基于自然驾驶数据的驾驶员紧急转向变道模型

提出了一种以驾驶员转向目标瞄点为核心的、面向操纵层的驾驶员紧急转向变道的模型建立方法.基于驾驶员紧急变道的阶段特征,提出了驾驶员紧急变道侧向运动轨迹的规划方法,并结合远近目标点理论分析方法,分阶段建立了驾驶员转向变道工况的驾驶员转向模型.对紧急转向变道中避撞、侧移和稳定阶段的增益因子的分布特征进行了研究,模型能够真实地预测自然驾驶中的紧急转向变道行为.     

人机共驾智能汽车紧急工况下的驾驶员应激反应

基于L2-L3级别智能汽车在人机共驾工况下驾驶员的认知特征,建立人机共驾智能汽车紧急工况下的驾驶员应激转向模型,该模型反映了驾驶员在应激过度状态下的转向特性.通过应激转向曲线中转向盘转角幅值与转向频率之间的拟合关系来表征驾驶员的应激程度.考虑高速大转角下的车身侧倾,并引入非线性轮胎模型,建立3自由度非线性整车动力学模型,通过侧向加速度的跟踪仿真对驾驶员应激转向模型进行验证.结果表明：驾驶员在应激过度行为下会使车辆产生过度的前轮转角;模型输出结果和实车试验结果有较好的匹配度,模型可以描述驾驶员应激转向特征.     

高速公路平曲线标志标线组合设计评价指标

基于驾驶模拟实验数据,结合驾驶员在高速公路平曲线的运行速度特征、转向特征与行驶轨迹特征,选择速度、方向盘转角系数与横向位置数据构建了高速公路平曲线标志标线组合设计的合理性评价指标与有效性评价指标.其中,合理性评价指标包括转向位置的合理性评价与驾驶负荷的合理性评价,采用小波分解的方法对方向盘转角系数进行多层分解,获取驾驶员转向起终点位置与高频能量,通过驾驶员转向起终点与直缓点/缓直点的距离进行转向位置的合理性评价,通过高频能量比进行驾驶员操作负荷的合理性评价.有效性评价包括运行速度控制的有效性与车辆横向位置控制的有效性,通过平均速度、运行速度与车速离散度进行速度控制效果的评价;通过平均换道次数、平均压线行驶距离进行车辆横向位置控制的有效性评价.通过实例应用验证了研究标志标线组合设置的必要性与评价指标的有效性.     

基于自然驾驶数据的驾驶员紧急制动行为特征

基于中国自然驾驶数据,建立了紧急工况下制动避撞的驾驶员模型,分析了驾驶员的紧急制动反应时间和紧急制动输入特性的规律特征.结果表明:驾驶员的紧急制动反应时间与驾驶工况的紧急程度相关,以碰撞时刻倒数的临界值0.2s~(-1)作为危险触发阈值,驾驶员的紧急制动反应时间分布为均值0.5s的正态分布;最大制动减速度随驾驶工况紧急程度变化不明显,最大制动减速度梯度随驾驶工况紧急程度的增加而增加.     

基于自然驾驶数据的变道切入行为分析

基于上海自然驾驶数据,建立变道切入行为自动化提取标准,得到4 734个行为片段.从变道切入准备、实施过程以及对后随车的影响等方面解析变道切入行为特征.结果表明,规避原车道前方慢车是车辆采取变道切入行为最主要的原因;中国驾驶员的变道切入持续时间与转向灯使用比例均小于美国,表现出较为激进的驾驶风格;近15%的后随车驾驶员在前车变道切入时速度增幅超过10%,表现出明显的不礼让或不容忍.相比于高速公路和快速路,地面道路的变道切入行为对后随车的影响更大,危险程度也更高.     

汽车转向操纵动态特性评价

建立了驾驶员-汽车三自由度闭环模型,并用实车试验验证了模型的正确性.通过分析指定工况下方向盘动态变化情况来建立评价体系,提出了以方向盘最大转角幅值的动态变化平缓程度、方向盘最大转角速度的动态变化平缓程度以及方向盘操纵频率的动态变化平缓程度作为汽车转向操纵动态特性评价指标.针对所提的评价指标,对比研究了两种车型的转向操纵动态特性,结果显示操纵车型2较车型1,驾驶员不易感到疲劳且安全性更高.     

基于GRNN网络车辆方向盘转角识别方法

为改善车辆的操纵安全性以及为自动转向系统和智能泊车系统的研究提供理论基础,本文给出一种新的汽车方向盘转角识别方法.建立了驾驶员—车辆闭环模型,并通过试验验证车辆模型.通过给定方向盘转角输入求解得到用于GRNN网络训练的车辆状态参数,运用GRNN网络建立以车辆状态参数来识别方向盘转角的映射模型.与RBF网络相比,GRNN神经网络具有更高的辨识精度.进行整车仿真,所建立的GRNN神经网络能较精确地识别方向盘转角并与仿真结果有较好的一致性.     

八车道高速公路可变信息标志前置距离对驾驶行为的影响

基于驾驶模拟实验,设置3.0、2.5、1.5、0.7 km 4种前置距离的可变信息标志（variable message sign,VMS）,收集32名驾驶员视认4种前置距离的VMS后换道驶出高速公路过程中的方向盘、速度和位置数据,并观察各驾驶员在换道过程中的方向盘操控行为、换道行为、减速行为。结果表明：VMS视认过程属于多任务驾驶行为,驾驶员需在短时间内完成VMS视认、路径决策、车辆减速与换道;当VMS前置距离不足时,驾驶员需快速、大幅转动方向盘,进行连续换道、急换道;为顺利驶入减速车道,部分驾驶员采取减速换道措施,增加了事故风险;当VMS前置距离过长时,驾驶员对VMS的短期记忆效应使得驾驶负荷提高。     

智能汽车自动紧急控制策略

结合驾驶员在紧急工况下的驾驶行为以及不同避撞方式的避撞效能,对以自动紧急制动系统(Autonomous Emergency Braking,AEB)为代表的控制策略进行分析,发现当前的紧急制动控制策略并不能很好地适应驾驶员行为和满足避撞效能的需要.为此,提出了一种融合制动控制和转向控制的自动紧急控制(Autonomous Emergency Control,AEC)策略.在该策略中驾驶员始终在环,系统通过集成驾驶员模型、车辆模型和道路环境模型信息判断驾驶员的行为是否正确,并将控制输入与驾驶员输入叠加在一起作为车辆的输入对驾驶员不当驾驶行为进行纠正.     

工况紧急程度对驾驶员避撞行为的影响

利用同济大学8自由度高仿真驾驶模拟器研究了临撞工况紧急程度对驾驶员避撞行为的影响.通过不同初始车头时距(1.0 s,[1.0 s,1.5 s),[1.5 s,2.5 s])和不同前车减速度(0.30g,0.50g,0.75g)的组合,建立了不同紧急程度的前车减速临撞工况,运用驾驶员感知反应时间、油门释放反应时间、制动转移时间、制动延误、最大刹车踏板压力、最大减速度等指标比较了不同紧急程度下避撞行为的差异.结果表明,①随着工况紧急程度的增加,驾驶员更快地释放油门及达到最大刹车踏板压力,并且施加更大的制动力度;②当初始车头时距为1.5 s左右时,驾驶员感知反应时间约为1.2s,而当初始车头时距增大到2.5 s以上时,感知反应时间变得非常大,甚至达到了3 s;③驾驶员开始释放油门与开始制动间的转移时间不受工况紧急程度影响,保持在0.8 s附近;④在低紧急程度下,驾驶员表现出多阶段刹车行为,使得驾驶员需要更多的时间才能达到最大刹车踏板压力.     

考虑驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车转向控制研究

四轮独立驱动电动汽车四轮驱动力矩独立可控,在汽车控制方面相对于传统汽车具有显著优势,通过建立驾驶员不同转向特性参考模型和四轮驱动力矩控制进行考虑驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车转向控制研究。基于驾驶模拟器实验,在对驾驶员转向特性进行分类和建立辨识模型的基础上,采用RBF神经网络建立了驾驶员不同转向特性的参考模型,给出了考虑驾驶员转向特性的整车控制原理,应用驾驶模拟器对所研究的控制方法进行了验证。验证结果表明:参考模型输出能够反映不同转向特性驾驶员期望的车辆响应,通过对四轮驱动力矩合理控制实现汽车跟踪驾驶员期望。     

基于主动转向的车辆路径跟随广义预测控制

为了增强车辆在外界干扰存下的路径跟随性能,提出了一种基于广义预测控制(GPC)的主动转向控制器来保证车辆对于路径的跟踪能力.采用受控自回归积分滑动平均模型(CARIMA)作为预测模型,通过带遗忘因子的最小二乘法辨识方法获得CARIMA模型参数,避免了由于车辆非线性造成的参数化建模不准确、繁琐问题.使用车辆路径侧向跟踪误差作为控制器输入,方向盘附加转角作为输出,与驾驶员方向盘转角进行综合,获得车辆方向盘最终转角.在Simulink-CarSim联合仿真环境下,验证了所设计控制器在双移线工况有强侧向风干扰时车辆对路径的跟随性能.     

四轮轮毂电机电动汽车固定横摆角速度增益控制研究

基于四轮轮毂电机电动汽车,对固定横摆角速度增益控制问题进行了研究。首先在Car Sim中建立线控转向汽车模型,应用Isight软件对固定横摆角速度增益进行优化设计。根据四轮轮毂电机电动汽车四轮驱/制动力矩独立可控的优势,基于模糊PI控制理论设计了附加横摆力矩决策控制器。采用驱/制动力规则分配方法对四轮驱/制动力进行合理分配;并通过Car Sim与Simulink联合仿真,选取中低车速变车速蛇形试验工况和高速双移线工况对控制方法进行了验证。结果表明:控制后汽车能够很好地跟踪期望横摆角速度,减轻驾驶员转向负担,有效地提高了汽车低速转向灵敏性、高速转向操纵稳定性和转向行驶舒适性。     

基于改进型滑模控制的4WS汽车控制策略研究

针对线控四轮主动转向车辆受侧向干扰和变道行驶时存在的操纵稳定性问题,基于单点预瞄驾驶员模型、三自由度整车动力学模型和改进型滑模四轮转向（4WS）控制算法,建立了4WS整车驾驶系统,并设计了双移线行驶工况对其进行实验测试.在Matlab/Simulink软件中对该整车驾驶系统进行建模仿真,并与相同参数的经典型滑模控制的4WS车辆和无控制前轮转向（FWS）车辆模型仿真结果对比.结果表明:设计的改进型滑模控制器可以有效地实现双移线行驶工况,追踪理想横摆角速度,使质心侧偏角、车身侧倾角和侧倾角速度保持一个相对较小的值,并且对侧向干扰具有很强的鲁棒性.      

安全驾驶的横向安全预警报警阈值的确定

为减少车道偏离事故的发生,基于车辆将要横越车道边界的时间标准（TLC）,提出一种新的横向安全报警算法。该算法根据车辆运行状态判断驾驶人意图,基于实车试验数据,分析车辆的车轮轨迹曲线与TLC曲线,设定不同路况、不同类型驾驶人的报警阈值;利用驾驶人分类结果中最激进和最保守驾驶人的实车数据,分别验证不同路况下的报警阈值。结果表明：在不同路况下,报警算法给性格保守的驾驶人留出了1s左右的反应时间,给性格激进的驾驶人留出了0.5s左右的反应时间。     

基于自然驾驶数据的高速公路出口换道决策模型

为研究高速公路出口换道行为特性,分析驾驶员换道决策机理,依托上海自然驾驶实验所采集的驾驶行为样本和车辆运行参数,采用Google Earth标定行驶路径及高速公路出口范围以筛选出口样本,并根据车道偏移参数和方向盘转角识别换道行为;以单向4车道高速公路为例,综合考虑行驶路径信息和交通流环境,基于随机效用理论,采用Binary Logit(BL)模型拟合构建换道决策模型,得到车道效用函数;基于效用函数作出高速公路出口范围内在自由流、稳定流和拥挤流水平下的分车道效用分布图,并进行同质性和异质性分析.结果表明,换道决策模型准确率达到86.21%,各变量影响均可得到合理解释;根据效用分析,出匝车辆的换道行为是出匝意愿与通行环境改善需求两方面平衡的结果,兼有强制性换道与自由性换道的行为特性,且随着交通流状态由自由流过渡到拥挤流,后者影响逐渐增强,表现为上游向左换道行为趋于活跃、下游向右换道位置接近出口.     

侧风作用下货车驾驶员反应行为模型

为建立侧风作用下驾驶员反应行为模型,基于8自由度驾驶模拟器,构建了风-车-桥耦合作用下大跨桥梁驾驶模拟平台。招募了32名职业货车驾驶员进行了侧风作用下驾驶模拟实验,采集了驾驶员行为及车辆动态响应数据,通过相关性分析选取了关键因素,建立了侧风作用下两阶段驾驶员反应行为模型。研究结果表明:方向盘反馈力矩是影响侧风作用下驾驶员反应行为的关键因素之一;考虑方向盘反馈力矩在内的两阶段模型能够较好的反映侧风作用下驾驶员的反应行为。     

线控主动四轮转向汽车控制策略研究

目的 针对线控四轮转向汽车横向稳定性不足及控制鲁棒性差等问题,提出一种主动转向反馈控制策略。方法 使用Simulink搭建线控转向系统转向执行机构动力学模型,将MATLAB/Simulink与Carsim联合仿真,建立线控四轮转向整车模型;基于二自由度模型分析横摆角速度和质心侧偏角对汽车稳定性的影响,推导理想的横摆角速度和质心侧偏角;以横摆角速度增益恒定为依据设计理想传动比,得到期望前轮转角,以横摆角速度误差为控制量设计模糊控制器得到附加前轮转角对期望转角实时修正,实现前轮主动转向;针对横摆角速度和质心侧偏角与理想值之间的误差,加权得到稳定性控制目标;设计自适应积分滑模反馈控制策略输出后轮转角,对理想值进行跟踪,实现后轮主动转向。结果 仿真实验结果表明：所搭建的线控转向系统能够准确反映汽车动力学特性。相比无控制的机械前轮转向汽车与横摆反馈控制的四轮转向汽车,线控主动四轮转向汽车在双移线工况下将质心侧偏角控制在0值附近波动,横摆角速度跟踪误差控制在1.149 deg/s以内;在角阶跃工况下将质心侧偏角稳态值控制在0.065 deg,横摆角速度稳态值误差为0.074 deg/s。结论 线控...     

车与两轮车事故中驾驶员转向行为影响因素研究

为研究车与两轮车事故中驾驶员转向行为的影响因素,本文对172例车与两轮车真实案例进行统计分析,从中挑选出65例车辆具有驾驶转向行为的事故案例,并利用PC-CRASH对其进行事故再现仿真。运用Logistic回归模型对事故数据进行分析,得到驾驶员转向行为的显著性影响因素,最后利用拟合优度检验法和预测准确度检验法验证了模型的可靠性,置信度为95%时,模型的回判正确率为87.7%,具有良好的预测效果。结果表明：在车与两轮车事故中车流量、两者相对距离以及本车速度对驾驶员转向行为影响显著性较高,发生比依次为0.049、0.036、0.025,在车辆横向辅助驾驶系统开发及转向策略确定时应作为重点考虑因素,本研究可为汽车自动驾驶、紧急转向系统等汽车主动安全技术的研发提供参考价值。