[发明专利]一种人机共驾控制系统的个性化驾驶员转向行为辅助方法在审
申请号: | 202010654264.4 | 申请日: | 2020-07-09 |
公开(公告)号: | CN111775949A | 公开(公告)日: | 2020-10-16 |
发明(设计)人: | 徐昕;张兴龙;蒋岩;董怔怔;任明星 | 申请(专利权)人: | 中国人民解放军国防科技大学 |
主分类号: | B60W40/09 | 分类号: | B60W40/09;B60W50/00;B60W50/16;B60W50/08;B62D15/02 |
代理公司: | 成都方圆聿联专利代理事务所(普通合伙) 51241 | 代理人: | 宋红宾 |
地址: | 410003 湖*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 人机 控制系统 个性化 驾驶员 转向 行为 辅助 方法 | ||
1.一种人机共驾控制系统的个性化驾驶员转向行为辅助方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)首先由数据驱动的方法进行个性化驾驶员转向行为的预测;
(2)通过对驾驶员转向行为进行较为准确的预测,同时考虑预测误差的概率分布,将含随机误差项的驾驶员转向行为预测序列输入车辆的动力学模型,得到预测的车辆轨迹的分布;根据预测轨迹的分布情况,对车辆的危险程度进行评估;
(3)针对危险程度的不同,采取不同的辅助措施:
当危险程度较低时,车辆由驾驶员独立驾驶;
当危险程度较高时,系统通过触觉反馈方向盘对驾驶员进行预警、引导;
当危险程度很高触发预先设定的阈值时,人机共驾控制器启用,对驾驶员的转向行为进行补偿。
2.根据权利要求1所述的一种人机共驾控制系统的个性化驾驶员转向行为辅助方法,其特征在于,步骤(1)所述的个性化驾驶员转向行为预测的数据驱动方法,包括以下步骤:
(1.1)采集驾驶员日常驾驶时直接或者间接影响转向行为的信息;
(1.2)对采集的信息进行处理,提取训练和测试驾驶员转向行为预测模型所需要的特征数据,包括参考路径特征、车辆运动状态特征、车辆与参考路径相对位置特征、驾驶行为序列;
(1.3)使用特征训练集对长短期记忆网络进行训练,得到驾驶员转向行为预测模型;模型的输入为提取的参考路径特征、车辆运动状态特征、车辆与参考路径相对位置特征和当前及过往短时间内方向盘转动特征,模型的输出为未来短时间内的方向盘转角序列。
(1.4)通过测试集对驾驶员转向行为预测模型进行测试,得到其针对未来短时间范围内不同时刻的预测误差分布。
3.根据权利要求2所述的一种人机共驾控制系统的个性化驾驶员转向行为辅助方法,其特征在于,(1.1)所述的信息,包括由系统感知模块提供的驾驶员转向行为贯序信息、车辆运动状态及其驾驶环境信息;还包括由系统规划模块提供的局部规划路径。
4.根据权利要求1所述的一种人机共驾控制系统的个性化驾驶员转向行为辅助方法,其特征在于,步骤(2)中,车辆轨迹预测与危险状态评估的方法,包括以下步骤:
(2.1)当驾驶员驾驶车辆时,实时获取驾驶员转向行为预测所需的特征信息,通过驾驶员转向行为预测模型得到预测的驾驶员转向行为;
(2.2)在预测值基础上,加上随机生成的满足该时刻预测误差分布的误差值,作为输入值输入车辆动力学模型;
(2.3)基于多次采样模拟的结果,得到车辆与障碍物发生碰撞的概率:
当碰撞概率为零或接近为零时,评估车辆状态为“安全”;
当碰撞概率逐渐增大时,评估车辆状态为“可能发生碰撞”;
当碰撞概率达到预先设定的阈值时,评估车辆的状态为“危险”。
5.根据权利要求4所述的一种人机共驾控制系统的个性化驾驶员转向行为辅助方法,其特征在于,步骤(2.2)中所述的车辆动力学模型,采用基于车辆前轮偏角较小和线性轮胎模型假设的车辆动力学自行车模型:
其中m为车身质量,lf和lf分别为车辆前轴和后轴到车辆重心的距离,Ccf和Ccr分别为前轮和后轮轮胎的侧偏刚度,和分别为车辆在车身坐标系下的纵向和横向速度,为车辆的航向角,(X,Y)为惯性坐标系下车辆重心的坐标,δf为车辆的前轮偏角。模型的状态量选取为控制量选取为u=θ,Θ为方向盘的转角,与前轮偏角δf间存在映射关系δf=Θ/γ,γ为车辆转向系统的转向比。
6.根据权利要求1所述的一种人机共驾控制系统的个性化驾驶员转向行为辅助方法,其特征在于,步骤(3)中,危险处置方案与随机模型预测控制的方法为:
当车辆状态评估为“安全”时,控制器不对驾驶员的驾驶行为进行干预;
当车辆状态评估为“可能发生碰撞”时,触觉反馈方向盘的电机施加给方向盘转向降低危险程度方向的扭矩,提示和引导驾驶员修正自己的驾驶行为;
当车辆状态评估为“危险”时,启用随机模型预测控制器,实现对实时参考路径的准确跟踪控制;此时,实际输入车辆动力学模型的方向盘转角为Θ=Θd+Θc+w,其中,Θd为驾驶员操控的方向盘转角的预测值,w为驾驶员操控的方向盘转角的预测误差,Θc为控制器的控制量——方向盘补偿角度。
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