[发明专利]一种时域变权重的自动驾驶系统-驾驶员柔性接管方法

摘要

本发明公开了一种时域变权重的自动驾驶系统‑驾驶员的柔性接管方法，其通过监测驾驶员力矩与控制干预率(CIR)的判断，然后通过时域中权重的改变，使自动驾驶控制器意图逐渐转移到驾驶员意图，实现自动驾驶控制器到驾驶员的驾驶权转移。包括以下步骤：步骤一、设计MPC自动驾驶控制器；步骤二、建立基于驾驶员力矩和控制干预率的接管判断条件：实时监测驾驶员力矩T_d并且与阈值T_th进行比较；同时实时计算控制干预率CIR并且与阈值CIR_th进行比较，得接管判断条件；步骤三、自动驾驶系统‑驾驶员的驾驶权柔性移交。

主权项

1.一种时域变权重的自动驾驶系统‑驾驶员柔性接管方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、设计MPC自动驾驶控制器：通过车辆动力学和运动学关系模型，经过约束和优化，得到自动驾驶控制器为：满足：x(k+i+1)＝Acx(k+i)+Bcu(k+i)式中：Cψ＝[0 1 0 0].其中，J为优化函数的目标函数；δh为驾驶员输入的前轮转角，单位：rad；β(k+i)为k+i时刻质心侧偏角的采样值，单位：rad；ψ(k+i)为k+i时刻车辆横摆角的采样值，单位：rad；LF为车辆质心o到车辆前端点F的距离，单位：m；LR为车辆质心o到车辆后端点R的距离，单位：m；u(k)为k时刻系统控制量，单位：rad；Δu(k+i)为k+i时刻的系统控制量增量，单位：rad；x(k+i)为k+i时刻的系统状态向量；y(k+i)为k+i时刻的系统输出量；P为预测时域，N为控制时域；WR和WF分别为驾驶员意图权重函数和自动驾驶控制器权重函数；yl(k+i)为前方可行道路区域左边界线yl(x)在时刻k+i的采样值，单位：m；yr(k+i)则为前方可行道路区域右边界线yr(x)在时刻k+i的采样值，单位：m；yc(k+i)为道路中心线在k+i时刻采样值，单位：m；Ts为采样时间，单位：s；τ为系统时刻，单位：s；x为系统的状态向量；A为系统矩阵；Ac为离散后的系统矩阵；B为输入矩阵；Bc为离散后的输入矩阵；步骤二、建立基于驾驶员力矩和控制干预率的接管判断条件：实时监测驾驶员力矩Td并且与阈值Tth进行比较；同时实时计算控制干预率CIR并且与阈值CIRth进行比较；可得如下接管判断条件：其中，Td为驾驶员实际力矩；Tth为驾驶员力矩阈值；CIR表示控制干预率；CIRth表示控制干预率阈值；and表示与逻辑；or表示或逻辑；flag表示接管标志位，当flag为1时，表示出发从自动驾驶系统到驾驶员接管；flag为0时，表示保持自动驾驶系统不变；步骤三、自动驾驶系统‑驾驶员的驾驶权柔性移交：(3.1)参数初始化：设置驾驶员力矩阈值Tth；控制干预率阈值CIRth；移交持续时间Ttransmit；驾驶员权重函数WF和自动驾驶控制器权重函数WR；(3.2)接管条件判断：根据flag＝1还是flag＝0，判断是否接管；(3.3)接管触发：当flag＝1时，开始触发接管，记录下此时的时刻为Tt0；(3.4)接管过程：设定接管持续时间为Ttransmit，在接管时间段内完成从自动驾驶系统意图到驾驶员意图的平滑过渡；(3.5)接管完成：当接管时间结束时，驾驶权已经完全转移到驾驶员，进入手动驾驶模式。