[发明专利]一种考虑驾驶权实时分配的人车协同转向控制方法

说明书

本发明为解决人车协同驾驶过程中驾驶员和车辆自动驾驶控制器之间驾驶权分配问题，提出了一种考虑驾驶权实时分配的人车协同转向控制方法，具体过程为：步骤一、建立车辆动力学模型与车辆运动学模型；步骤二、建立车辆自动驾驶控制器；步骤三、建立人车共驾系统模型；步骤四、采用模型预测方法进行人车共驾系统控制器设计；步骤五、进行驾驶权分配并计算控制量，执行控制量，实现驾驶员与车辆自动驾驶控制器之间的协同控制车辆转向的过程；本方法在车辆自动驾驶控制器和驾驶员共同驾驶汽车的情况下，能够在线实时优化分配车辆自动驾驶控制器与驾驶员的转向驾驶权，实现车辆自动驾驶控制器和驾驶员共同完成车辆转向操作。

技术领域

本发明属于汽车驾驶控制领域，涉及一种人车协同驾驶策略，更加具体的来讲，涉及一种考虑驾驶权实时分配的人车协同转向控制方法。

背景技术

日趋密集的道路交通不断加重驾驶人的工作负荷,长时间的高负荷驾驶持续占用驾驶人认知生理资源，进而导致精神疲劳并引起驾驶能力下降，易酿成严重交通事故。智能驾驶是降低驾驶人工作负荷和提升车辆安全性的重要手段，其中一个发展方向是无人驾驶。然而，无人驾驶由于驾驶人完全脱离于控制环，易造成“过依赖”和“情景意识下降”等人因问题。全面实现无人驾驶是一个长期的过程，短期内实现的难度较大，因此驾驶人和智能系统分享车辆的控制权也就是人车共驾在无人驾驶完全实现之前将长期存在。目前，人车共驾正逐步吸引国内外专家学者的密切关注，代表着智能汽车的新型发展方向。

现有人车共驾过程中驾驶员有个性化、模糊、退化和学习能力强的特点，智能系统学习能力相对较差，应对未知工况能力十分薄弱，如何实现驾驶员和智能系统的驾驶权的分配与融合是实现人车共驾必须解决的问题。

发明内容

本发明为解决人车协同驾驶过程中驾驶员和车辆自动驾驶控制器之间驾驶权分配问题，提出一种可以在线实时分配驾驶员和车辆自动驾驶控制器之间驾驶权的方法。

本发明所述的一种考虑驾驶权实时分配的人车协同转向控制方法，是采用如下技术方案实现的：

一种考虑驾驶权实时分配的人车协同转向控制方法，基于一种驾驶员和车辆自动驾驶控制器共同配合完成车辆转向控制的驾驶模式，该种模式下当驾驶员的驾驶行为不出现错误时，车辆自动驾驶控制器能够按照一定的比例帮助驾驶员分担一部分转向任务，减轻驾驶员负担，在驾驶员驾驶行为出现错误时，将驾驶员的驾驶权重减小甚至减少至零，由车辆自动驾驶控制器独立控制转向，其特征在于，本方法具体步骤如下：

步骤一、建立车辆动力学模型与车辆运动学模型：

建立大地坐标系：原点O固结于地面，X轴通常与车辆初始运动方向重合，X沿逆时针方向旋转90度为Y轴的正方向；

建立车辆坐标系：以车辆动力学模型中车辆质心o为坐标原点，沿着车辆前进的方向为x轴的正方向，x轴沿逆时针方向旋转90度为y轴的正方向建立坐标系；

用车辆运动学模型表征车辆的操纵稳定性与车辆的侧向运动的关系，并用二自由度车辆动力学模型表征车辆的操纵稳定性和车辆的横摆运动之间的关系，具体过程如下：

假定车辆是一个刚性体，车辆装置着四个不会发生形变的车轮，并以车辆前轮作为转向轮，根据车辆运动学方程以及车辆运动的几何关系得到车辆的运动学模型如式(1)所示：

式中x_o为车辆质心o的纵向位移，单位m；y_o为车辆质心o的侧向位移，单位m；v为车辆质心的速度，单位m/s；r为车辆的横摆角速度，单位rad/s；ψ为车辆的航向角，单位rad；β为车辆的质心侧偏角，单位rad；