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考虑驾驶人换道意图及换道风险的人机共享转向控制研究.pdf

发布:2025-04-16约14.56万字共87页下载文档
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摘要

在智能汽车技术的领域内,实现人机共享转向控制系统,特别是考虑驾驶人换道

意图、换道风险等因素的智能系统,已成为提高道路安全的重要进步。这种系统的核

心是能够预测驾驶人的意图,并实时调整车辆的响应,以匹配驾驶人的期望。驾驶人

换道风险量化是评估和提升人机共享转向控制有效性的关键。通过分析驾驶人的驾驶

模式、周围交通状况和道路条件,系统能够评估换道操作可能带来的风险水平,并据

此调节车辆的辅助系统。这种量化方法不仅提高了换道的安全性,还能够根据驾驶人

的行为特点和风险容忍度,调整人机共享系统的参数,以提供更加定制化的共享控制。

第一,建立了基于人机数据驱动的驾驶人换道预测模型。首先,设立实车数据采

集试验平台,招募驾驶员进行道路试验,实时采集驾驶员视觉特征数据、操纵信息以

及车辆动力学数据;通过分析车辆动力学数据,研究驾驶员的操作行为并选取典型驾

驶行为样本,分析参数变化规律,基于试验数据最终确定描述驾驶员驾驶行为的指标。

最后,建立了基于人机数据驱动的驾驶人换道意图预测模型。

第二,设计了考虑换道风险的车辆轨迹规划。首先,借鉴人工势场法中斥力场的

思想,对换道过程中的风险进行量化分析;其次,构建Bi-LSTM周边车辆轨迹预测

模型,用以预测周边车辆轨迹;最后,根据五次多项式生成的可行轨迹簇和周边车辆

轨迹进行碰撞检测,筛选出无碰撞的安全换道轨迹。

第三,构建了一种综合考虑驾驶员变道风险的人机共享转向控制体系。通过对转

向机构与车辆-道路动态特性的系统建模,为了调节人机之间的转向控制权限,引入

了换道期间风险动态变化的惩罚指数。接下来,应用模糊逻辑对控制系统进行处理,

并利用鲁棒控制策略来解算,以提高系统的稳定性与适应性。通过仿真实验验证,证

实本文提出的方法在轨迹追踪精准度上优于其他现有技术。

最后,进行了基于驾驶模拟平台的实时验证,证明了驾驶员换道预测的实时性,

以及基于硬件在环试验平台上的自动驾驶和人机转向共享驾驶试验。结果表明,在考

虑换道风险变化及变车速的情况下,基于T-S模糊模型控制策略有效提高了车辆换道

跟踪精度。

关键词:换道意图预测;轨迹规划;风险量化;T-S模糊模型

ABSTRACT

Inthefieldofintelligentvehicletechnology,therealizationofahuman-machine

sharedsteeringcontrolsystem,particularlyonethattakesintoaccountthedriverslane

changingintentionsandlanechangingrisks,hasbecomeasignificantstepinimproving

roadsafety.Thecoreofsuchasystemliesinitsabilitytopredictthedriversintentionsand

adjustthevehiclesresponseinrealtimetomatchthedriversexpectations.Quantifyingthe

lanechangeriskfordriversiscrucialforassessingandenhancingtheeffectivenessofthe

human-machinesharedsteeringcontrol.Byanalyzingthedriversdrivingpatterns,

surroundingtrafficconditions,androadconditions,thesystemcanassessthelevelofrisk

associatedwithalanechangeoperationandadjustthevehiclesassistancesystems

accordingly.Thisqua

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