论文部分内容阅读
随着驾驶员数量和驾驶负荷的增加,由驾驶员分心、疲劳或操控失误等人为因素导致的交通安全问题日益凸出。基于车道保持辅助系统(Lane Keeping Assist Systems,LKAS)的人机共享横向控制能对驾驶员的横向操作进行纠偏、补偿和托管,能有效提高驾驶的安全性和舒适性。但现有的车辆横向共享控制研究中,通常未考虑驾驶员即时操控能力和驾驶习惯对驾驶权分配的影响,成为导致共享控制人机冲突较大的重要原因。因此,研究考虑驾驶员即时操控能力和横向驾驶习惯的LKAS人机共享横向控制权分配方法,对提高人机共享横向控制的行车安全性和人机协调性具有重要的价值和意义。论文针对人机共享横向控制中的人机冲突大、驾驶员操控权限低的问题,考虑到驾驶员对车辆操控能力的时变性,研究了一种驾驶员即时操控能力的评价方法。在此基础上,提出了一种考虑驾驶员即时操控能力的人机共享横向控制驾驶权分配方法,并设计了力引导的转向辅助系统,搭建了人机共享的车辆横向控制实验平台,通过实验验证了该方法能有效减小共享控制中的人机冲突,提高车辆行驶的安全。主要内容包括:(1)人机共享横向控制过程中,驾驶员对车辆实时的操控能力在实时变化,驾驶权分配时应该考虑驾驶员即时操控能力因素来调整驾驶权重,以满足驾驶员充足的控制权。而从驾驶员本身的操控行为和状态出发很难准确的评估驾驶员的即时操控能力,对此本文基于车辆行驶的状态特征研究了驾驶员即时操控能力的评价模型,能够从车辆行驶状态情况来感知驾驶员对车辆操控能力的变化。(2)针对人机共享横向控制过程中人机冲突较大、协同性差的问题,通过分析得出驾驶员的横向驾驶习惯是造成人机冲突的主要原因之一,因此本文提出了驾驶员横向驾驶习惯的表征方法。在此基础上,结合驾驶员的即时操控能力和车辆行驶的横向偏差情况,设计了人机共享控制的车辆横向驾驶权分配模型。(3)为了验证所提方法的有效性和实用性,根据共享控制的流程和需求,设计了具有力引导的转向辅助系统,并建立了转向系统的数学模型。在此基础上,基于PreScan车辆仿真平台,设计了车道保持控制器,并验证了车道保持的效果。最后基于设计的实验平台,通过对比实验和分析,验证了所提方法能有效的降低人机冲突,提高人机协调性,减小车辆行驶的横向偏差。