[發(fā)明專利]一種考慮人車沖突的協(xié)同轉(zhuǎn)向控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010654864.0
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111717207B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉俊;郭洪艷;陳虹;高振海;戴啟坤;胡云峰
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: B60W30/182
• 分類號: B60W30/182;B60W50/00
• 代理公司: 長春市四環(huán)專利事務(wù)所(普通合伙) 22103
• 代理人: 劉馳宇

本發(fā)明提供了一種考慮人車沖突的協(xié)同轉(zhuǎn)向控制方法，基于一種駕駛員和協(xié)同轉(zhuǎn)向控制器同時在環(huán)的駕駛模式，該模式下當(dāng)駕駛員控制目標(biāo)與協(xié)同轉(zhuǎn)向控制器控制目標(biāo)不一致產(chǎn)生控制沖突時，通過構(gòu)建博弈關(guān)系使得駕駛員與協(xié)同轉(zhuǎn)向控制器實現(xiàn)博弈平衡來削減控制沖突程度；駕駛過程中駕駛員與協(xié)同轉(zhuǎn)向控制器目標(biāo)不一致產(chǎn)生控制沖突時，使得人車之間實現(xiàn)博弈平衡來保證車輛安全完成轉(zhuǎn)向操作；在駕駛員和協(xié)同轉(zhuǎn)向控制器目標(biāo)不一致時通過預(yù)測對方的控制策略而采取自身最優(yōu)的控制策略實現(xiàn)博弈平衡，改善了人機控制策略的沖突程度；重構(gòu)駕駛員和協(xié)同轉(zhuǎn)向控制器之間關(guān)系模型，使得駕駛員和協(xié)同轉(zhuǎn)向控制器能夠依據(jù)分配的駕駛權(quán)重實現(xiàn)控制策略的自動調(diào)整。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車駕駛控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種人車協(xié)同駕駛方法，更加具體的來講，涉及一種考慮人車沖突的協(xié)同轉(zhuǎn)向控制方法。

背景技術(shù)

隨著車輛智能等級提高，駕駛員輔助系統(tǒng)的能力不斷提升，在特定情況下甚至無需駕駛員干預(yù)完全控制車輛，但全域無人駕駛的實現(xiàn)是一個長期的過程，過早的應(yīng)用無人駕駛系統(tǒng)會給交通安全帶來巨大威脅。以目前世界汽車行業(yè)水準(zhǔn)來看，人們認為司機應(yīng)該將自己的手停留在方向盤上與駕駛輔助系統(tǒng)共同駕駛車輛，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界正在努力設(shè)計更具合作性的駕駛員在環(huán)人車共駕輔助系統(tǒng)，這些系統(tǒng)與傳統(tǒng)的輔助系統(tǒng)相比，其創(chuàng)新性在于人機共同控制車輛完成駕駛?cè)蝿?wù)。

駕駛員行為有著個性化難以預(yù)測的特征，行車過程中人車之間難免出現(xiàn)意圖不一致，如何在人車目標(biāo)不一致情況下，實現(xiàn)駕駛輔助系統(tǒng)和駕駛員之間實現(xiàn)最佳的低水平合作仍然是個挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決駕駛員與協(xié)同轉(zhuǎn)向控制器在目標(biāo)不一致條件下的控制沖突問題，提出一種可以實現(xiàn)人車博弈平衡的協(xié)同轉(zhuǎn)向控制方法。

本發(fā)明所述的一種考慮人車沖突的協(xié)同轉(zhuǎn)向控制方法，是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種考慮人車沖突的協(xié)同轉(zhuǎn)向控制方法，基于一種駕駛員和協(xié)同轉(zhuǎn)向控制器同時在環(huán)的駕駛模式，該種模式下當(dāng)駕駛員控制目標(biāo)與協(xié)同轉(zhuǎn)向控制器控制目標(biāo)不一致產(chǎn)生控制沖突時，通過構(gòu)建博弈關(guān)系使得駕駛員與協(xié)同轉(zhuǎn)向控制器實現(xiàn)博弈平衡來削減控制沖突程度，本方法具體步驟如下：

步驟一、建立共駕車輛系統(tǒng)模型：

建立大地坐標(biāo)系：原點O固結(jié)于地面，X軸正方向為車輛初始運動方向，Y軸的正方向為X軸逆時針旋轉(zhuǎn)90度方向；

建立車輛坐標(biāo)系：以車輛質(zhì)心o為坐標(biāo)原點，x軸的正方向為車輛前進的方向，y軸的正方向為x軸逆時針旋轉(zhuǎn)90度方向；

用車輛運動學(xué)模型表征車輛的操縱穩(wěn)定性與車輛的側(cè)向運動的關(guān)系，并用二自由度車輛動力學(xué)模型表征車輛的操縱穩(wěn)定性和車輛的橫擺運動之間的關(guān)系，具體過程如下：

假定車輛是一個質(zhì)量塊，以車輛前輪作為轉(zhuǎn)向輪，根據(jù)車輛運動學(xué)方程以及車輛運動的幾何關(guān)系得到車輛的運動學(xué)模型如式(1)所示：

式中xo為車輛質(zhì)心o的縱向位移，單位m；yo為車輛質(zhì)心o的側(cè)向位移，單位m；v為車輛質(zhì)心的速度，單位m/s；r為車輛的橫擺角速度，單位rad/s；ψ為車輛的航向角，單位rad；β為車輛的質(zhì)心側(cè)偏角，單位rad；

考慮到實際道路的曲率通常很小，車輛在實際行駛時航向角ψ同樣可以認為是很小的，且實際車輛的質(zhì)心側(cè)偏角β變化范圍也很小，所以有：sin(ψ+β)≈ψ+β，cos(ψ+β)≈1，當(dāng)車輛勻速行駛時可以忽略縱向車速的影響，同時結(jié)合式(1)可以得到簡化的車輛運動學(xué)模型，如式(2)所示：

本方法通過控制車輛的前輪轉(zhuǎn)角來實現(xiàn)路徑跟蹤的目的，并且認為車輛保持勻速狀態(tài)行駛，所以只需要考慮車輛的側(cè)向運動，根據(jù)牛頓第二定律與力矩平衡關(guān)系，可得到如式(3)所示的二自由度車輛動力學(xué)模型：