[發(fā)明專利]一種考慮附著系數(shù)的自動駕駛汽車類人換道決策規(guī)劃方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111569940.9
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114030485A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱冰;孫一;趙健;宋東鑒;張伊晗;靳萬里;李波;禚淞瑀;劉宇翔;姜景文;黃殷梓;李響
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: B60W60/00
• 分類號: B60W60/00;B60W40/064;G06F30/20;G06F30/15
• 代理公司: 長春市恒譽(yù)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 22212
• 代理人: 梁紫鉞

1.一種考慮路面附著系數(shù)的自動駕駛汽車類人換道決策規(guī)劃方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、分別采集良好路面附著系數(shù)、中等路面附著系數(shù)和低路面附著系數(shù)下的熟練駕駛?cè)藫Q道數(shù)據(jù)；

步驟二、對所采集的換道數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以及統(tǒng)計學(xué)特征計算、特征構(gòu)造，對良好路面附著下采集到的數(shù)據(jù)特征序列與特征值進(jìn)行ANOVA相關(guān)性分析，得到對駕駛?cè)藫Q道行為具有顯著影響的特征序列和特征值，后引入不同附著系數(shù)μ下采集得到的駕駛數(shù)據(jù)，分析μ是如何影響駕駛?cè)说膿Q道行為，得出映射關(guān)系；分析結(jié)果表明，當(dāng)路面附著系數(shù)μ降低時相比于正常附著情況：

(1)、換道切入點(diǎn)遠(yuǎn)離前車；

(2)、換道過程自車側(cè)向加速度峰值a_ymax降低；

(3)、換道時長增加；

步驟三、將三種常見附著系數(shù)μ＝0.1、0.5、0.8下的駕駛?cè)藫Q道數(shù)據(jù)分別送入三個基于LSTM的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)決策規(guī)劃模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)決策規(guī)劃模型采用分層架構(gòu)，先使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)決策模型深度學(xué)習(xí)的方法學(xué)習(xí)人類換道決策行為，即左換道、右換道、保持跟車三種決策；再使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型深度學(xué)習(xí)的方法學(xué)習(xí)人類換道軌跡，得到當(dāng)前交通環(huán)境下每種附著下的預(yù)測軌跡輸出，即μ＝0.1、0.5、0.8下的三條軌跡；

步驟四、在駕駛?cè)蝿?wù)中，決策規(guī)劃系統(tǒng)實時接收由感知系統(tǒng)識別得到的實際路面附著系數(shù)的估計值結(jié)合離散附著系數(shù)的輸出軌跡，采用拉格朗日三次多項式插值法進(jìn)行軌跡融合：

其中，x₀、y₀，x₁、y₁，x₂、y₂分別為μ＝0.1、0.5、0.8下的軌跡坐標(biāo)，x、y為融合后的軌跡坐標(biāo)值；

最終得到當(dāng)前實際路況下的實時決策行為以及規(guī)劃軌跡，并將規(guī)劃軌跡傳遞給控制層作為跟蹤軌跡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮路面附著系數(shù)的自動駕駛汽車類人換道決策規(guī)劃方法，其特征在于：步驟一中，搭建基于VI-grade軟硬件平臺的高精度高擬真駕駛模擬器數(shù)據(jù)采集平臺進(jìn)行駕駛?cè)藫Q道數(shù)據(jù)的采集；

軟件環(huán)境中，采用VI-WorldSim作為場景軟件，使用Unreal虛幻4渲染引擎，對車輛、車道、天氣、路線等進(jìn)行配置，視覺場景效果更加逼真；建立不同天氣條件下的換道場景，并使附著系數(shù)產(chǎn)生對應(yīng)的變化；采用VI-Simsound聲學(xué)模塊，提供NVH仿真級聲效，提升聲覺感受；首先建立用于數(shù)據(jù)采集及驗證的高精度車輛動力學(xué)模型，對整車七個子系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向、懸架、制動、轉(zhuǎn)向、動力系統(tǒng)、輪胎、空氣動力學(xué)系統(tǒng)分別建模，車輛轉(zhuǎn)向建模應(yīng)用pfeffer的高級物理轉(zhuǎn)向模型，詳細(xì)描述了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各運(yùn)動副的摩擦和阻尼力，包括：

(1)指數(shù)彈簧摩擦(ESF)模型：

其中，F(xiàn)_SF為摩擦力，F(xiàn)_lim是摩擦力極限值，f_ESF為x為0時的剛度；

(2)指數(shù)彈簧摩擦模型結(jié)合平行麥克斯韋模型(ESFM)：

ESFM單元采用并行非線性麥克斯韋模型進(jìn)行增強(qiáng)，以覆蓋動態(tài)效應(yīng)；

F_M＝F_M,lim·tanh(k_M·v)

其中，F(xiàn)_M為麥克斯韋摩擦力，F(xiàn)_M，lim為最大的彈簧力，k_M為彈簧剛度；

(3)偽庫侖摩擦模型：為了將依賴于載荷的摩擦效應(yīng)考慮到模型中(平移或旋轉(zhuǎn))，可選用一個偽庫侖類型的摩擦模型，根據(jù)方程摩擦力或力矩與施加的載荷有線性依賴關(guān)系：

其中，F(xiàn)_C為偽庫倫摩擦力，F(xiàn)_n是元素負(fù)載，Vs為元素相對速度；Vt是靜摩擦與動摩擦之間的過渡速度；

然后在仿真軟件中建立與實車道路試驗相同的工況并進(jìn)行仿真，通過與客觀試驗采集數(shù)據(jù)對標(biāo)，確保該模型穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)響應(yīng)精度高達(dá)90％以上；

硬件部分的轉(zhuǎn)向電機(jī)采用FanatecDD2直驅(qū)電機(jī)基座，其峰值扭矩達(dá)20N·m，具備1:1復(fù)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)力反饋的能力；制動踏板總成采用FanatecV3踏板，方向盤盤體使用原車方向盤保證觸感與原車一致，解算模塊采用具有6個CPU核心的Concurrent實時仿真機(jī)，保證解算實時性，場景渲染采用搭載RTX3090的工作站保證畫面流暢度。