在人机共驾车道保持系统中驾驶权分配的方法技术方案

在人机共驾车道保持系统中驾驶权分配的方法，属于辅助驾驶的车辆控制领域，用于解决驾驶权分配的的问题，S3.将计算出的TLC作为其中一个输入参数，驾驶员实际输入的力矩Td作为另一个输入参数，通过模糊控制确定此时的共驾系数；S4.在模糊控制不能准确的确定出共驾系数时，对共驾系数进一步调整，效果是实现共驾系数的连续变化减小控制权突变的可能，保证车道保持系统的安全性与舒适性。

Method of Driving Right Allocation in Man-Machine Co-Driving Lane Maintenance System

The method of driving right allocation in the maintenance system of man-machine co-driving Lane belongs to the field of vehicle control for assistant driving. It is used to solve the problem of driving right allocation. S3. The calculated TLC is taken as one of the input parameters, and the actual input torque Td of the driver is taken as another input parameter. The coefficients of co-driving at this time are determined by fuzzy control; S4. The fuzzy control is not accurate. When the coefficients of co-driving are determined, the coefficients of co-driving are further adjusted. The effect is to realize the continuous change of coefficients of co-driving, reduce the possibility of sudden change of control rights, and ensure the safety and comfort of lane maintenance system.

【技术实现步骤摘要】
在人机共驾车道保持系统中驾驶权分配的方法
本专利技术属于辅助驾驶的车辆控制领域，涉及一种基于人机共驾的车道偏离辅助控制系统中驾驶权的分配方法。
技术介绍
汽车给人们生活带来便捷的同时，随着使用数量的剧增，也产生了许多新的问题，比如交通事故、能源消耗、交通拥堵和汽车尾气造成的空气污染等，尤其是交通事故造成了生命和财产无法挽回的损失。因此，为提高驾驶安全性、减轻驾驶员的驾驶负担，无人驾驶技术得以广泛的研究，并被逐步应用，但是，由于目前与无人驾驶技术相关的法律法规还不完善，在无人驾驶技术没有达到产业化应用之前，开发先进驾驶辅助系统(ADAS)是驾驶自动化当前的主要目标。作为ADAS的主要分支，车道保持辅助系统是针对驾驶员因疲劳或注意力不集中产生的车道偏离而设计的，通过转向辅助控制帮助驾驶员抑制车道偏离倾向，将车辆保持在原车道内。在基于人机共驾的车道保持系统中最主要的部分就是控制权的分配问题，目前大部分车道保持控制系统都是基于切换型人机共驾，即车辆完全由辅助系统控制或完全由驾驶员控制，但是当遇到辅助系统不能处理的工况时，就直接把车辆控制权还给驾驶员，由于驾驶员在环时间短，驾驶员还没有准备好接管车辆应对该突发情况，这将增加产生严重事故的风险。专利CN201810117379中通过辅助决策模块来判断车辆是否偏离本车道并利用两个转矩阈值来切换驾驶模式。首先这种方法在车辆有较大的横向位移或偏航角时才能判断出车辆偏离了本车道，这时使车辆回到车道线附近的辅助力矩较大，如果此时将辅助力矩加入到转向系统中，容易引起车辆横摆角速度增加，进而降低乘坐舒适型，其次利用两个转矩阈值作为切换驾驶模式的参数，容易引起驾驶权的突变，即由自动驾驶模式突然转变为人工驾驶模式，这种情况容易引起驾驶员的恐慌，进而降低了车辆的安全性。针对这种情况，本专利技术提出一种在人机共驾车道保持系统中驾驶权分配的方法，引入共驾系数作为驾驶权分配的参数，并根据驾驶员状态和车辆运行状态动态分配共驾系数，实现控制权的连续变化，提高驾驶员在环时间，降低控制权突变的可能性，提高驾驶的舒适性与安全性。
技术实现思路
为了解决驾驶权分配的的问题，本专利技术提供一种在人机共驾车道保持系统中驾驶权的分配方法，实现共驾系数的连续变化减小控制权突变的可能，保证车道保持系统的安全性与舒适性。为了达到上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种在人机共驾车道保持系统中驾驶权分配的方法，包括如下步骤：S1.由车辆环境感知模块识别出车道线和车辆状态参数；S2.以车辆状态参数计算左右车轮到车道边界的时间TLC，当TLC小于一定的阈值时向驾驶员发出警告；S3.将计算出的TLC作为其中一个输入参数，驾驶员实际输入的力矩Td作为另一个输入参数，通过模糊控制确定此时的共驾系数；S4.在模糊控制不能准确的确定出共驾系数时，对共驾系数进一步调整。进一步的，对于步骤S2：假设车辆偏离过程中偏航角不变，则车辆运动轨迹类似于圆曲线，计算TLC主要是计算车辆偏离车道时运动轨迹的长度AF长度，定义弧AF的长度为dx，由几何基本原理得：dx＝Rx*α其中：Rx表示车辆运动轨迹的曲率半径，α表示车辆从当前位置运动到边界所对应的圆心角，根据圆周运动可得：式中vx是车辆的纵向速度,ω是车辆的横摆角速度车辆运动的圆心为点G，左侧车轮的位置为点A，点M为线段GA与车道边界的交点，AM为车轮的位置与车道边界的交点的距离，利用三角形关系可得：式中：AE表示车辆左前轮到车道线的距离，β表示车辆航向角式中：W表示车道宽度，y表示左前轮到车道中线的距离连接圆心点G，交点F和车轮的最终位置F三点，组成△GMF在△GMF中，由余弦定理可得：GM＝GA-AM＝Rx-AM由勾股定理及边长之间的关系可得：将上列各式代入可解得α最终解得：计算出的TLC均为正值，为了区分车辆向右和向左偏离的不同，定义车辆向右偏离时TLC为正值，向左为负值，驾驶员输入力矩顺时针为正，逆时针为负；1)当TLC≤Ttw，此时应该启动车道保持辅助系统，并通过方向盘震动或者声音提示驾驶员车辆有偏离本车道的趋势，式中Ttw为车道偏离辅助系统启动的阈值；2)当TLC＞Ttw，此时视为车辆在安全行驶，车道偏离辅助系统应该处于关闭状态。进一步的，对于步骤S3：车道保持系统应用于高速的情况，并且车辆向右偏离和向左偏离的情况不同，选择车辆左、右车轮到车道边界的时间TLC的基本论域为[-1,1]，驾驶员力矩的基本论域为[-6,6]N.m，共驾系数的基本论域为[0,1]，车辆左右车轮到车道边界的时间TLC和驾驶员转矩Td模糊子集为{NL,NS,Z,PS,PL}，分别代表TLC和驾驶员力矩的负大、负中、零、正中、正大5个状态，共驾系数的模糊子集为{Z,S,M,L,VL}，分别代表共驾系数零、小、中、大、较大5个状态，由于输入变量TLC和驾驶员转矩Td的基本论域分别为5个，所以共需定义5*5＝25条规则，模糊规则制定的依据是：当驾驶员输入力矩较大并且TLC较小时，认为驾驶员在主动操作车辆，则共驾系数应较小或者为零，当TLC为负数，而驾驶员输入力矩也为正数即驾驶员没有能及时纠正车辆的偏离，此时认为驾驶员注意力分散，共驾系数为高或者完全由辅助系统控制车辆的横向位移，具体规则见表1：进一步的，对于步骤S4：在一些特殊情况下驾驶员应该具有对车辆的完全控制权，根据车辆当前一些信号判断驾驶员是否有意识地操纵车辆有效：转向开关信号：若某一侧转向灯开启，则认为驾驶员在有意识地进行换道，通常高速公路上行驶的车辆较少，若驾驶员主动换道时不打转向灯，发出偏离报警信号，当打开转向灯信号时，共驾系数为0；车速信号：车道保持系统一般应用于车辆高速行驶的情况，所以本文设定当车速低于60km/h时关闭车道保持系统，此时共驾系数为0，辅助系统不干预驾驶员的操作；加速踏板和刹车踏板的变化率：当加速踏板和刹车踏板的变化率超过一定的阈值时，减速度，可认为驾驶员正在有意识地对车辆进行操纵，不应触发报警，共驾系数为0。有益效果：相比于目前切换型或固定参数的人机共驾车道保持控制系统，这种动态分配共驾系数的方法具有以下优势：1.可以实现共驾系数的连续变化，从而实现从驾驶员到辅助控制系统(反之亦然)的逐渐过渡，降低了驾驶权突变，提升了车辆的舒适性与安全性。2.引用驾驶员输入力矩Td和TLC作为确定共驾系数α的参数，考虑驾驶员特性和车辆运行状态对共驾系数α的影响，减少了人机冲突，增强了驾驶员的驾驶体验。附图说明图1直线道路上车辆以曲线轨迹向左偏离示意图。具体实施方式实施例1：本专利技术提出的一种在人机共驾车道保持系统中驾驶权分配的方法包括以下步骤：1.计算车辆左右两侧车轮到道路边界的时间即TLC本文采用纵向TLC的计算方法：其中DLC为车辆从当前位置行驶至车道边界线过程中车辆经过的距离，Vx是车辆的纵向运动速度。1)当TLC≤Ttw，此时应该启动车道保持辅助系统，并通过方向盘震动或者声音提示驾驶员车辆有偏离本车道的趋势，式中Ttw为车道偏离辅助系统启动的阈值；2)当TLC＞Ttw，此时视为车辆在安全行驶，车道偏离辅助系统应该处于关闭状态。2.控制权分配传统的人机共驾协同控制的权重系数为一固定值或者在遇到辅助控制系统不能处理的情况时，将控制权完全交给驾驶员，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在人机共驾车道保持系统中驾驶权分配的方法，其特征在于：S1.由车辆环境感知模块识别出车道线和车辆状态参数；S2.以车辆状态参数计算左右车轮到车道边界的时间TLC，当TLC小于一定的阈值时向驾驶员发出警告；S3.将计算出的TLC作为其中一个输入参数，驾驶员实际输入的力矩Td作为另一个输入参数，通过模糊控制确定此时的共驾系数；S4.在模糊控制不能准确的确定出共驾系数时，对共驾系数进一步调整。

【技术特征摘要】
1.一种在人机共驾车道保持系统中驾驶权分配的方法，其特征在于：S1.由车辆环境感知模块识别出车道线和车辆状态参数；S2.以车辆状态参数计算左右车轮到车道边界的时间TLC，当TLC小于一定的阈值时向驾驶员发出警告；S3.将计算出的TLC作为其中一个输入参数，驾驶员实际输入的力矩Td作为另一个输入参数，通过模糊控制确定此时的共驾系数；S4.在模糊控制不能准确的确定出共驾系数时，对共驾系数进一步调整。2.如权利要求1所述的在人机共驾车道保持系统中驾驶权分配的方法，其特征在于：对于步骤S2：假设车辆偏离过程中偏航角不变，则车辆运动轨迹类似于圆曲线，计算TLC主要是计算车辆偏离车道时运动轨迹的长度AF长度，定义弧AF的长度为dx，由几何基本原理得：dx＝Rx*α其中：Rx表示车辆运动轨迹的曲率半径，α表示车辆从当前位置运动到边界所对应的圆心角，根据圆周运动可得：式中vx是车辆的纵向速度，ω是车辆的横摆角速度车辆运动的圆心为点G，左侧车轮的位置为点A，点M为线段GA与车道边界的交点，AM为车轮的位置与车道边界的交点的距离，利用三角形关系可得：式中：AE表示车辆左前轮到车道线的距离，β表示车辆航向角式中：w表示车道宽度，y表示左前轮到车道中线的距离连接圆心点G，交点F和车轮的最终位置F三点，组成ΔGMF在ΔGMF中，由余弦定理可得：GM＝GA-AM＝Rx-AM由勾股定理及边长之间的关系可得：将上列各式代入可解得α最终解得：计算出的TLC均为正值，为了区分车辆向右和向左偏离的不同，定义车辆向右偏离时TLC为正值，向左为负值，驾驶员输入力矩顺时针为正，逆时针为负；1)当TLC≤Ttw，此时应该启动车道保持辅助系统，并通过方向盘震动或者声音提示驾驶员车辆有偏离本车道的趋势，式中Ttw为车道偏离辅助系统启动的阈值；2)当TLC＞Ttw，此时视为车辆在安全行驶，车道偏离辅助系统应该处于关闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭烈，夏文旭，孙大川，郑仁成，岳明，王东兴，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21