【摘要】：隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展,人類駕駛車輛的方式也隨之發(fā)生了改變。自動(dòng)駕駛車輛在尚未實(shí)現(xiàn)完全的無(wú)人駕駛之前,將在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)處于人機(jī)共駕階段。新的駕駛方式下必將會(huì)產(chǎn)生新的問題,傳統(tǒng)的駕駛行為理論已經(jīng)不能滿足描述新的人機(jī)共駕行為。因此,本文在研究了傳統(tǒng)的虛擬駕駛試驗(yàn)平臺(tái)以及現(xiàn)有的對(duì)人機(jī)共駕行為的研究基礎(chǔ)上,搭建了人機(jī)共駕虛擬試驗(yàn)平臺(tái)并基于此平臺(tái)分別設(shè)計(jì)了自動(dòng)駕駛系統(tǒng)預(yù)警接管試驗(yàn)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)失效接管試驗(yàn)以及駕駛員接管適應(yīng)性試驗(yàn),并且分別組織了相關(guān)試驗(yàn),從三個(gè)角度對(duì)切換型人機(jī)共駕行為進(jìn)行了研究評(píng)價(jià)。主要包括以下幾方面內(nèi)容:(1)基于低成本硬件以及Matlab/3D動(dòng)畫工具箱搭建了人機(jī)共駕虛擬試驗(yàn)平臺(tái),其主要內(nèi)容包括:建立了較為真實(shí)的虛擬駕駛場(chǎng)景,將車輛五自由度動(dòng)力學(xué)模型引入到駕駛模擬器中,完成了試驗(yàn)平臺(tái)主車輛自動(dòng)駕駛與人工駕駛兩種駕駛模式并實(shí)現(xiàn)了這兩種駕駛模式之間的切換,設(shè)計(jì)了一系列的人機(jī)交互模塊,從而為人機(jī)共駕試驗(yàn)地進(jìn)行奠定了基礎(chǔ)。(2)就切換型人機(jī)共駕行為的一種接管場(chǎng)景——系統(tǒng)預(yù)警后接管,進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了預(yù)警接管試驗(yàn)并組織試驗(yàn)人員完成了相關(guān)試驗(yàn)。統(tǒng)計(jì)了駕駛員從預(yù)警時(shí)刻開始到接管這一段時(shí)間的反應(yīng)時(shí)間,擬合出了兩種預(yù)警條件下接管反應(yīng)時(shí)間的概率分布曲線,根據(jù)反應(yīng)時(shí)間概率分布曲線推導(dǎo)了駕駛員接管反應(yīng)可靠度的計(jì)算公式。(3)就切換型人機(jī)共駕行為的另一種接管場(chǎng)景——自動(dòng)駕駛系統(tǒng)失效后接管,進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了自動(dòng)駕駛失效發(fā)生器,模擬了自動(dòng)駕駛縱向控制系統(tǒng)失效情景,設(shè)計(jì)并完成了失效后接管試驗(yàn)。通過(guò)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù),得到了自動(dòng)駕駛縱向控制系統(tǒng)失效后,駕駛員的接管可靠度,找出了定義駕駛員判定自動(dòng)駕駛縱向控制系統(tǒng)的失效的指標(biāo),得到了駕駛員能否在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)失效后成功接管的條件。(4)在研究了切換型人機(jī)共駕的兩種常見接管場(chǎng)景后,研究了駕駛員在接管后的橫向控制能力。設(shè)計(jì)了駕駛員分別在30km/h和60km/h車速下接管換道試驗(yàn),同時(shí)進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。分別從駕駛員操作以及車輛行駛軌跡兩個(gè)方面分析了試驗(yàn)數(shù)據(jù),分析結(jié)果表明:駕駛員在接管后橫向控制能力要低于人工駕駛時(shí)的橫向控制能力,但是通過(guò)多次重復(fù)操作這一現(xiàn)象將會(huì)減弱消失。
【圖文】：

上述駕駛模擬器的虛擬交通場(chǎng)景的環(huán)境信息始終都是由 人 來(lái)獲取的，從而形成了一個(gè) 人-車-環(huán)境 在環(huán)系統(tǒng)。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)為了研究智能車技術(shù)，研發(fā)了無(wú)人車智能行為驗(yàn)證平臺(tái)[20]。該平臺(tái)的被驗(yàn)證車輛可以感知虛擬環(huán)境進(jìn)行自主駕駛，另一方面虛擬交通場(chǎng)景中的測(cè)試模型也可以感知、理解被驗(yàn)證自動(dòng)駕駛車輛的智能行為，形成了 車-環(huán)境 閉環(huán)智能系統(tǒng)，這為智能車的測(cè)試、評(píng)價(jià)和研發(fā)提供了一個(gè)新的思路。微軟開發(fā)的 Airsim 可以用于無(wú)人機(jī)及自動(dòng)駕駛的虛擬仿真，其具有開源、跨平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)。AirSim 提供了詳細(xì)的 3D 城市街景，以及包括交通信號(hào)燈、公園、湖泊、工地等豐富的場(chǎng)景，如圖 1.1 所示。開發(fā)者可以在各種不同的場(chǎng)景下測(cè)試自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。模擬系統(tǒng)可提供超過(guò)12公里、跨越20多個(gè)街區(qū)的供駕駛的道路。研究人員和開發(fā)者可以針對(duì)特定的需求創(chuàng)建所需要的場(chǎng)景，還可以利用 AirSim的拓展性添加新的傳感器、車輛[21]。英特爾實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合豐田研究院和巴塞羅那計(jì)算機(jī)視覺中心聯(lián)合發(fā)布的 CALRA，如圖 1.2 所示。CALRA 是用于城市自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的開發(fā)、訓(xùn)練和驗(yàn)證的開源模擬器，支持多種傳感模式和環(huán)境條件的靈活配置[22]。Airsim 和 CARLA 目前主要被應(yīng)用于自動(dòng)駕駛深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域。

上述駕駛模擬器的虛擬交通場(chǎng)景的環(huán)境信息始終都是由 人 來(lái)獲取的，從而形成了一個(gè) 人-車-環(huán)境 在環(huán)系統(tǒng)。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)為了研究智能車技術(shù)，研發(fā)了無(wú)人車智能行為驗(yàn)證平臺(tái)[20]。該平臺(tái)的被驗(yàn)證車輛可以感知虛擬環(huán)境進(jìn)行自主駕駛，另一方面虛擬交通場(chǎng)景中的測(cè)試模型也可以感知、理解被驗(yàn)證自動(dòng)駕駛車輛的智能行為，形成了 車-環(huán)境 閉環(huán)智能系統(tǒng)，這為智能車的測(cè)試、評(píng)價(jià)和研發(fā)提供了一個(gè)新的思路。微軟開發(fā)的 Airsim 可以用于無(wú)人機(jī)及自動(dòng)駕駛的虛擬仿真，其具有開源、跨平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)。AirSim 提供了詳細(xì)的 3D 城市街景，以及包括交通信號(hào)燈、公園、湖泊、工地等豐富的場(chǎng)景，如圖 1.1 所示。開發(fā)者可以在各種不同的場(chǎng)景下測(cè)試自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。模擬系統(tǒng)可提供超過(guò)12公里、跨越20多個(gè)街區(qū)的供駕駛的道路。研究人員和開發(fā)者可以針對(duì)特定的需求創(chuàng)建所需要的場(chǎng)景，還可以利用 AirSim的拓展性添加新的傳感器、車輛[21]。英特爾實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合豐田研究院和巴塞羅那計(jì)算機(jī)視覺中心聯(lián)合發(fā)布的 CALRA，如圖 1.2 所示。CALRA 是用于城市自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的開發(fā)、訓(xùn)練和驗(yàn)證的開源模擬器，，支持多種傳感模式和環(huán)境條件的靈活配置[22]。Airsim 和 CARLA 目前主要被應(yīng)用于自動(dòng)駕駛深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U471.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2601093