驾驶员方向控制模型及在汽车智能驾驶研究中的应用

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　　【摘要】本文对于驾驶员方向控制模型及其在汽车智能驾驶研究中的应用进行了简要的探讨分析，从驾驶员本身的驾驶特征入手，构建起了相应的方向控制模型，通过开展实际的研究，我们可以发现模型能够很大程度上反映出驾驶员对于汽车行驶方向控制的实际水平，重视做好这一方面的研究，能够为后续智能驾驶工作的开展提供坚实的理论基础。
　　【关键词】驾驶员  方向控制模型  汽车智能驾驶  应用分析
　　一、驾驶员驾驶过程中的控制行为特性
　　（一）信息感知
　　驾驶员需要通过自我感觉以及其他方式获得汽车运行的信息以及道路交通的信息。例如，前方道路的宽窄、道路的平整度、是否存有障碍物、后面是否有行人通过等，驾驶员还可以通过车速表和路感来掌握汽车的运行速度和加速度等信息。通过这些信息能够更好地保障驾驶人员的安全驾驶。
　　（二）轨迹决策
　　驾驶员在获得一系列的驾驶信息之后，通过简单的分析，就能够做出汽车预期行驶轨迹的掌控。首先，驾驶员能够通过所掌握的信息对于汽车的运动状态进行调整，判定前方道路是否可以顺利通行，然后在头脑当中形成预期的轨迹点，通过自身的一些主观判断，包括对于所驾驶汽车的了解程度、驾驶经验的积累、个人的性格特征、驾驶的疲劳性等，在遵循交通法规的前提下，决策出理想的汽车预期轨迹点。
　　（三）操作校正
　　驾驶员依据决策所判定的理想轨迹虽然能够有效规避许多问题，在充分考虑到汽车本身的特性以及驾驶员反应的滞后性等因素的前提下，我们还需要对于理想轨迹进行适当的纠正，从而获得更具科学性和合理性的操作量，以此来制定合理的操作动作。
　　总体来说，我们可以将驾驶员的驾驶行为视为反复开展的信息感知、轨迹决策以及操作校正几个环节，确保汽车安全行驶至目的地。立足于这一基础之上，以驾驶员的行为特征为参考所构建起的智能驾驶系统，就是一个能够集合以上所说几大环节的自动化管控系统。
　　二、驾驶员方向控制模型的构建
　　（一）信息感知模型的构建
　　这一部分模型的构建应当重点对于汽车在驾驶过程当中如何收集和运用有效的驾驶信息进行研究。具体来说，主要包括如何运用先进的设备实现信息的采集，以及通过传感器获得汽车所在方位的信息。在获得足够可靠的道路交通信息以后，我们还需要依照实际情况对于所得信息进行处理，将其完全能够转化为对于汽车正常运行起到合理管控作用的参数信息。
　　（二）轨迹决策模型的构建
　　对于具备较为突出智能化特征的駕驶系统而言，轨迹决策模型的构建应当充分考虑到整体轨迹决策以及部分轨迹决策两大环节。所谓整体轨迹决策，简单来说，就是指驾驶员依据当前阶段已经完成的驾驶任务以及已有的交通环境地图构建起相应的具有参考性质的行驶路线。举例来说，我们可以依照出发地到目的地之间距离的长短等约束性信息来做出整体行驶路线的制定。部分轨迹决策则是指在立足于整体轨迹决策的基础之上，所形成的能够感知到的局部交通环境信息，包括驾驶员行驶区域的实际情况，从而有针对性地制定出汽车处于当前阶段下的行驶轨迹。针对这一问题，我们需要对于驾驶员依据前方道路信息决策出的轨迹情况进行深入的分析，并通过仿真计算的方式对于行驶轨迹的可靠性进行判定。值得注意的是，想要充分了解已经构建起的轨迹情况，是否具备可靠性，我们就需要构建起相应的模型决策评价指标以此为依据，进行对比分析。通过充分掌握可行汽车预期轨迹点的待决策情况，能够帮助相关研究人员对于不同方向盘转角轨迹的决策点以及汽车的实际运行状态进行掌握。通过构建起与之相关的模糊决策评价指标，能够在已有的决策集合当中选出最具实用性和可靠性的决策方案。
　　为实现全方位的把控，我们还需要对于道路的特征情况以及驾驶员本身的身体素质情况进行把控，分别构建起驾驶安全性指标模型和驾驶轻便性指标模型。在驾驶安全性指标这一方面，我们主要以驾驶员对道路实际情况的判定作为基础指标，具体包括道路的宽窄情况以及道路的曲折情况等。一般来说，驾驶员在驾驶汽车时，通常会先保证汽车能够行驶于路面之上，尽可能的居中，不要过于贴近两侧边界。如果道路的路面相对宽阔，那么则意味着预期轨迹的选择区域也会随之增大，此时驾驶员对于驾驶的安全性的重视程度会相对于在狭窄路面上进行驾驶时较差。而道路的曲折情况则会对于驾驶员汽车航向角的考虑产生影响，大多数时候驾驶员都会通过努力使汽车的航向角与道路的曲折变化情况保持一致。依据上述分析，我们可以构建起较为完备的行驶安全性指标。在驾驶轻便性这一方面，作为驾驶人员通常较为厌烦进行复杂的操作，会尽可能的在可靠驾驶的前提下减少驾驶操作，从而最大程度上削弱驾驶负担。通过对于驾驶负担这一方面的因素进行考虑，我们可以将其转化为驾驶轻便型目标。方向盘转动的次数越少，对于驾驶人员来说，驾驶工作的压力越轻;反之，如果方向盘频繁转动则意味着驾驶员所承担的驾驶压力越繁重。以此为依据便能构建起相应的轻便性指标模型。
　　（三）操作校正模型的构建
　　在进行这一部分的模型构建时，我们主要需要借助驾驶员预瞄最优曲率模型的作用。通常情况下驾驶员所遵循的汽车行驶轨迹与预期轨迹越相符合，则意味着汽车预期轨迹点所对应的理想轨迹更具可靠性。与此同时，为了避免因驾驶员反应时间差和汽车运行反应滞后所造成的判定误差问题，我们还需要在获得理想的最优侧向加速度之后，重新串联一个微分校正环节模型。
　　由于车辆在行驶于不同路况时，驾驶人员所给定的驾驶操作反应会有所不同，因此在较短的时间内，我们难以实现对于全部路况情况下驾驶员方向控制模型的构建。于是我们提倡能够充分考虑到常规道路的实际条件情况，构建起具备较为突出普遍性的数字仿真模型，从而为汽车智能驾驶研究工作的开展起到一定的辅助性作用。
　　参考文献：
　　[1]管欣，驾驶员方向控制模型及闭环驾驶安全性预测方法的研究[D].长春：吉林工业大学，1992.
　　[2]高振海，驾驶员确定汽车预期轨迹的模糊决策模型[J].吉林工业大学学报（自然科学版），2000，30（1）：7-10.
　　[3]高振海，管欣，郭孔辉，驾驶员方向控制模型及在汽车智能驾驶研究中的应用[J].中国公路学报，2000.
　　[4]解炬，基于转向和车速综合控制多目标评价的智能汽车驾驶员模型研究[J].江苏大学，2018.
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