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《吉林大学》 2016年
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基于EPS的车道保持辅助控制算法设计与实验验证

于立娇  
【摘要】:近年来汽车主动安全引起专家学者和消费者的广泛关注,即在车辆有发生危险的趋势时采取措施避免危险发生。驾驶员辅助系统(Driver Assisted System,DAS)是典型的汽车主动安全技术之一,包括车道保持辅助系统(Lane Keeping Assisted System,LKAS)、自动泊车辅助系统和倒车辅助系统等。LKAS是针对驾驶员因瞌睡、接打电话、与乘员聊天等导致注意力分散而未控制车辆致使其偏离车道而设计的一种DAS子系统,保证车辆在车道内安全行驶。本文结合国家自然科学基金项目“基于驾驶员特性的新型线控转向系统控制机理和评价方法研究”(编号:51575223),在充分研究国内外LKAS相关研究和科研成果基础上,建立包含驾驶员类型的车道偏离预警算法和基于电动助力转向(Electric Power Steering,EPS)系统的LKAS主动控制算法,并通过Car Sim与Matlab/Simulink联合仿真实验和硬件在环试验台实验验证预警算法和主动控制算法的有效性,本文主要研究内容如下:(1)针对LKAS预警算法精度有限导致LKAS误警率较高的问题,本文结合驾驶员类型的多样性建立多模式跨道时间(Time to Lane,TLC)算法和多模式基于未来偏移距离(Future Offset Distance,FOD)算法,针对不同算法适用工况不同和单一算法难以覆盖全部偏离工况的问题,提出联合预警算法以适应各种偏离工况,并进行Car Sim与Matlab/Simulink联合仿真实验验证联合预警算法的准确性。(2)针对LKAS预警和主动控制可能与驾驶员驾驶意图相冲突的问题,本文建立驾驶员操作状态辨识模型判断驾驶员的驾驶意图,根据转向盘力矩信号和转向灯信号判断车辆有偏出车道的倾向时,驾驶员是否在主动控制车辆,尽量减少发生驾驶员期望外的预警,避免频繁误警引起驾驶员反感。(3)针对LDWS预警未引起驾驶员注意导致其未及时采取修正操作的问题,即预警后车辆依然存在偏出车道的危险,本文建立基于EPS的LKAS主动控制算法,其工作原理是驾驶员模型根据车辆真实侧向位置和理想侧向位置间的偏差得到LKAS主动控制车辆的转向盘目标转角,EPS系统根据该目标转角控制转向系统实现纠正车辆轨迹的目的。为验证LKAS主动控制算法的准确性,进行Car Sim与Matlab/Simulink联合仿真实验,并为后续的硬件在环试验台实验提供理论基础。(4)为进一步验证驾驶员在环时LKAS预警算法和主动控制算法的有效性,本文改造课题组电控转向仿真试验平台,建立基于EPS的LKAS硬件在环试验台,采用d SPACE实时仿真平台DS1006和Car Sim RT/Simulink/Control Desk组成软件联合仿真环境,参考智能辅助驾驶系统测试相关标准,针对LKAS功能和适用场合设计实验工况,在Control Desk环境下实时调试LKAS预警算法和主动控制算法参数,验证LKAS预警算法和主动控制算法的有效性。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U463.6

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