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具有换道辅助功能的车辆自适应巡航控制

党睿娜  
【摘要】:自适应巡航控制(ACC,Adaptive Cruise Control)系统能够为驾驶员提供安全行车辅助并降低疲劳强度。但在接近前车工况下,常规ACC系统无法识别驾驶员的换道意图,而是继续保持与原始车道前车的跟车行驶,从而对换道行为造成阻碍,增加驾驶员对ACC系统的干预频率,降低系统适用性。针对上述问题,本文提出了具有换道辅助功能的ACC系统,以驾驶员换道特性分析为研究基础,综合周边多车辆信息对换道风险进行判断,采用模型预测控制理论设计多目标协调换道辅助ACC控制器,以动态驾驶模拟器为实验平台对系统性能进行验证。 为验证常规ACC系统需要增设换道辅助功能,并使换道辅助ACC控制器的控制性能更符合驾驶员换道需求,基于实车实验数据统计方法对驾驶员换道特性进行描述。分析接近前车工况下驾驶员的决策机制,研究换道车辆的状态参数、换道车辆与其行驶车道前车的车间状态参数的分布特征,并对驾驶员换道行为进行研究。 为建立换道辅助ACC控制器的安全工作前提,设计综合周边多车辆信息的换道预警方法。在设计换道预警系统整体结构的基础上,以安全跟车和紧急避撞为目的,分别对自车和周边多车辆之间的换道最小安全距离进行分析,引入驾驶风格系数,使预警时机符合驾驶员个体的风险判断水平。 针对换道过程中涉及的跟踪性、安全性和舒适性问题,提出基于模型预测控制理论的多目标协调换道辅助ACC控制算法。利用自车与原始车道和目标车道两辆前车的跟踪误差设计跟踪性能指标,考虑自车与周边多车辆之间的安全跟车距离设计安全性能指标,通过约束纵向加速度建立舒适性能指标。采用模糊逻辑方法建立跟车权重系数调节系统,实现换道过程中自车与两辆前车的协调跟踪。 为验证本文系统的有效性,以动态驾驶模拟器为实验平台,扩展其场景模拟效果和控制平台功能,设计九种换道工况,对换道辅助ACC系统和常规ACC系统进行对比实验。实验结果表明:本文设计的换道辅助ACC系统能够及时辅助驾驶员进行换道,实现换道过程中跟踪性、安全性和舒适性的综合优化。


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