[发明专利]在人机共驾车道保持系统中驾驶权分配的方法

权利要求书

1.一种在人机共驾车道保持系统中驾驶权分配的方法，其特征在于：

S1.由车辆环境感知模块识别出车道线和车辆状态参数；

S2.以车辆状态参数计算车辆左右车轮到车道边界的时间TLC，当TLC小于一定的阈值时向驾驶员发出警告；

S3.将计算出的TLC作为其中一个输入参数，驾驶员实际输入的力矩T_d作为另一个输入参数，通过模糊控制确定此时的共驾系数；

S4.在模糊控制不能准确的确定出共驾系数时，对共驾系数进一步调整；

对于步骤S2：

采用纵向TLC的计算方法：

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是车辆的纵向速度；

假设车辆偏离过程中偏航角不变，则车辆运动轨迹类似于圆曲线，

计算TLC主要是计算车辆偏离车道时运动轨迹的弧AF长度，定义弧AF的长度为d_x，由几何基本原理得：

d_x＝R_x*α

其中：R_x表示车辆运动轨迹的曲率半径，α表示车辆从当前位置运动到车道边界所对应的圆心角，根据圆周运动可得：

式中v_x是车辆的纵向速度,ω是车辆的横摆角速度

车辆运动的圆心为点G，左侧车轮的位置为点A，点M为线段GA与车道边界的交点，AM为车轮的位置与车道边界的交点的距离，利用三角形关系可得：

式中：AE表示车辆左前轮到车道线的距离，β表示车辆航向角

式中：W表示车道宽度，y表示左前轮到车道中线的距离

连接圆心点G，交点M和车轮的最终位置F三点，组成△GMF

在△GMF中，由余弦定理可得：

GM＝GA-AM＝R_x-AM

由勾股定理及边长之间的关系可得：

根据上列各式可解得α

最终解得：

计算出的TLC均为正值，为了区分车辆向右和向左偏离的不同，定义车辆向右偏离时TLC为正值，向左为负值，驾驶员输入力矩顺时针为正，逆时针为负；

1)当TLC≤T_tw，此时应该启动车道保持辅助系统，并通过方向盘震动或者声音提示驾驶员车辆有偏离本车道的趋势，式中T_tw为车道保持辅助系统启动的阈值；

2)当TLC＞T_tw，此时视为车辆在安全行驶，车道保持辅助系统应该处于关闭状态；

对于步骤S3：

车道保持辅助系统应用于高速的情况，并且车辆向右偏离和向左偏离的情况不同，选择车辆左右车轮到车道边界的时间TLC的基本论域为[-1,1]，驾驶员实际输入的力矩Td的基本论域为[-6,6]N.m，共驾系数的基本论域为[0,1]，车辆左右车轮到车道边界的时间TLC和驾驶员实际输入的力矩Td模糊子集为{NL,NS,Z,PS,PL}，分别代表TLC和驾驶员实际输入的力矩Td的负大、负中、零、正中、正大5个状态，共驾系数的模糊子集为{Z,S,M,L,VL}，分别代表共驾系数零、小、中、大、较大5个状态，由于输入变量TLC和驾驶员实际输入的力矩Td的基本论域分别为5个，所以共需定义5*5＝25条规则，模糊规则制定的依据是：当驾驶员实际输入的力矩Td较大并且TLC较小时，认为驾驶员在主动操作车辆，则共驾系数应较小或者为零，当TLC为负数，而驾驶员实际输入的力矩Td也为正数即驾驶员没有能及时纠正车辆的偏离，此时认为驾驶员注意力分散，共驾系数为高或者完全由辅助系统控制车辆的横向位移，具体规则见表1：

对于步骤S4：

在一些特殊情况下驾驶员应该具有对车辆的完全控制权，根据车辆当前一些信号判断驾驶员是否有意识地操纵车辆有效：

转向开关信号：若某一侧转向灯开启，则认为驾驶员在有意识地进行换道，通常高速公路上行驶的车辆较少，若驾驶员主动换道时不打转向灯，发出偏离报警信号，当打开转向灯信号时，共驾系数为0；

车速信号：车道保持辅助系统一般应用于车辆高速行驶的情况，当车速低于60km/h时关闭车道保持系统，此时共驾系数为0，辅助系统不干预驾驶员的操作；

加速踏板和刹车踏板的变化率：当加速踏板和刹车踏板的变化率超过一定的阈值时，此时认为驾驶员正在有意识地对车辆进行操纵，不触发报警，共驾系数为0。