基于EPS系统的人-车-路闭环车道保持辅助系统的研究

摘要

近些年来，道路交通安全问题变得越来越严重。车道保持辅助系统是汽车安全系统的重要组成部分，能够很好的解决汽车在高速道路因无意识操作或是疲劳驾驶而导致的车道偏离事故隐患。然而传统的建模仿真研究往往只是把汽车作为一个在道路上行驶的孤立个体，并没有很好的考虑驾驶员的操作特性。针对这种情况，论文以车道保持辅助系统作为切入点，研究了考虑人-车-路闭环特性的车道保持辅助系统的相关性能和关键技术。
　　论文首先对驾驶员模型进行了研究，并结合实际驾驶情景将驾驶员模型分为预瞄部分和转向操作部分。通过相关跨学科的生理学知识，提出了一种能反应驾驶员转向行为特性的操作模型，对其相关模块进行了仿真分析。并且在课题组原有工作的基础上搭建了硬件在环仿真实验平台，选取实验员进行了模拟驾驶台架实验以验证建立的驾驶员模型。建立了车道保持时间-空间联合决策算法，以判断汽车是否有偏离车道的危险，并确定辅助转向工作区间。提出了一种基于电动助力转向系统（Electric Power Steering，EPS）的变助力辅助转向控制策略，能根据驾驶员的操作趋势判断辅助转向工作模式，利用EPS系统提供相应的变助力转矩，以达到辅助转向的效果。最后利用Carsim和Matlab/Simulink软件搭建了联合仿真平台设置了车道保持典型工作场景，对所提出的基于EPS系统的人-车-路闭环车道保持辅助系统进行了仿真试验。
　　论文通过硬件在环台架试验进行了三组模拟驾驶试验，试验对比结果表明所提出的驾驶员操作模型能够较好的反应驾驶员的实际操作特性。另外通过对车道保持辅助系统的仿真实验，表明所提出的系统在考虑真实驾驶员操作特性的情况下也能起到较好的辅助作用，辅助转向控制策略能够在正常操作时提供更大助力提高转向轻便性，在误操作时能够提供比平常更小的助力提醒驾驶员，同时延缓错误操作，能起到较好的车道保持效果，减少事故的发生。

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 车道保持辅助系统的研究现状

1.2.2 驾驶员模型的研究现状

1.3 研究内容与结构安排

第2章 驾驶员模型的建立

2.1 驾驶员预瞄模型

2.1.1 驾驶员预瞄模型的基本理论

2.1.2 驾驶员预瞄模型的研究和建立

2.1.3 驾驶员预瞄模型的验证与参数影响分析

2.2 考虑神经肌肉动态性的驾驶员转向操作模型

2.2.1 神经肌肉系统介绍

2.2.2 驾驶员转向操作模型建立

2.2.3 驾驶员操作模型的验证和参数影响分析

2.3 本章小结

第3章 基于硬件在环的驾驶员模型验证实验

3.1 硬件在环仿真实验平台结构与原理

3.1.1 实验平台硬件构成

3.1.2 实验平台软件构成

3.2 硬件在环仿真实验验证

3.2.1 实验布置

3.2.2 仿真实验对比

3.2.3 实验结果分析

3.3 本章小结

第4章 基于EPS的车道保持辅助系统控制策略

4.1 车道保持辅助系统的组成

4.1.1 信息获取模块

4.1.2 车道保持决策算法

4.1.3 人机交互接口

4.1.4 辅助转向控制策略与执行机构

4.2 车道保持辅助系统总体结构

4.3 车道保持辅助系统仿真与分析

4.3.1 驾驶员误操作情景

4.3.2 驾驶员正确操作场景

4.4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢