[发明专利]一种人机共驾的车道偏离辅助系统及其车道偏离辅助方法

说明书

本发明公开了一种人机共驾的车道偏离辅助系统及其车道偏离辅助方法。所述车道偏离辅助系统包括：辅助决策模块，其用于判断车辆是否偏离车道，并在判断车辆偏离车道时协调驾驶员与车道偏离辅助系统对车辆的控制权；控制器模块，其用于在车辆偏离车道时主动纠正车辆姿态，保证车辆始终在车道中心线附近行驶，保证行车安全；执行模块，其用于执行控制器模块的控制信息，完成车道偏离辅助。通过本发明的人机共驾的车道偏离辅助系统，在车辆偏离车道时主动纠正车辆姿态，保证车辆始终在车道中心线附近行驶，保证行车安全。

技术领域

本发明涉及汽车技术领域的一种高级驾驶员辅助系统，尤其涉及一种人机共驾的车道偏离辅助系统及其车道偏离辅助方法。

背景技术

智能汽车是集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等多领域高新技术于一体的复杂系统，智能汽车技术的发展必将经历从部分驾驶功能自主化到完全自主驾驶，从高速公路等简单环境自动驾驶到各种道路自动驾驶的不断前进的历程。

车道偏离辅助系统工况复杂多变，汽车转向操纵对各工况的控制要求较高，传统的控制策略无法兼顾人驾和机驾的工况特征和协调不同工况下的转向性能要求:另一方面，人机共驾的车道偏离辅助系统对控制的实时性要求较高，从控制器(或控制策略)的功能及其设计、实现的角度，既要满足多工况下的转向性能要求，又要使控制器的设计尽量简单、容易实现，传统的控制策略难以兼顾两者之间的矛盾。

任意工况下车辆的横向运动过程实际都是多种不同模式的切换，每种模式具有不同的动力学特性或控制要求，属于典型的切换控制系统，具有明显的离散状态特征。而在某一模式下，通过对电机电枢电压的连续控制达到转动方向和输出转矩的控制目的，具有明显的连续状态特征。若当前状态不符合约束条件时，系统将瞬时切换到另一工作模式，车道偏离辅助系统将按照新状态下的模式变化，表现出典型切换控制的混杂系统特征和动态行为。因此，对于车道偏离辅助系统这种同时包含离散事件动态和连续变量动态的复杂动力学系统，单纯采用离散事件动态系统的研究方法或连续变最动态系统的研究方法，无法系统性的解决复杂的车道偏离辅助系统的问题。

发明内容

本发明为了系统性的解决车道偏离辅助系统的问题，本发明提出了一种基于人机共驾的车道偏离辅助系统及其车道偏离辅助方法。

本发明的解决方案是：一种人机共驾的车道偏离辅助系统，其包括：

辅助决策模块，其用于判断车辆是否偏离车道，并在判断车辆偏离车道时协调驾驶员与车道偏离辅助系统对车辆的控制权；

控制器模块，其用于在车辆偏离车道时主动纠正车辆姿态，保证车辆始终在车道中心线附近行驶，保证行车安全；

执行模块，其用于执行控制器模块的控制信息，完成车道偏离辅助；

其中，所述辅助决策模块包括：感知模块，其用于获取车辆行驶过程中的状态信息；期望路径规划模块，其用于根据所述状态信息预测车辆的行驶轨迹；车道偏离预警模块，其用于根据所述行驶轨迹采用TLC预警算法、CCP预警算法、TLC和CCP联合预警算法，来判断车辆是否偏离车道；驾驶员状态识别模块，其在车辆偏离车道时，协调驾驶员与辅助系统对车辆的控制权；

所述TLC预警算法：

其中DLC为车辆从当前位置行驶至车道边界线过程中车辆经过的距离，v_x是车辆的纵向运动速度；

1)当TLC≤T_tw，此时车道偏离辅助系统启动，式中T_tw为车道偏离辅助系统启动的最低阈值；

2)当TLC≤T_tc＝T_tw+T_tr，车道偏离辅助系统启动，式中T_tc为车道偏离辅助系统启动的阈值；T_tr为车道偏离辅助系统启动至驾驶员采取措施过程中驾驶员的反应时间；