[发明专利]一种基于人机混驾的换道控制模型的实现方法在审
申请号: | 202010262538.5 | 申请日: | 2020-04-03 |
公开(公告)号: | CN111439264A | 公开(公告)日: | 2020-07-24 |
发明(设计)人: | 于斌;吴咪艺;于芊楠 | 申请(专利权)人: | 东南大学 |
主分类号: | B60W30/18 | 分类号: | B60W30/18;B60W50/08 |
代理公司: | 南京众联专利代理有限公司 32206 | 代理人: | 许小莉 |
地址: | 210096 *** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 人机 控制 模型 实现 方法 | ||
1.一种基于人机混驾的换道控制模型的实现方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)根据车辆碰撞原理,建立车辆的安全距离模型;
2)基于步骤1)中建立的安全距离模型,区分有人和无人驾驶的换道特性,分别制定有人和无人驾驶情况的换道规则;
3)根据车辆在换道过程中的安全性、侧向位移约束和曲率顺畅性,采用Sigmoid函数拟合进行换道路径确定;
4)根据时间序列回归方法,进行车辆换道速度规划;
5)根据有人驾驶车辆跟车过程中的换道概率变化规律,使用Logistic曲线拟合换道概率;
步骤1)中所述建立车辆的安全距离模型的具体方法是:
模型的具体表达式为:
Gsafe=S0+SA-SB+SE (1)
式中Gsafe为两车安全跟车距离;SA为后车A的制动距离;SB为前车B的制动距离;SE为两车完全停下的车间距离,称为安全裕量,vB是前车速度,S0指的是驾驶员的反应距离,是后车速度vA和驾驶员反应时间t0的乘积,即:
S0=vAt0 (4)
式中t0在有人驾驶时,指的是驾驶员的反应时间;在无人驾驶时,指的是计算机控制系统的延迟时间;
步骤2)中所述制定有人和无人驾驶情况的换道规则的具体方法是:
有人驾驶车辆在直行过程中,若符合一般的换道条件,则执行换道规则,有人驾驶车辆的换道条件有3个,包括换道车辆与前车的行车间距以及与另外一条车道上前后车的距离,如公式(5)所示:
其中,换道车与前车之间的距离;换道车与另外一条车道上后车之间的距离;换道车与另外一条车道上前车之间的距离;
无人驾驶情况下的换道条件如公式(6)所示:
式中,换道前后换道车的速度;换道前换道车前车的速度;换道后换道车前车的速度;换道前换道车与另外一条车道上前车之间的距离;换道前换道车与前车之间的距离;换道后换道车与后车之间的距离;换道后换道车与前车之间的距离;
步骤3)中所述采用Sigmoid函数拟合进行换道路径确定的具体方法是:
换道轨迹使用Sigmoid函数模拟,表达式为:
式中,x、y:车辆的横向和侧向位移;k:纵向比例系数,表示车辆可以安全行驶的最大侧向位移;a、b:从起始车道换至目标车道之间过渡轨迹中心的水平偏移量和斜率变化系数;c:侧向偏移量;
通过求解下列约束方程,即可得到式中的参数a、b、c、k:
① .安全距离约束
其中B=-1,
式中,(x1,y1):前车的坐标;Dsafe:考虑车身长度的安全距离,根据前后车间距和车身长度计算得到;
② .终点坐标约束
根据车辆宽度和车道宽度,对车辆终点位置进行约束,这里令c=0,也就是车辆中心初始位置在车道线上,则终点位置的偏移量为
ymax也就是终点车辆的最大偏移量;
③ .最大侧向加速度约束
为了简化公式,令e-a(x-b)=h
其中,maxay为实际的最大侧向加速度,amax为设置的最大侧向加速度;
求解以上三个约束方程得到所有符合条件的Sigmoid换道曲线,将终点车辆坐标约束在车道中心线上,则ymax=3.5m,由此作出换道路径;
步骤4)中所述根据时间序列回归方法,进行车辆换道速度规划的具体方法是:根据两组真实车辆换道的速度数据,采用时间序列回归方法,基于指数平滑模型改进和预测车辆的换道速度。
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