基于纵向激励的驾驶习性分类及辨识方法

为使先进驾驶人辅助系统更具人性化及个性化,提高智能车辆的驾乘安全性和舒适性,提出一种基于纵向激励工况的驾驶习性分类及辨识方法.以前车车速信号的周期性及突变性为依据,设计6种前车典型纵向激励工况,并通过实车道路试验完成64位驾驶人的数据采集.然后,采用客观粒子群聚类和主观量表分析相结合的分类方式,实现典型驾驶习性的分类和习性类型的定义.比较各工况下的分类结果,确定纵向最优激励工况组为正弦工况3和阶跃工况3.建立基于多维高斯隐马尔科夫过程的驾驶习性辨识模型,依据辨识准确率得到最优模型输入信号组,利用正交试验法优化模型中的关键参数.结果表明,基于纵向激励的驾驶习性分类及辨识方法能够得到更好的分类和辨识准确率.     

考虑驾驶人驾驶习性的自适应车道偏离预警策略

提出了考虑驾驶人驾驶习性的自适应车道偏离预警策略。通过实车驾驶数据采集平台采集驾驶人的驾驶行为数据,并基于模糊聚类对驾驶数据进行聚类处理,进而利用广义回归神经网络(GRNN)模型实现了驾驶人驾驶习性辨识策略;建立车道偏离时间估算模型,设计个性化的车道偏离预警系统;最后,通过驾驶模拟器进行测试验证。结果表明,所提出的考虑驾驶人驾驶习性的自适应车道偏离预警策略能够在有效辨识驾驶人驾驶习性的基础上,提高车道偏离预警的适用性。     

基于有序Logistic回归的驾驶人危险辨识影响因素分析

针对驾驶人危险辨识影响因素,开展危险辨识试验数据与自我报告数据的采集,采用k-means聚类分析方法将危险辨识时间划分为3类,进而基于有序Logistic回归分析方法检验不同影响因素的显著性.试验分析结果表明,危险情境特征对驾驶人危险辨识时间有影响,交通情境越混乱,所需时间越长,且交通情境越危险,所需时间相对越短;同时,驾驶人特征及其经历对驾驶人危险辨识时间有影响,男性的危险辨识时间较女性更短;摩托、电动车驾驶经历越丰富,危险辨识能力相对越好;驾龄、驾驶里程与自行车驾驶经历对危险辨识时间并无显著影响.环境因素和人口社会学因素对驾驶人危险辨识能力的影响是多方面的.     

驾驶人应激反应能力评价研究

为了提高驾驶人的应激反应能力,进一步提升道路行车安全性,首先依据信息处理的基本理论,分析了驾驶人应激反应的运行机理和反应特征。其次,提出了一种驾驶人应激反应能力评价方法,包括评价指标、反应时间算法模型、操作准确度算法模型以及评价算法模型。最后,采用自主研发的应激反应模拟驾驶系统,选取安全驾驶人和多事故驾驶人对评价方法的合理性和有效性进行了试验验证。试验结果表明,评价算法模型可有效评价驾驶人的应激反应能力。驾驶人应激反应能力评价方法可以为驾驶人的筛选、培训和安全管理提供支撑,进而提高驾驶人的安全驾驶水平。     

基于魔术公式的磁流变阻尼器参数化模型研究

为更好地描述磁流变阻尼器滞环等非线性特性,将修改的魔术公式引入磁流变阻尼器建模中,建立了新的磁流变阻尼器魔术公式模型.分析了模型参数与电流和外部激励之间的耦合关系,利用遗传算法对该模型参数进行辨识.将与阻尼器实验数据拟合的魔术公式模型,在不同工况下与目前常用的现象模型进行了仿真对比和误差分析.结果表明:新模型结构简单,能更好地描述阻尼力与外部激励之间的耦合关系,参数辨识方便快捷,各工况下精度较高,具备较好的适应性和通用性.     

结合功能测试与模拟驾驶的老年人驾驶适性评估

为应对老年驾驶人驾驶能力下降带来的交通安全问题并降低与其相关的事故风险,建立了可有效替代道路驾驶测试的老年人驾驶适性评估方法.对92名老年驾驶人进行了功能测试、模拟驾驶测试与道路驾驶测试,通过独立样本T检验与分层逐步Logistic回归确定评价指标体系,分别建立并比选了决策树、随机森林和支持向量机3种评估模型.结果表明,以对比敏感度、功能性伸展、交通标志理解以及合流变道距离等作为评价指标的支持向量机模型对驾驶适性的评估效果最好,准确率高达84.6％.该方法可以有效替代道路测试评估老年人的驾驶适性,能为其停止驾驶、调整驾驶行为、训练提升驾驶能力、使用辅助驾驶技术等提供参考.     

高密度立交出入口区段车流量对驾驶人精神负荷影响

要为明确高密度互通立交行驶环境下,主线车流量对出入口区段驾驶人精神负荷间的影响,在重庆市内环快速路高密度互通立交群进行自然驾驶实车试验,使用Physiolab生理检测仪连续采集驾驶人在行驶过程中的心电数据,用于统计各驾驶人的心率指标变化情况。本次试验基于主成分分析法选择心率变异率指标RMSSD(root mean square of successive differences)、LFnorm(low frequency norm)、HFnorm(high frequency norm)、LF(low frequency)/HF (high frequency)以及心率突变率指标HRMR(heat ratemutation rate)作为驾驶人精神负荷的评价指标,记为主成分F₁和主成分F₂,并建立评价模型。结果表明：驾驶人在小净距立交出入口区段行驶时,立交主线车流量的大小会影响驾驶人的精神负荷;当驾驶人驶入立交主线时,三次模型对入口段车流量与主成分F₂的拟合效果最好,呈开口向上的三次曲线,曲线谷值点出现在2级流量水平处,...     

考虑个体差异性疲劳驾驶检测方法研究

研究个体差异性对疲劳驾驶检测的影响.基于驾驶模拟实验,提取了20名驾驶人不同驾驶状态下的眼动特征参数.基于支持向量机,搭建了通用检测模型,分析了不同驾驶人之间检测结果的差异性.运用配对样本t检验和方差分析分别量化了驾驶人疲劳和个体差异性对眼动特征影响的显著性水平,以及综合影响的显著性水平.搭建了个体检测模型,并进行了实验验证.结果表明,眼动特征受疲劳驾驶和驾驶人个体差异性的显著性影响,同时,个体差异性会削弱由疲劳驾驶导致的差异.在构建疲劳驾驶检测模型时应充分考虑驾驶人个体差异性.     

基于驾驶行为的驾驶倾向特征辨识

驾驶倾向特征的实时辨识,对安全驾驶有积极的意义,但实时并准确识别驾驶倾向却是难点.通过分析驾驶倾向的外在表现,选取驾驶行为中的刹车频率、加油频率、刹车紧急程度和加油紧急程度作为评价指标,以实车试验获取的各评价指标数据为基础,运用BP神经网络构建驾驶倾向特征辨识模型,实现从驾驶行为到驾驶倾向的辨识.经验证,该模型识别率可达89.2%.     

一种山区急弯路段驾驶人熟练度甄别方法

为探究驾驶人眼动行为与驾驶熟练程度以及道路线型之间的响应特性,设计并组织山区公路实车驾驶行为试验。招募20名驾驶人,实时采集被试驾驶人在急弯路段的6个注视及扫视行为表征参数。试验表明:眼睛注视点在左转急弯路段的水平方向分布范围是-0.5~0.1 m,在右转急弯路段的水平方向分布范围是-0.2~0.5 m;眼睛水平注视角变化的主要范围是0°~30°;扫视速度的变化范围区间是0~1(°)·ms~(-1),扫视幅度的变化范围是5°~25°。基于采集的眼动行为参数,构建驾驶人视觉搜索模态矩阵。采用主成分分析法对影响因子进行降维,并建立驾驶人眼动特征综合评价模型。结果显示,眼动综合评分与驾驶里程呈正相关关系,表明该模型可用于量化甄别驾驶人驾驶熟练程度,并为驾驶能力评估提供有效的理论依据。     

Auxiliary Model Based Multi-innovation Stochastic Gradient Identification Methods for Hammerstein Output-Error System

Special input signals identification method based on the auxiliary model based multi-innovation stochastic gradient algorithm for Hammerstein output-error system was proposed.The special input signals were used to realize the identification and separation of the Hammerstein model.As a result,the identification of the dynamic linear part can be separated from the static nonlinear elements without any redundant adjustable parameters.The auxiliary model based multi-innovation stochastic gradient algorithm was applied to identifying the serial link parameters of the Hammerstein model.The auxiliary model based multi-innovation stochastic gradient algorithm can avoid the influence of noise and improve the identification accuracy by changing the innovation length.The simulation results show the efficiency of the proposed method.     

基于Attention机制的CNN-LSTM驾驶人意图识别方法研究

在自动驾驶系统中，系统需要准确识别驾驶人的意图，来帮助驾驶人在复杂的交通场景中安全驾驶。针对目前驾驶人意图识别准确率低，没有考虑优化特征对模型准确率影响的问题，运用深度学习知识，提出了一种基于时间序列模型的驾驶人意图识别方法。该方法基于Attention机制融合了卷积神经网络(convolutional neural networks, CNN)和长短时记忆网络(long short-term memory network,LSTM),引入车辆自身信息和环境信息作为时空输入来捕捉周围车辆的空间交互和时间演化。该方法可同时预测目标车辆驾驶人横向驾驶意图和纵向驾驶意图，并在实际道路数据集NGSIM(next generation simulation)上进行了训练和验证。实验结果表明，所提出的CNN-LSTM-Attention模型能够准确预测高速公路环境下驾驶人的驾驶意图，与LSTM模型和CNN-LSTM模型相比具有明显的优势，为自动驾驶系统的安全运行提供了有效保障。     

四轮独立转向无人车辆斜向行驶轨迹跟踪控制方法

针对四轮独立转向电动汽车转向系统成本高、但功能开发程度低的问题,提出一种车辆斜向行驶控制策略,优化四轮独立转向电动汽车换道过程中的行驶稳定性. 基于四轮独立转向电动汽车横向、纵向二自由度车辆模型,提出一种横纵向耦合轨迹跟踪控制方法,该方法基于线性时变模型采用模型预测控制（MPC）算法,对横向偏差、航向角偏差及纵向速度偏差进行闭环控制. 设计车辆稳定性控制器,包括横摆力矩控制器和转矩分配控制器,同时提高车辆轨迹跟踪精度和行驶稳定性. 最后搭建Simulink/Carsim/Prescan联合仿真平台,对四轮独立转向电动汽车双移线工况进行模拟换道仿真,仿真结果证明了斜向变道的可行性和横纵向耦合轨迹跟踪控制方法的有效性.      

考虑道路几何设计的智能网联车队横纵向协同控制

针对智能网联车队行驶过程中车辆跟驰和路径跟踪的横纵向协同控制,建立三自由度车辆动力学模型并将其作为控制系统,基于改进的智能驾驶员模型模型设计分层式纵向控制器;基于预瞄-跟随理论设计横向控制器.考虑车辆纵向、横向运动的耦合特性,以纵向速度作为横向控制器的状态变量设计横纵向协同控制策略,在CarSim/Simulink仿真平台搭建车队横纵向协同控制器.采用单移线、隧道工况验证控制器的横向、纵向控制性能;考虑道路弯道、坡度和超高等道路几何设计,设置匝道工况验证控制器横纵向协同控制性能并分析道路超高对车辆跟驰和路径跟踪精度及稳定性的影响.结果 表明:控制器能实现给定工况下车辆速度与转向的跟踪控制,且具有较高的跟踪精度,良好的跟驰效果和行驶稳定性;对于弯道行驶,设置道路超高能使车辆转向平稳,速度跟随精度高且行车间距增加,有利于提高车队行驶安全性.     

Identification of Neuro-Fuzzy Hammerstein Model Based on Probability Density Function

A new identification method of neuro-uzzy Hammerstein model based on probability density function(PDF) is presented,which is different from the idea that mean squared error(MSE) is employed as the index function in traditional identification methods.Firstly,a neuro-fuzzy based Hammerstein model is constructed to describe the nonlinearity of Hammerstein process without any prior process knowledge.Secondly,a kind of special test signal is used to separate the link parts of the Hammerstein model.More specifically,the conception of PDF is introduced to solve the identification problem of the neuro-fuzzy Hammerstein model.The antecedent parameters are estimated by a clustering algorithm,while the consequent parameters of the model are identified by designing a virtual PDF control system in which the PDF of the modeling error is estimated and controlled to converge to the target.The proposed method not only guarantees the accuracy of the model but also dominates the spatial distribution of PDF of the model error to improve the generalization ability of the model.Simulated results show the effectiveness of the proposed method.     

多变量Hammerstein-Wiener模型的参数辨识

为了突破现存Hammerstein-Wiener模型参数辨识方法中假设输出非线性块可逆的限定条件,基于可分非线性最小二乘算法,提出由多个单变量Hammerstein子模型和一个多变量输出非线性块组成的多变量Hammerstein-Wiener模型的参数辨识方法.首先,以输出误差最小为准则使用Levenberg-Marquardt法辨识出输出非线性块和Hammerstein子模型的两个参数集.其次,对Hammerstein子模型使用基于张量积的奇异值分解,辨识出输入非线性块与中间线性块的参数.再次,理论分析了所提辨识方法的辨识收敛性.最后,通过仿真验证此法的有效性.     

Parameters Identification of Continuous-Time Hammerstein System with Advanced Gauss Pseudo spectral Method

An advanced Gauss pseudospectral method(AGPM) was proposed to estimate the parameters of the continuous-time(CT)Hammerstein model.The nonlinear part of the Hammerstein system is approximated with pseudospectral approximation method.The linear part was written as a controllable canonical form to circumvent the high order time-derivative of the input and output(I/O) signals,which could multiply the measurement noise in the identification procession.Furthermore,an output error minimization was constructed for the CT Hammerstein model identification,which was then transcribed into a nonlinear programming(NLP) problem by AGPM.AGPM could converge to the true values of the CT Hammerstein model with few interpolated Legendre-Gauss(LG) nodes.Lastly,two illustrative examples were proposed to verify the accuracy and efficiency of the method.     

车辆变速轨迹跟踪横纵耦合控制方法

针对变化速度下车辆轨迹跟踪精度以及实时性差的问题,提出一种基于模型预测控制的横纵耦合控制方法。在三自由度车辆动力学模型中,将车轮驱动力与前轮转角作为控制量,以单控制器形式实现车辆横纵向运动的综合控制,并且在考虑耦合特性的基础上,设计目标函数与可变权重系数,求解最优横纵向控制量。并且基于五次多项式理论,设计一种变速双移线轨迹以验证控制器综合轨迹跟踪能力。实验结果表明,该控制器能有效跟踪变化车速并且保持高轨迹跟踪精度与良好的实时性。     

基于组合信号源的非线性系统的子空间辨识

为解决对非线性采样系统的状态空间Hammerstein模型难以辨识的问题,提出了基于组合信号源的辨识方法.首先用组合信号源将静态非线性环节和动态线性环节分离.其次,采用模糊神经模型拟合静态非线性环节,有效地避免了采用多项式方法逼近非线性函数的限制,拓宽了非线性模型的适用范围;采用子空间算法估计采样系统的状态空间参数矩阵.最后,通过对两个非线性Hammerstein系统模型的仿真,验证了所提出的辨识方法,既简化了辨识过程,对非线性模块能够较好地拟合,又可以很快估计出状态空间方程系数矩阵,从而证明了所提方法的准确性和有效性.     

基于动态预警的人车共驾智能汽车侧向避障鲁棒控制

为提高人车共驾智能汽车侧向避障安全性,提出了基于动态避障预警的侧向避障鲁棒控制策略.针对汽车行驶前方汽车加速度和速度动态变化,建立汽车纵向安全距离模型,提出了基于临界纵向安全距离和碰撞时间倒数融合互补的多级预警算法.针对不同预警状态,根据驾驶员是否介入,对智能汽车进行相应控制,实现人车共驾智能汽车安全性;针对避障过程前后侧偏刚度参数动态摄动,提出了考虑参数动态摄动的鲁棒控制策略,以实现智能汽车侧向避障轨迹精准跟踪.搭建了Carsim与Simulink联合仿真平台,进行了所提控制策略仿真分析,结果表明:所提控制策略有效,实现了不同级别预警并能根据驾驶员动态介入而动态调整预警状态,若驾驶员对预警未介入直到四级预警,控制策略自动接管人车共驾智能汽车,进行侧向避障控制,提高了人车共驾智能汽车安全性和横摆稳定性.