[发明专利]一种考虑人车冲突的协同转向控制方法

说明书

本发明提供了一种考虑人车冲突的协同转向控制方法，基于一种驾驶员和协同转向控制器同时在环的驾驶模式，该模式下当驾驶员控制目标与协同转向控制器控制目标不一致产生控制冲突时，通过构建博弈关系使得驾驶员与协同转向控制器实现博弈平衡来削减控制冲突程度；驾驶过程中驾驶员与协同转向控制器目标不一致产生控制冲突时，使得人车之间实现博弈平衡来保证车辆安全完成转向操作；在驾驶员和协同转向控制器目标不一致时通过预测对方的控制策略而采取自身最优的控制策略实现博弈平衡，改善了人机控制策略的冲突程度；重构驾驶员和协同转向控制器之间关系模型，使得驾驶员和协同转向控制器能够依据分配的驾驶权重实现控制策略的自动调整。

技术领域

本发明属于汽车驾驶控制技术领域，涉及一种人车协同驾驶方法，更加具体的来讲，涉及一种考虑人车冲突的协同转向控制方法。

背景技术

随着车辆智能等级提高，驾驶员辅助系统的能力不断提升，在特定情况下甚至无需驾驶员干预完全控制车辆，但全域无人驾驶的实现是一个长期的过程，过早的应用无人驾驶系统会给交通安全带来巨大威胁。以目前世界汽车行业水准来看，人们认为司机应该将自己的手停留在方向盘上与驾驶辅助系统共同驾驶车辆，工业界和学术界正在努力设计更具合作性的驾驶员在环人车共驾辅助系统，这些系统与传统的辅助系统相比，其创新性在于人机共同控制车辆完成驾驶任务。

驾驶员行为有着个性化难以预测的特征，行车过程中人车之间难免出现意图不一致，如何在人车目标不一致情况下，实现驾驶辅助系统和驾驶员之间实现最佳的低水平合作仍然是个挑战。

发明内容

本发明为解决驾驶员与协同转向控制器在目标不一致条件下的控制冲突问题，提出一种可以实现人车博弈平衡的协同转向控制方法。

本发明所述的一种考虑人车冲突的协同转向控制方法，是采用如下技术方案实现的：

一种考虑人车冲突的协同转向控制方法，基于一种驾驶员和协同转向控制器同时在环的驾驶模式，该种模式下当驾驶员控制目标与协同转向控制器控制目标不一致产生控制冲突时，通过构建博弈关系使得驾驶员与协同转向控制器实现博弈平衡来削减控制冲突程度，本方法具体步骤如下：

步骤一、建立共驾车辆系统模型：

建立大地坐标系：原点O固结于地面，X轴正方向为车辆初始运动方向，Y轴的正方向为X轴逆时针旋转90度方向；

建立车辆坐标系：以车辆质心o为坐标原点，x轴的正方向为车辆前进的方向，y轴的正方向为x轴逆时针旋转90度方向；

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：

假定车辆是一个质量块，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xo为车辆质心o的纵向位移，单位m；yo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；

考虑到实际道路的曲率通常很小，车辆在实际行驶时航向角ψ同样可以认为是很小的，且实际车辆的质心侧偏角β变化范围也很小，所以有：sin(ψ+β)≈ψ+β，cos(ψ+β)≈1，当车辆匀速行驶时可以忽略纵向车速的影响，同时结合式(1)可以得到简化的车辆运动学模型，如式(2)所示：

本方法通过控制车辆的前轮转角来实现路径跟踪的目的，并且认为车辆保持匀速状态行驶，所以只需要考虑车辆的侧向运动，根据牛顿第二定律与力矩平衡关系，可得到如式(3)所示的二自由度车辆动力学模型：