩(wěn)態(tài)誤差的根本原因是沒(méi)有區(qū)分縱向預(yù)瞄時(shí)間和側(cè)向加速時(shí)間,故而本文設(shè)置了表征側(cè)向加速時(shí)間和縱向預(yù)瞄時(shí)間關(guān)系的時(shí)間系數(shù)F。經(jīng)過(guò)理論分析和仿真實(shí)驗(yàn),證明了該模型結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)零穩(wěn)態(tài)誤差地跟蹤給定路徑,且系統(tǒng)的阻尼和振動(dòng)頻率可調(diào)。然后,本文設(shè)計(jì)了駕駛意圖識(shí)別算法并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。應(yīng)用隱馬爾可夫理論,搭建了通過(guò)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、車(chē)輛橫向位置誤差、縱向車(chē)速、彎道半徑和偏航角五個(gè)觀測(cè)量對(duì)駕駛意圖進(jìn)行描述的高斯混合隱馬爾可夫模型。通過(guò)對(duì)駕駛員在環(huán)實(shí)驗(yàn)采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,得到相應(yīng)的模型參數(shù),實(shí)時(shí)評(píng)估不同工況對(duì)應(yīng)的模型與觀測(cè)量的匹配度,匹配度最高的模型對(duì)應(yīng)的工況即為駕駛意圖。經(jīng)過(guò)離線仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了算法的有效性。最后,搭建完整的車(chē)道保持系統(tǒng)控制算法并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。設(shè)計(jì)了基于縱向TLC的車(chē)道偏離判斷算法,可基于一定的規(guī)則,有效結(jié)合車(chē)道偏離判斷和駕駛意圖識(shí)別進(jìn)行車(chē)道偏離預(yù)警及決策。設(shè)計(jì)處于不同狀態(tài)的虛擬駕駛員模型,進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)的汽車(chē)車(chē)道保持系統(tǒng)控制算法能夠準(zhǔn)確識(shí)別駕駛意圖,產(chǎn)生車(chē)道偏離預(yù)警信號(hào),并可通過(guò)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角控制實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)干預(yù)。
【圖文】：

第三次修改后的圓形道路下單點(diǎn)預(yù)瞄駕駛員模型仿真模型

圖 2.24 T 相同時(shí) F 和 K 對(duì)控制效果的影響（Simulink 仿真）實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果如圖 2.24 中（a）和（b）所示。從圖（a）中可以看出：相對(duì)于其他，F(xiàn) 取 0.821 時(shí)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角能很快的達(dá)到穩(wěn)態(tài)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，橫向位置誤差較小，說(shuō)明17 計(jì)算出來(lái)的 F 比較準(zhǔn)確。橫向位置誤差越大，方向盤(pán)轉(zhuǎn)角波動(dòng)越大。從圖（b）中
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U463.6

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2666529