[发明专利]一种考虑车内乘员晕动的车辆控制系统与方法

说明书

本发明公开了一种考虑车内乘员晕动的车辆控制系统与方法，包括车辆运动状态感知模块、车内乘员状态感知模块、车辆状态估计模块、乘员晕动状态估计模块、约束生成模块、优化求解模块和车辆动作控制模块。计算乘员晕动状态。根据各车载传感器采集获得的原始数据，运用状态估计算法，估计车辆运动状态和车内乘员晕动状态，结合上层感知模块输出的车辆位置，计算整体系统状态。借助规划生成模块获得的系统状态约束和系统输入约束，利用优化控制方法获得最优控制，控制车辆运动达到缓解车内乘员运动的目标。系统成本低、性能可靠，可用于考虑车内乘员晕动的自动驾驶控制算法设计，提高行驶安全性、乘坐舒适度和用户体验。

技术领域

本发明涉及一种自动驾驶车辆技术，特别涉及一种考虑车内乘员晕动的车辆控制系统与方法。

背景技术

晕车作为晕动病的一种表现形式，晕车的症状包括出汗、头晕、恶心、呕吐，很大得影响着车辆中乘员的乘坐体验。国内外众多的调查研究均表明大部分人在乘坐车辆时都经历过轻度或重度的晕车，可以认为晕车是一种常见的现象。

随着自动驾驶技术的发展，车辆的自动化水平逐渐提高，车辆的运动包括加减速、转向运动都可由自动驾驶系统来控制，为了提升竞争力，满足用户对“智能车辆”这一先进概念的期待，无人出租车、无人巴士等出行服务应提供由于目前人类驾驶员提供的出行服务体验。而与此同时，一方面，作为乘客，在“能否安全抵达目的地”这一基础要求之外，评判服务优劣的基础要素是乘坐舒适性；另一方面，在高级自动化驾驶的车辆中，从车辆的运动控制方面入手，来减少车辆中乘员晕车的发病率和严重程度，具备可行性。

因此，为提升自动驾驶出行服务的水平，开发提升车内乘员乘坐舒适性的自动驾驶算法势在必行。但是，现有的抵抗晕车的措施设计中，多从车内人机工效学的优化角度来减缓晕车，包括车内显示器、座椅布置、车内气候环境调整，或者从车辆底盘悬架的设计与控制着手以改善振动，从而改进乘坐舒适性。从车辆的运动控制方面着手，利用乘员晕车机理模型来设计运动控制算法，从而缓解晕车的解决方案，目前未见公开报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种考虑车内乘员晕动的车辆控制系统与方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种考虑车内乘员晕动的车辆控制系统，包括车辆运动状态感知模块、车辆状态估计模块、车内乘员状态感知模块、乘员晕动状态估计模块、约束生成模块、优化求解模块和车辆动作控制模块等。

所述车辆运动状态感知模块，通过车载传感器，测量并估计车辆当前t₀时刻运动状态信息x_v(t₀)，包括车辆加速度矢量a(t₀)、角速度矢量ω(t₀)和车速v(t₀)。

所述车辆状态估计模块，含有车辆模型MV，接收当前t₀时刻车辆运动状态信息x_v(t₀)，以及上层传感器模块获得的车辆当前位置信息x_p(t₀)，结合优化求解模块迭代过程中输出的控制输出序列u(t)，t∈[t₀，t₀+T_p]，用于预测未来T_p时段内的车辆运动状态x_v(t)和位置x_p(t)。

所述车内乘员状态感知模块，通过车内非接触式传感器，包括车内摄像头和座椅压力分布传感器，采集当前t₀时刻车内乘员和车辆间的相对姿态G(t₀)，通过车内的接触式生理信息传感器，包括心电、皮肤电和体温传感器，提取当前t0时刻可用于表征乘员晕动的生理信息指标b(t₀)，并估计车内乘员的晕动状态x_m(t₀)。