【摘要】：車道保持系統(tǒng)能提高行車的主動安全性,減小駕駛員的駕駛負擔,該系統(tǒng)由兩部分組成:主動干預(yù)和車道偏離預(yù)警。對于主動干預(yù)算法,目前研究較多的模型預(yù)測控制(MPC)算法運算量較大,而單點預(yù)瞄控制多基于軟件仿真,與實際應(yīng)用存在一定的差距。對于預(yù)警決策算法,目前主要基于攝像頭感知的車輛與車道線的相對位置關(guān)系和轉(zhuǎn)向燈信號進行決策,其誤警率較高,特別是當駕駛員沒有開轉(zhuǎn)向燈或緊急轉(zhuǎn)向時,系統(tǒng)可能會產(chǎn)生誤警,干擾駕駛員的正常駕駛。針對上述問題,本文對主動干預(yù)算法以及預(yù)警決策算法進行了深入分析和優(yōu)化改進:在仿真實驗和理論分析的基礎(chǔ)上,對單點預(yù)瞄駕駛員模型進行了修改,實現(xiàn)了平順無差地跟蹤給定的路徑;通過高斯混合隱馬爾可夫模型(G-HMM)進行駕駛意圖識別,并基于縱向TLC(Time to Lane Cross)判斷車道偏離的程度,然后綜合考慮駕駛意圖和車輛偏離的程度進行決策。本文首先研究了車道保持主動干預(yù)算法——單點預(yù)瞄駕駛員模型。在原有單點預(yù)瞄模型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,將輸入量和部分中間變量定義為可以測量的誤差量,同時增加了橫向位置誤差反饋系數(shù)K,通過仿真實驗和理論分析之后,探明了預(yù)瞄時間和反饋系數(shù)對控制效果的影響規(guī)律。進一步分析發(fā)現(xiàn),存在穩(wěn)態(tài)誤差的根本原因是沒有區(qū)分縱向預(yù)瞄時間和側(cè)向加速時間,故而本文設(shè)置了表征側(cè)向加速時間和縱向預(yù)瞄時間關(guān)系的時間系數(shù)F。經(jīng)過理論分析和仿真實驗,證明了該模型結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)零穩(wěn)態(tài)誤差地跟蹤給定路徑,且系統(tǒng)的阻尼和振動頻率可調(diào)。然后,本文設(shè)計了駕駛意圖識別算法并對其進行驗證。應(yīng)用隱馬爾可夫理論,搭建了通過方向盤轉(zhuǎn)角、車輛橫向位置誤差、縱向車速、彎道半徑和偏航角五個觀測量對駕駛意圖進行描述的高斯混合隱馬爾可夫模型。通過對駕駛員在環(huán)實驗采集的實驗數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練,得到相應(yīng)的模型參數(shù),實時評估不同工況對應(yīng)的模型與觀測量的匹配度,匹配度最高的模型對應(yīng)的工況即為駕駛意圖。經(jīng)過離線仿真實驗,驗證了算法的有效性。最后,搭建完整的車道保持系統(tǒng)控制算法并進行仿真驗證。設(shè)計了基于縱向TLC的車道偏離判斷算法,可基于一定的規(guī)則,有效結(jié)合車道偏離判斷和駕駛意圖識別進行車道偏離預(yù)警及決策。設(shè)計處于不同狀態(tài)的虛擬駕駛員模型,進行仿真實驗,結(jié)果表明,本文設(shè)計的汽車車道保持系統(tǒng)控制算法能夠準確識別駕駛意圖,產(chǎn)生車道偏離預(yù)警信號,并可通過方向盤轉(zhuǎn)角控制實現(xiàn)精準干預(yù)。
【圖文】：

第三次修改后的圓形道路下單點預(yù)瞄駕駛員模型仿真模型

圖 2.24 T 相同時 F 和 K 對控制效果的影響（Simulink 仿真）實驗一的結(jié)果如圖 2.24 中（a）和（b）所示。從圖（a）中可以看出：相對于其他，F(xiàn) 取 0.821 時方向盤轉(zhuǎn)角能很快的達到穩(wěn)態(tài)方向盤轉(zhuǎn)角，橫向位置誤差較小，說明17 計算出來的 F 比較準確。橫向位置誤差越大，方向盤轉(zhuǎn)角波動越大。從圖（b）中
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U463.6

【參考文獻】

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本文編號：2666529