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原文传递转弯工况驾驶方案建模及参数辨识方法研究

论文题名：	转弯工况驾驶方案建模及参数辨识方法研究
关键词：	驾驶方式建模;参数辨识;驾驶习惯;非线性最小二乘
摘要：	自动驾驶是汽车工业的重要发展方向，自动驾驶辅助系统发展已较为完善，全球各大研究机构正在全力研发自动驾驶汽车。在迈入完全自主驾驶或过程自主驾驶L3级自动化过程中，各种驾驶工况下，不同驾驶员所采取的驾驶方案(人类驾驶员在驾驶汽车时汽车位置和速度的变化规律)是一类重点的研发内容。其中的关键问题之一是将不同驾驶员的驾驶方案描述出来，并能够体现出不同驾驶员的驾驶习惯。本文针对三种典型转弯工况提出一个驾驶方案的参数化建模及实验中模型参数辨识的方法，模型用于描述驾驶方案，不同驾驶员的驾驶习惯通过模型参数来体现；拟合方法用于模型参数的获取。　　当前对驾驶方案模型的研究大多用于跟随控制，即将交通情景和驾驶环境输入后生成一条固定的轨迹和对应的速度变化，对于与驾驶习惯相关联的一些参数化模型的考虑不够充分。本文所建立的转弯工况驾驶方案模型分移位和速度两个部分，其中移位部分用于描述驾驶方案的位置变化规律，速度部分描述驾驶方案的速度变化规律，二者结合构成了完整的驾驶方案。通过驾驶方案模型与原始驾驶数据拟合来获取模型参数，模型参数一定程度上表征了驾驶习惯，即转弯工况下不同驾驶员或驾驶员群体转弯处习惯的的转弯速度和转弯半径，实现了转弯工况驾驶习惯的提取。　　本文重点研究了三个内容：　　第一、转弯工况下参数化的驾驶方案模型的建立。本文提出一个三段式模型，转弯入口处和出口处的两个直线段是为实施转弯的准备段，由交通任务所给定；圆弧段提取出转弯半径和转弯速度的大小，来代表人的习惯，不同的驾驶习惯会有不同的转弯半径和通过圆弧段的速度。转弯工况下的主要段是圆弧段，其余两个直线段是缓冲段，用于改变速度以适应转弯要求，达到期望的转弯速度。　　第二、驾驶方案模型参数的拟合。本文不仅要拟合上述的两个特征参量，同时要一起拟合出入口位置、入口方向、出口位置、出口方向、入口速度、和出口速度，而拟合参数中如入口速度和出口速度变化程度不明显，因此本文采用非线性最小二乘法进行拟合。　　第三、驾驶员驾驶方式模型初步探索。将单一驾驶员的驾驶数据拟合获取特征参数后，将圆弧半径和对应的圆弧速度作为二维数据进行聚类分析，通过聚类结果建立单一驾驶员驾驶方式模型，该模型可以反映出该驾驶员不同转弯工况下的各驾驶习惯占比。采用同样的方法对实验室驾驶员群体建立驾驶员群体驾驶方式模型，该模型反应的是实验室驾驶员群体的各驾驶习惯占比。　　通过实验验证，本文所建模型与实验数据拟合的拟合方差收敛，所建模型和拟合方法可行。采用本文建立的模型和参数辨识的方法，可获取本实验室驾驶员和驾驶员群体不同转弯工况下的驾驶习惯，应用于自动驾驶系统可以采用本论文辨识出的参数对实验室驾驶员或驾驶员群体针对其驾驶方式特点进行这一部分的个性化配置。
作者：	李文博
专业：	车辆工程
导师：	管欣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2020