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基于EPS的车道保持辅助系统设计

汽车技术 2018年第8期 33-38页

作者：郭洪强陈慧陈佳琛同济大学上海201804

针对车道保持辅助系统与电动助力转向功能的集成问题,设计了一种车道保持辅助系统架构。车道保持辅助力矩与电动助力转向力矩相叠加,经EPS电机输出;电动助力转向功能始终开启,保证驾驶员可以随时介入转向。综合考虑车道线检测置信度、... 详细信息

针对车道保持辅助系统与电动助力转向功能的集成问题,设计了一种车道保持辅助系统架构。车道保持辅助力矩与电动助力转向力矩相叠加,经EPS电机输出;电动助力转向功能始终开启,保证驾驶员可以随时介入转向。综合考虑车道线检测置信度、跨道时间以及驾驶员操作状态等信息,设计了车道保持辅助系统的介入和退出策略。利用驾驶模拟器对该策略进行了测试,并通过道路试验验证了该系统的安全性和舒适性。

关键词：车道保持辅助电动助力转向人机交互

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视觉失效条件下车道保持辅助控制策略研究

汽车技术 2020年第8期 6-13页

作者：任泽凯郑继虎赵帅张鲁翟洋中国汽车技术研究中心有限公司天津300300 陆军军事交通学院天津300161

为保证车道保持辅助系统在视觉失效情况下能够顺利移交车辆控制权,利用目标车方位信息间接估算道路曲率,在纯追踪(Pure Pursuit)算法的基础上,参考车速和道路曲率,利用模糊控制器进行转向修正,并提出了车道保持指数用以评价车道保持性... 详细信息

为保证车道保持辅助系统在视觉失效情况下能够顺利移交车辆控制权,利用目标车方位信息间接估算道路曲率,在纯追踪(Pure Pursuit)算法的基础上,参考车速和道路曲率,利用模糊控制器进行转向修正,并提出了车道保持指数用以评价车道保持性能。构建了硬件在环(HIL)仿真测试平台,利用快速控制原型和某视觉感知系统分别对3种控制策略进行了4种测试场景下的硬件在环测试。测试结果表明,使用改进型Pure Pursuit策略的自车能够有效避免驶出车道,4种测试场景下平均车道保持指数为65.1%,较Pure Pursuit策略和转向盘保持策略分别提高73.9%和135.2%。

关键词：视觉失效控制策略功能安全车道保持辅助硬件在环

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基于模型预测控制的车道保持辅助系统

中国科技论文 2021年第10期16卷 1098-1104页

作者：林国庆韩龙飞逯超王睿希刘俊超长安大学汽车学院西安710064

为了提高车道保持辅助系统(lane keeping assist system,LKAS)跟踪道路中心线的精度,需要求出合适的前轮转角。在传统预瞄跟踪最优控制算法的基础上,提出一种基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的LKAS转向控制策略。该策... 详细信息

为了提高车道保持辅助系统(lane keeping assist system,LKAS)跟踪道路中心线的精度,需要求出合适的前轮转角。在传统预瞄跟踪最优控制算法的基础上,提出一种基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的LKAS转向控制策略。该策略将前轮转角的求解分为2个部分:基于预瞄跟踪最优控制算法,求解出驾驶员转向角;针对该算法的不足,构建车路模型,设计MPC控制器,求解所需的补偿转向角,从而得到合适的前轮转角。采用CarSim-Simulink联合仿真的方式验证所提控制策略的可行性,结果表明:在不同工况下,该策略均能进一步减小侧向位移偏差和航向角偏差,并能满足车辆转向系统自身的约束,具有较好的鲁棒性。

关键词：车道保持辅助模型预测控制补偿转向角联合仿真

基于ISO26262的车道保持辅助的功能安全概念设计

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2019年第3期38卷 135-142页

作者：王俊明周宏伟长安汽车股份有限公司智能化研究院重庆401120

目前功能安全标准ISO26262在汽车自动驾驶辅助系统设计过程中的应用,尤其是概念阶段的设计应用缺乏统一有效的方法。详细阐述了ISO26262标准第三部分概念阶段的内容和要求,包括相关项定义、功能安全周期启动、HARA分析和功能安全概念,... 详细信息

目前功能安全标准ISO26262在汽车自动驾驶辅助系统设计过程中的应用,尤其是概念阶段的设计应用缺乏统一有效的方法。详细阐述了ISO26262标准第三部分概念阶段的内容和要求,包括相关项定义、功能安全周期启动、HARA分析和功能安全概念,介绍了符合ISO26262标准进行概念阶段各部分设计的具体方法,以车道保持辅助(LKA)为例阐述详细的设计步骤和分析过程。此方法已应用于长安汽车部分自动驾驶辅助系统的功能安全概念设计,为其他自动化相关驾驶辅助系统开展功能安全概念设计提供了一定的方法指导。

关键词：车辆工程功能安全 ISO26262 车道保持辅助概念设计

考虑驾驶人驾驶习性的个性化车道保持辅助策略研究

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考虑驾驶人驾驶习性的个性化车道保持辅助策略研究

作者：李伟男吉林大学

学位级别：硕士

智能汽车车道保持辅助系统（Lane Keeping Assist,LKA）是一种典型的侧向智能辅助驾驶系统,集成车道偏离预警、车道保持辅助控制等功能,有利于减少交通事故、保障驾驶安全以及缓解驾驶人驾驶负荷,是目前应用较为广泛的汽车高级驾驶辅助... 详细信息

智能汽车车道保持辅助系统（Lane Keeping Assist,LKA）是一种典型的侧向智能辅助驾驶系统,集成车道偏离预警、车道保持辅助控制等功能,有利于减少交通事故、保障驾驶安全以及缓解驾驶人驾驶负荷,是目前应用较为广泛的汽车高级驾驶辅助系统（Advanced Driver Assistance System,ADAS）之一。然而目前的车道保持辅助系统缺少对驾驶习性多样的驾驶人的综合考虑,所以设计出来的车道保持系统难免会存在系统适应性不佳、驾驶人驾驶体验不良等问题,因此对驾驶人的个性化驾驶行为特性演变规律进行深入研究,以此为基础构建驾驶人差异化驾驶习性表征和辨识方法,进而在设计智能汽车车道保持辅助系统的过程中充分考虑复杂的驾驶人驾驶习性,构建能够满足不同驾驶人差异化需求的车道保持辅助系统,是未来智能汽车车道保持辅助系统的重点研究内容,也是实现个性化高级驾驶辅助和个性化无人驾驶的前提和基础。本文依托国家重点研发计划（编号:2016YFB0100904）、国家自然科学基金（编号:51775235）和吉林省自然科学基金（编号:20170101138JC）等项目,开展了考虑驾驶人驾驶习性的个性化车道保持辅助策略研究。建立基于实车的驾驶数据采集平台以实现对差异化驾驶习性的驾驶人的驾驶行为数据的有效采集;基于模糊聚类和随机森林算法建立驾驶人驾驶习性表征与辨识策略;基于车辆运动模型,设计智能汽车个性化车道偏离预警策略;构建车道保持人机协同控制框架,引入最优曲率预瞄模型求解使车辆位置回正的最优转向盘转角,基于模糊控制输出车道保持辅助系统的共驾系数;最后搭建驾驶人在环平台并设计仿真工况进行试验测试分析。本文主要研究内容包括以下四个部分:（1）驾驶人驾驶习性的表征与辨识利用RT3002＆RT-Range高精度组合导航系统、MicroAutoBox 1401、dSPACE ControlDesk、RTMaps等软硬件系统,基于实车搭建驾驶数据采集平台,设计典型试验工况并面向社会招募被测驾驶人,进而实现对被测驾驶人的驾驶行为数据的有效采集。利用模糊聚类算法将驾驶人聚类为保守型、一般型和激进型三种典型驾驶习性,最后采用随机森林算法搭建驾驶人驾驶习性辨识策略。（2）智能汽车个性化车道偏离预警策略基于实车驾驶数据训练驾驶意图辨识模型,在能够准确辨识驾驶人驾驶意图的基础上,构建基于车道偏离时间的车道偏离预警模型,综合考虑不同驾驶人的驾驶习性差异,基于统计学方法,设计个性化的车道偏离预警阈值以提高系统的适用性,从而满足差异化驾驶习性的驾驶人对车道偏离预警系统的个性化需求。（3）智能汽车个性化车道保持辅助策略为了尽可能避免车道保持辅助系统工作过程中的人机冲突,构建个性化车道保持人机协同控制框架,引入最优曲率预瞄模型求解使车辆跟踪理想轨迹的最优转向盘转角,针对三种不同驾驶习性的驾驶人,分别采用模糊控制器计算车道保持辅助系统的人机共驾系数,从而满足驾驶习性各异的驾驶人对车道保持过程中的安全性和舒适性的需求。（4）基于驾驶人在环平台的试验验证与分析搭建驾驶人在环平台,构建虚拟仿真场景并设计测试工况,分别对驾驶人驾驶习性辨识模型、驾驶意图辨识模型、个性化车道偏离预警策略以及个性化车道保持辅助策略进行测试验证,验证了所提出的考虑驾驶人驾驶习性的智能汽车个性化车道保持辅助策略的准确性、适用性和可实现性。

关键词：智能汽车车道保持辅助车道偏离预警个性化驾驶习性

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基于PreScan的车道保持辅助系统设计

基于PreScan的车道保持辅助系统设计

作者：胡云浩湖南大学

学位级别：硕士

随着车载传感器的普及和高精度地图的发展,作为无人驾驶汽车关键技术之一的高级驾驶辅助系统(ADAS)逐渐进入人们的视野。高级驾驶辅助系统利用车载传感器和高精度地图对行车时的实时环境信息进行分析、运算,采取预警或者主动控制的方式... 详细信息

随着车载传感器的普及和高精度地图的发展,作为无人驾驶汽车关键技术之一的高级驾驶辅助系统(ADAS)逐渐进入人们的视野。高级驾驶辅助系统利用车载传感器和高精度地图对行车时的实时环境信息进行分析、运算,采取预警或者主动控制的方式来确保行车的安全,已经成为各大高校与汽车主机厂、零部件商的研究热点。研究高级驾驶辅助系统不仅顺应汽车发展的潮流,更能有效的避免驾驶员的误操作,提高行车时的舒适性和安全性。本文主要对高级驾驶辅助系统的子系统车道保持辅助系统进行研究。首先,搭建了车辆的单轨运动学模型和动力学模型,随后根据Pacejka魔术公式搭建了汽车的轮胎模型。在动力学模型的基础上,开发了基于最优预瞄理论的路径跟踪算法和基于Pre View的速度跟踪算法。随后建立了基于Pre Scan/Carsim/Simulink的算法测试平台,测试结果表明,在直线路段或者小曲率路段,车辆能很好的跟踪目标轨迹,而当汽车车速过高或者经过曲率较大的路段时,车辆便不能很好的跟踪目标轨迹,甚至出现压两侧车道线,偏离车道等现象。为了提升预瞄算法的适用性,解决传统固定预瞄时间的预瞄算法对大曲率路段、高速路段适用性不足的问题。本文基于韩国汽车研究院的实验数据,采用插值拟合的方法,给出了与车速和道路曲率相匹配的预瞄距离。经过联合仿真平台的测试,不论是高速还是低速行驶,也不管道路的曲率是大是小,改进后的预瞄跟踪算法都可以很好的跟踪目标轨迹。最后,为了验证改进后的预瞄算法能否在硬件中运行,本文设计了PC运行Pre Scan场景,下位机d SPACE运行动力学模型Carsim RT,MSC控制器跑预瞄算法的硬件在环测试平台。硬件在环的测试结果表明,不论道路曲率的大小和车速的高低,改进后的预瞄算法在硬件中的通信延时控制在0.1s以内,嵌入式的预瞄算法在硬件中仍能很好的跟踪目标轨迹,既不偏离车道,也不压两侧车道线。

关键词：车道保持辅助预瞄算法路径跟踪 PreScan 硬件在环

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车道保持辅助系统主观评价方法的研究

中国新技术新产品 2022年第7期 120-122页

作者：沈青周天宏孔华锋黄晓向慧琳武汉商学院信息工程学院湖北武汉430056

当前对于车道保持辅助系统技术的测试研究主要集中于验证功能和性能等技术实现层面的客观测试。该文提出从用户驾乘体验视角出发,设计多维度评价指标对车道保持辅助系统进行主观评价的方法。以用户为中心的视角构建车道保持辅助系统主... 详细信息

当前对于车道保持辅助系统技术的测试研究主要集中于验证功能和性能等技术实现层面的客观测试。该文提出从用户驾乘体验视角出发,设计多维度评价指标对车道保持辅助系统进行主观评价的方法。以用户为中心的视角构建车道保持辅助系统主观评价模型,是对以往从车道偏离预警技术和车道偏离转向干预技术等技术实现视角进行客观评价的有效补充。经实车测试验证,该评价方法能有效评估用户使用车道保持辅助系统的驾乘体验,可为后续车道保持辅助系统技术的改进和优化提供参考。

关键词：车道偏离预警车道保持辅助主观评价用户视角

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基于模型驱动的车道保持辅助算法研究

基于模型驱动的车道保持辅助算法研究

作者：秦绍明湖北汽车工业学院

学位级别：硕士

随着电动汽车智能驾驶技术的发展,针对车辆偏离车道而设计的车道保持辅助(Lane Keeping Assistance,LKA)系统引起人们的广泛关注。LKA对驾驶人因分心和困倦等导致的车道偏离进行纠正,保证驾驶安全。本文以电动汽车为研究对象对车道保持... 详细信息

随着电动汽车智能驾驶技术的发展,针对车辆偏离车道而设计的车道保持辅助(Lane Keeping Assistance,LKA)系统引起人们的广泛关注。LKA对驾驶人因分心和困倦等导致的车道偏离进行纠正,保证驾驶安全。本文以电动汽车为研究对象对车道保持辅助算法展开研究,同时为了减少算法实现的工作量、提高开发效率,采用基于模型驱动的开发方法搭建算法模型并进行仿真验证,主要研究内容如下:(1)针对LKA的控制原理,设计了以车辆横向运动、纵向运动、横摆运动三个自由度为基础,同时利用轮毂电机驱动电动汽车四个独立可控轮毂的四轮回转运动构成的四个自由度,建立了七自由度的非线性电动汽车动力学模型,并设计对比试验验证模型的准确度。(2)分析比较现有车道偏离预警(Lane Departure Warning,LDW)算法的优缺点,然后基于模糊控制原理,分别建立了考虑不同风格驾驶员车辆跨越车道边界时间(Time to Lane Crossing,TLC)的动态TLC模型以及车辆偏离车道危险等级模型,构成双级串联的车道偏离模糊控制预警算法模型,在车辆发生偏离时对驾驶员发出预警。并通过Car Sim/Simulink联合仿真对偏离预警模型的准确度及合理性进行验证。(3)针对LDW系统发出偏离预警信号后驾驶员仍未修正方向、车辆仍存在驶出车道的情况,本文对传统滑模控制算法进行优化,对车辆横摆运动、横向运动分别建立姿态回路滑模控制律和位置回路滑模控制律,并利用Sigmoid函数分别对两个回路的滑模控制律进行优化,设计了Sigmoid函数优化的车道保持滑模控制算法模型,主动控制车辆使其回到原车道,并通过联合仿真试验验证了模型的准确性。(4)为了进一步验证车道保持辅助控制算法模型的性能,设计了与传统滑模控制LKA算法模型的对比试验,验证了本文所建车道保持控制模型的准确度和鲁棒性。试验结果表明:本文建立的偏离预警模型具有较高的预警率,且符合不同风格驾驶员的特征;本文建立的车道保持控制算法模型,相对传统滑模控制车道保持算法模型具有更好的控制效果和鲁棒性,且系统收敛速度相对更快,满足设计要求。

关键词：电动汽车车道保持辅助模糊控制滑模控制 Sigmoid函数

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基于LQR的车道保持辅助控制策略

安徽工业大学学报（自然科学版） 2022年第1期39卷 43-52页

作者：张义奇牛礼民朱奋田安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243032

为减少因车道偏离引发的交通事故,基于二自由度车辆模型,设计基于线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)的车道保持辅助控制策略。在侧向路径偏移和横摆角误差的基础上,增加侧向速度和横摆角速度为状态变量,采用LQR算法控... 详细信息

为减少因车道偏离引发的交通事故,基于二自由度车辆模型,设计基于线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)的车道保持辅助控制策略。在侧向路径偏移和横摆角误差的基础上,增加侧向速度和横摆角速度为状态变量,采用LQR算法控制系统达到稳定的同时,将车辆的状态通过CarSim反馈给控制器,使状态变量和控制输入构成的成本函数最小化,即以最小的代价控制方向盘转角,实现车辆跟随车道中心线行驶;在MATLAB/Simulink中搭建控制器,与CarSim进行联合仿真。结果表明,在不同车速及道路工况下,该控制策略均可有效减小控制误差,消除侧向偏移,且保证车辆在车道内稳定行驶,具有良好的鲁棒性和适应性。

关键词：车道保持辅助线性二次型调节器(LQR) 动力学 CarSim