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原文传递一种智能汽车的人机共驾型车道保持辅助方法

专利名称：	一种智能汽车的人机共驾型车道保持辅助方法
摘要：	本发明涉及一种智能汽车的人机共驾型车道保持辅助方法，属于智能汽车的驾驶辅助技术领域。本发明适用于具有线控转向或主动转向装置的智能车辆平台，将驾驶员的方向盘转角输入和控制器的期望转向输入以线性加权的形式进行融合，实现了一种人机共驾模式的车道保持辅助功能。该发明中，控制器的期望转向输入通过对参考轨迹的跟踪控制算法计算得到。考虑到驾驶员在动态交通环境中的期望轨迹存在时变特性，该发明中的系统参考轨迹可在满足安全约束的条件下，根据驾驶员的方向盘操作进行实时调节，有效提升了车道保持辅助系统的舒适性和安全性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	清华大学
发明人：	李升波;成波;李仁杰;李克强;王文军;刘征宇;王建强;罗禹贡;杨殿阁
专利状态：	有效
申请号：	CN201810988401.0
公开号：	CN109177974A
代理机构：	北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201
代理人：	廖元秋
分类号：	B60W30/12(2006.01)I;B;B60;B60W;B60W30
申请人地址：	100084 北京市海淀区清华园1号
主权项：	1.一种智能汽车的人机共驾型车道保持辅助方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)求解智能汽车的实际方向盘转角输入uk：A：当智能汽车的转向系统为线控转向系统时：利用下式计算智能汽车的实际方向盘转角输入uk：uk＝λDuD,k+λAuA,k,λA,λD≥0且λA·λD≠0其中，uk是k时刻智能汽车的实际方向盘转角输入，由智能汽车控制器驱动线控转向系统的底层伺服转向机构产生，uD,k是k时刻驾驶员的方向盘转角输入，由智能汽车控制器通过方向盘转角传感器进行实时观测得到；uA,k是k时刻智能汽车控制器根据智能汽车的状态和参考轨迹，利用特定轨迹跟踪方法计算得到的期望方向盘转角输入，λD和λA分别为驾驶员和控制器的控制权重，要求非负且不同时为0，λD和λA由人为进行设置，不同的λD和λA对应不同程度的车道保持辅助功能；B：当智能汽车的转向系统为主动转向系统时：利用下式计算智能汽车的实际方向盘转角输入uk：其中，为k时刻智能汽车控制器利用主动转向系统在驾驶员方向盘转角上叠加的方向盘转角补偿量，u_D,k‑1为k‑1时刻智能汽车控制器所观测的驾驶员方向盘转角，由智能汽车控制器通过方向盘转角传感器进行实时观测得到；其余符号定义与上述步骤(1)的A部分相同；(2)将智能汽车控制器的参考轨迹定义为一系列空间路径点，根据空间路径点相对于车道中心线的横向位移表示智能汽车车道保持参考轨迹，具体过程如下：(2‑1)在智能汽车当前行驶车道的中心线上选取离车辆质心C最近的一个点，作为基准参考点O；(2‑2)从基准参考点出发，沿车道中心线以车辆速度U与控制采样时间T的乘积为距离等间距采样第1个参考点O1、第2个参考点O2……第N个参考点ON，如图1所示。将车道中心线在第i个参考点Oi处的曲率记为ρk+i\|k，设定车道向左弯时曲率为正，车道向右弯时曲率为负，1≤i≤N，N为规划智能汽车控制器参考轨迹时的预瞄长度，由人为设置；(2‑3)对于车道中心线上的第i个参考点Oi，取垂直于车道中心线在该参考点的切线方向且离参考点横向距离为Δyk+i\|k的轨迹点Pi，作为智能汽车控制器的第i个车道保持参考轨迹点，智能汽车控制器的参考轨迹由一系列相对于车道中心线的横向位移Δyk+i\|k表示；(2‑4)利用下式表达智能汽车控制器的车道保持参考轨迹：Rk＝[αρ,kρk+1\|k+ey0,k,αρ,kρk+2\|k+ey0,k,…,αρ,kρk+N\|k+ey0,k]其中，Rk为一个N维向量，向量中的第i个元素表示第i个参考轨迹点Pi距离车道中心线的横向位移Δyk+i\|k，ρk+i\|k为k时刻第i个参考点Oi所对应的车道中心线曲率，αρ,k为待定参数，表示k时刻的参考轨迹比例系数，ey0,k为待定参数，表示k时刻的参考轨迹平移系数；(3)实时求解上述步骤(2)中的车道保持参考轨迹表达式中的待定参数αρ,k和ey0,k并调节智能汽车控制器的车道保持参考轨迹：(3‑1)初始化时，设k＝0，记α_ρ,k和e_y0,k的初始值分别为α_ρ,0和e_y0,0，并设定比例系数α_ρ实时调节的上下界为和设上述待定参数α_ρ的参数调节学习率设上述待定参数e_y0的参数调节学习率初始化完毕后，设k＝1并进入步骤(3‑2)；(3‑2)设定一个驾驶员方向盘转角输入阈值ucrit，对当前驾驶员的方向盘转角输入进行判断，若当前驾驶员的方向盘转角输入大于阈值ucrit，则进行步骤(3‑3)，若若当前驾驶员的方向盘转角输入小于或等于阈值ucrit，则令参考轨迹待定参数αρ,k和ey0,k保持不变，并利用步骤(2‑4)中的公式计算智能汽车控制器的车道保持参考轨迹，使k＝k+1，在下一控制周期重复本步骤；(3‑3)利用下式计算参考轨迹平移系数e_y0实时调节的上界和下界其中，和分别为车辆质心在当前车道可行驶区域的最大横向位移和最小横向位移，根据车道线和障碍物位置信息确定，为当前行驶车道的平均曲率，取ρ_k+1\|k,…,ρ_k+N\|k的平均值；(3‑4)利用下式计算并更新参考轨迹比例系数αρ：其中，u_D,k为k时刻驾驶员的方向盘转角输入，为当前行驶车道的平均曲率，是比例系数α_ρ的参数调节学习率，和分别为比例系数α_ρ实时调节的上下界；利用下式计算并更新参考轨迹平移系数ey0：其中，是平移系数e_y0的参数调节学习率，和分别是平移系数e_y0实时调节的上下界；利用步骤(2‑4)中的公式计算智能汽车控制器的车道保持参考轨迹，设k＝k+1并在下一控制周期返回步骤(3‑2)，实现智能汽车的人机共驾型车道保持辅助。
所属类别：	发明专利