【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种自动驾驶车辆远程接管方法，属于自动驾驶，尤其涉及一种支持车云控制能力评估的远程驾驶安全切换方法。
技术介绍
1、不同等级、不同功用的汽车自动驾驶技术正迅猛发展。但是复杂的运行场景、动态的交通状况以及各种法规和工程伦理问题，导致全工况自动驾驶车辆完全实用化在短期内难以实现。
2、安全问题是目前制约自动驾驶车辆发展的最大问题，被动安全的研究发展已经日益成熟，但是单方面依靠被动安全来保障汽车安全相对低效。
3、在自动驾驶车辆行驶过程中，当控制难度超出自动驾驶系统能力时，如遇到一些极端情况时，自动驾驶系统会出现难以处理甚至出现系统失效的问题，云端安全员将获取车辆的控制权；相反，当车辆控制符合自动驾驶系统设计运行域时，云端控制系统需提醒当前作为驾驶员的云端安全员并将控制权移交给车端自动驾驶系统。如何能实现快速、安全的控制权限转移是本申请将要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种自动驾驶车辆远程接管方法，用以解决自动驾驶车辆人机控制权限转移过程中存在的安全性低的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
3、本专利技术的一种自动驾驶车辆远程接管方法的技术方案，自动驾驶系统对车辆进行控制期间，对道路环境是否超出自动驾驶系统控制边界进行判断，若是则对该道路环境下驾驶员的接管能力进行进一步的评估，若符合驾驶员操纵能力则将驾驶控制权限转移给驾驶员，否则进入接管过渡模块等待驾驶员接管安全时进行控制权限转移。p>
4、本专利技术依据自动驾驶车辆的车辆状态信息和交通信息，结合已获取的自动驾驶系统控制边界，将当前车辆状态信息和交通信息与控制边界指标进行对比，以对车辆状态是否超出设计运行域进行评估。在符合自动驾驶系统设计运行域的情况下直接使用自动驾驶系统接管车辆，在超出自动驾驶运行域的情况下由云端驾驶员接管。
5、本接管方法主要在自动驾驶系统发生故障或失效前进行主动接管，不存在传统接管方式造成的中途停车等待问题，提高了控制权限转移过程中的安全性，同时可以保证驾驶任务的连续性，增加乘客舒适性，提高交通效率并提高安全性。
6、进一步地，为了保证控制权及时归还自动驾驶系统，提高运行效率，本专利技术将驾驶控制权限转移给驾驶员后，自动驾驶控制边界评估模块对新的道路环境及自车状态进行评估，若道路环境落入自动驾驶系统控制边界内，则将驾驶控制权限归还给自动驾驶系统。
7、进一步地，将驾驶控制权限转移给驾驶员时应满足以下条件：
8、根据车辆的自身及道路情况，车辆必须在一个可以由驾驶员控制的区域内；
9、车辆的状态必须在驾驶员完全接管之前的时间内保持在该区域内。
10、进一步地，采用如下方法预测驾驶员完全接管之前时间内的车辆状态：
11、使用一阶传递函数来描述车辆的动力学：
12、
13、其中，为期望加速度，as为实际加速度，k、τ和θ分别为稳态增益、时间常数和时间延迟；
14、上式离散化简为如下模型：
15、
16、其中，a、b和e为推导得到的矩阵，x＝[ah vh vl l]t为车辆状态向量，为对车辆的输入命令，w＝at为输入扰动；
17、根据控制输入u(t)和干扰w(t)，使用所述模型预测车辆状态轨迹，通过引入pre(s)集合，定义为给定时刻t的控制输入u(t)和干扰w(t)，在一步中演化到s的状态集合x，即：
18、
19、进一步地，采用如下方法确定车辆自动驾驶系统控制边界：
20、将车辆的自动驾驶考虑的场景表示为场景参数空间中的一个点，每个点作为车辆自动驾驶系统一个输入状态对应会产生一个输出状态；将车辆自动驾驶系统g，在其输入空间pn上的一点pi输入，得到对应的输出表示为φ(pi)；要寻找的边界场景就存在于场景参数空间中；
21、通过评价函数对φ(pi)进行评价，得到评价值t(pi)；对于边界内部的点pin，有t(pin)>0。对于边界外部的点pout，有t(pout)<0；边界被认为是评价值的正负穿越区域。边界内为自动驾驶系统设计运行域，边界为外则超出设计运行域。
22、本专利技术在描述边界的过程汇总，可采用点集的方法在一定精度下描述边界。
23、进一步地，采用如下方法确定驾驶员操纵能力：
24、驾驶事故的发生代表驾驶员发生了失误，失去了处理当前驾驶任务的能力。本专利技术利用事故发生的情况来说明驾驶员状态与驾驶能力，其表征为：驾驶员纠正能力可靠域，根据驾驶员纠正能力可靠域确定所述驾驶员操纵能力；
25、利用驾驶员正常能力下的理论输出值与实际值的偏差描述驾驶员的纠正能力，利用驾驶员模型输出的理论值与驾驶员实际操作值的误差的绝对值来表征该偏差；采用方向盘转角和加速度分别代表驾驶员的横向和纵向行为。
26、进一步地，方向盘转角的偏差es和加速度的偏差ea的计算公式如下：
27、es＝|swac-swa|
28、ea＝|ac-a|
29、其中，swac和ac分别代表方向盘转角和加速度的实际值，swa和a分别代表驾驶员的横向行为和纵向行为的模型输出值，即正常驾驶员能力下的理论值。
30、进一步地，采用如下方法更新驾驶员的接管能力边界：
31、利用对数正态分布对驾驶员的不同特性进行分析，并拟合出适应于每个驾驶员的指标分布，对对数正态分布中的核心参数μ及σ进行更新：
32、已知t-1时刻的μt-1、σt-1以及样本量nt-1，以及t时刻的样本值xt，则t时刻的μt、σt可以经如下公式计算：
33、
34、
35、进一步地，驾驶员接管能力边界的更新包括如下要求：
36、1)考虑更换驾驶员的情况，当车速为0时重置驾驶员接管能力边界；
37、2)当驾驶员能力下降到不可靠时，dcs将保持不变；
38、3)实际计算过程中如果遇到真实发生的危险事件，则es从此刻往前设定时间段内的数据被舍弃。
39、进一步地，为了保护安全切换，采用如下方法评估云端安全员的接管是否安全：
40、从dcs开始，递归地在m步上使用预测模块，每次将结果集与dcs相交，在控制输入u(t)和干扰w(t)信号下，当前的状态集合x(t0)将保持在dcs中集合的序列，将保持在dcs的车辆状态计算为：
41、
42、m＝m-1,…,0
43、
44、在计算出后，如果状态x(t0)在范围内，则认为驾驶员接管安全，将驾驶控制权限转移给驾驶员；否则切换到紧急停车。
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1.一种自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，自动驾驶系统对车辆进行控制期间，对道路环境是否超出自动驾驶系统控制边界进行判断，若是则对该道路环境下驾驶员的接管能力进行进一步的评估，若符合驾驶员操纵能力则将驾驶控制权限转移给驾驶员，否则进入接管过渡模块等待驾驶员接管安全时进行控制权限转移。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，将驾驶控制权限转移给驾驶员后，自动驾驶控制边界评估模块对新的道路环境及自车状态进行评估，若道路环境落入自动驾驶系统控制边界内，则将驾驶控制权限归还给自动驾驶系统。
3.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，将驾驶控制权限转移给驾驶员时应满足以下条件：
4.根据权利要求3所述的自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，采用如下方法预测驾驶员完全接管之前时间内的车辆状态：
5.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，采用如下方法确定车辆自动驾驶系统控制边界：
6.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，采用如下方法确定驾驶员操纵
7.根据权利要求6所述的自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，方向盘转角的偏差ES和加速度的偏差EA的计算公式如下：
8.根据权利要求5所述的自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，采用如下方法更新驾驶员的接管能力边界：
9.根据权利要求6所述的自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，驾驶员接管能力边界的更新包括如下要求：
10.根据权利要求4所述的自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，采用如下方法评估云端安全员的接管是否安全：
...【技术特征摘要】
1.一种自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，自动驾驶系统对车辆进行控制期间，对道路环境是否超出自动驾驶系统控制边界进行判断，若是则对该道路环境下驾驶员的接管能力进行进一步的评估，若符合驾驶员操纵能力则将驾驶控制权限转移给驾驶员，否则进入接管过渡模块等待驾驶员接管安全时进行控制权限转移。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，将驾驶控制权限转移给驾驶员后，自动驾驶控制边界评估模块对新的道路环境及自车状态进行评估，若道路环境落入自动驾驶系统控制边界内，则将驾驶控制权限归还给自动驾驶系统。
3.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，将驾驶控制权限转移给驾驶员时应满足以下条件：
4.根据权利要求3所述的自动驾驶车辆远程接管方法，其特征在于，采用如下方法预测驾...
【专利技术属性】
技术研发人员：高建平，苏志军，刘攀，杨一鸣，刘铭，张玉如，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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