考虑驾驶风格的智能汽车驾驶控制权切换与评价方法研究

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当今世界,以移动互联、大数据及云计算等技术为代表的新兴产业大力发展,以汽车为代表的传统制造业也逐步迈向“智能制造”进行转型升级,汽车从早期的单纯的机械结构的组合,到如今走上了电动化、智能化、网联化、共享化的道路。汽车在实现智能化后,其安全问题并没有消失,而是在存在形式上从驾驶员的错误操作、机械系统的故障等向智能系统的不完善、人机交互的不彻底等方向转移。在诸多不安全的因素中,驾驶控制权切换,尤其是驾驶员接管行为容易导致危险工况出现。国内外学者对驾驶控制权切换的研究尚处于起步阶段,主要从控制权切换的定义、分类、策略、影响因素等角度进行了多方面的研究。本文准备从驾驶风格的角度入手,通过用Carsim与Simulink软件联合仿真的方式,探究不同风格的驾驶员在面对控制权切换和接管时表现出的差异性,接着以控制权切换模拟实验的数据为基础,构建综合评价模型,参考多个层面的指标,对驾驶控制权切换行为进行合理的量化评价。本文主要研究内容如下:(1)行驶数据的采集与驾驶风格的分类:基于课题组的实验车及数据采集装置,搭建实验平台,由不同的驾驶员在实际道路上进行驾驶,并采集行驶数据,选取了13个能表征驾驶风格的多个特征参数,先用主成分分析法对数据进行降维处理,保留了5个主成分,再用K-Means聚类算法对数据进行分类,将驾驶风格分为激进型和稳健型两种。(2)典型工况下的驾驶控制权切换仿真实验:首先对需要进行驾驶控制权切换的场景进行了分析:一是存在功能问题,即车辆所面对的工况超出了智能辅助驾驶系统的操作设计域(ODD);二是存在功能安全问题,即智能辅助驾驶系统由于故障而导致了非预期的失效。然后使用Carsim和Simulink软件进行联合仿真,模拟在不同的工况下,两种驾驶风格的驾驶员分别接管车辆,并通过采取制动操纵进行避撞的实验。(3)构建驾驶控制权切换的综合评价模型:综合考虑工况危险性、操作冗余度、乘员舒适性以及可行性四个方面的因素,选取相应的评价指标,并基于层次分析法建立驾驶控制权切换的综合评价模型,对驾驶控制权切换进行有效的量化评价,为智能汽车的人机交互系统与驾驶控制权切换的设计提供一定的参考依据。
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