[發明專利]一種基于危險程度變權重的人機協同轉向控制方法

有效

• 申請號: 201711075923.3
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107856737B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 郭洪艷;宋林桓;郭洋洋;劉俊;劉風;胡云峰;陳虹
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B62D6/00
• 分類號: B62D6/00;B62D137/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 杜森垚

本發明公開了一種基于危險程度變權重的人機協同轉向控制方法，包括以下步驟：建立簡化模型；確定車輛安全行駛道路邊界；確定駕駛環境危險指數和駕駛員操作危險指數表達式，然后確定駕駛環境危險指數和駕駛員操作危險指數以及自動駕駛權重系數的隸屬度函數，根據模糊規則劃分不同危險程度等級，得到自動駕駛權重系數關于駕駛環境危險指數和駕駛員操作危險指數的三維map，實時確定駕駛環境危險指數和駕駛員操作危險指數，利用三維map得到自動駕駛權重系數；進行基于危險程度變權重的人機協同轉向控制器設計并完成控制。本發明通過判別駕駛員和車輛危險程度來改變駕駛權重，采用約束模型預測控制，使車輛能盡可能滿足駕駛員駕駛意圖。

技術領域

本發明涉及一種基于危險程度變權重的人機協同轉向控制方法，是考慮駕駛員和車輛危險程度的人機協同轉向控制方法，屬于高級輔助駕駛領域。

背景技術

近些年來，無人駕駛技術越來越受到人們的關注，美國SAE將無人駕駛劃分成了五級，其中，人機協同控制處在中間位置，要實現完全的無人駕駛，人機協同是必經階段，人機協同即人與控制器共同控制車輛，什么時候人來控制汽車，什么時候控制器來進行控制汽車，什么時候二者相互協同控制車輛，是人機協同控制研究的根本問題。當人在駕駛過程中的作用越來越弱，直至控制器完全取代人進行車輛的控制，無人駕駛的目的就達到了。人機協同最重要的任務是提高駕駛安全性。其次還要考慮駕駛員的舒適性，以及車輛的操縱穩定性等指標。在保障駕駛安全的情況下給人以更好的駕駛體驗。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供一種基于危險程度變權重的人機協同轉向控制方法，其通過判別駕駛員和車輛危險程度來改變駕駛權重，采用約束模型預測控制，在滿足避障安全的前提下，使車輛能盡可能滿足駕駛員駕駛意圖。

本發明得目的是通過以下技術方案實現的：

1.一種基于危險程度變權重的人機協同轉向控制方法，包括以下步驟：

步驟一、建立綜合車輛動力學和運動學的簡化模型：

式中，

x＝[y_o ψ β r]^T,u＝δ_f.

式中，x為系統的狀態向量；u為系統控制量；A為系統矩陣；B為輸入矩陣；y_o為車輛質心o的側向位置，單位：m；ψ為車輛航向角，單位：rad；v為車輛質心處的縱向速度，單位：m/s；β為車輛的質心側偏角，單位：rad；r為車輛的橫擺角速度，單位：rad/s；C_f為車輛前輪輪胎的側偏剛度，單位：N/rad；C_r為車輛后輪輪胎的側偏剛度，單位：N/rad；m為車輛的質量，單位：kg；I_z為車輛繞z軸的轉動慣量，單位：kg·m²；a為車輛質心o到車輛前軸的距離，單位：m；b為車輛質心o到車輛后軸的距離，單位：m；δ_f為車輛的前輪轉角，單位：rad；

步驟二、確定車輛安全行駛道路邊界：

式中，f_l(x)為通過感知系統掃描后處理得到的前方可行道路區域的左邊界；f_r(x)為通過感知系統掃描后處理得到的前方可行道路區域的右邊界；w為車輛寬度，單位，m；l_f為車輛質心o到車輛前端點F的距離，單位，m；l_r為車輛質心o到車輛后端點R的距離，單位，m；ψ為車輛航向角，單位，rad；

步驟三、確定自動駕駛權重系數：