基于自然驾驶数据的跟车场景潜在危险估计模型

基于知识的汽车驾驶员座椅布置系统

2003065 基于知识的汽车驾驶员座椅布置系统 任金东　葛安林　黄金陵 (吉林大学,长春　130025) [摘要]　在对多种驾驶员座椅布置方法进行分析的基础上,提出了在汽车布置设计过程中更为实用的布置方法,并且在CA TIA 软件平台上研制了一个基于知识的汽车驾驶员座椅布置系统。 叙词:基于知识,座椅布置,驾驶员 Research and Development of a Knowledge 2based Automotive Driver ’s Seat Arrangement System R en Jindong ,G e Anlin &H uang Jinling Jili n U niversity ,Changchun 130025 [Abstract]　Based on the analysis of different ways of packaging ,a more applicable method for determining the position of driver ’s seat during car 2body design is presented.And a knowledge 2based automotive driver ’s seat arrangement system is developed on the CA TIA software platform. K eyw ords :K now ledge 2based system ,Seating arrangement ,Driver 原稿收到日期为2002年9月2日,修改稿收到日期为2002年10月28日。 1　前言 在以人为中心的车身内部布置中,座椅的布置对驾驶员的安全性、坐姿舒适性、视野、操作方便性以及驾驶室内部空间具有重要的影响,在车身内部布置中占有极为重要的位置。 座椅的布置主要是确定H 点的位置和行程,以及设计合理的座椅调节方式及其调节轨迹。由于座椅位置的影响因素多,各因素之间互相影响,其空间关系又不易表达,座椅布置一直是一个比较复杂的问题。国外的汽车公司、高校和研究机构都在研究寻求方便实用的布置方法。 2　座椅布置方法 211　SAE 适意线法[1] 早在1985年,SAE 就推出了SAE J 1517标准,用来确定满足一定百分位的驾驶员H 点的位置。在SAE J 1517中推荐了不同百分位的一组适意驾驶 位置时H 点的位置线,其中每一条曲线都表征了H 点位置与定位参考点之间的水平和垂直方向的位置关系。A 类车的适意H 点高度z 与H 点相对定位参考点水平方向的距离x 呈二次非线性关系;对于B 类车,z 与x 呈线性关系。图1给出了A 类车的一图1　A 类车SA E 适意 H 点位置线组SA E 适意H 点位置线。给定不同百分位的H 点高 度就能够得到最后、最前以及其它百分位的设计H 点,座椅的行程和升程可 根据最后和最前H 点来确定。 SAE 适意线是根据早先的美国人体数据,经统 计分析之后得出的,对于不同时代、不同国家的人体 统计数据不一定适用;求对应某一百分位的H 点时只能得到一个点,灵活性较差。同时,SAE 适意线法没有将目标驾驶员群体的统计特性,尤其是国别、身材、男女比例、百分位等作为参数,使得此方法不宜作为一个通用的方法,针对任意给定的驾驶员目标人群都适用。SAE 适意线比较适合于在从内到 2003年(第25卷)第3期 汽　车　工　程 Automotive Engineering 2003(Vol.25)No.3

汽车驾驶员模型的研究现状及发展趋势

汽车驾驶员模型的研究现状及发展趋势 发表时间：2018-10-26T10:16:11.367Z 来源：《防护工程》2018年第17期作者：芦学新[导读] 汽车驾驶员模型是对驾驶员操纵汽车的行为的数学表达，是一个复杂的控制系统 河南省许昌市公路管理局河南许昌 461000 摘要：汽车驾驶员模型是对驾驶员操纵汽车的行为的数学表达，是一个复杂的控制系统。驾驶员的操纵行为包括对信息的感知、综合、判断、推理、决断，最后通过神经肌肉的反应产生汽车所需要的方向控制、驱动控制、制动控制等操纵力。操纵行为具有很强的随机性、自适应性、离散性和时变性。本文分析了汽车驾驶员模型的研究现状及发展趋势。 关键词：汽车驾驶员；模型；发展趋势； 随着汽车保有量的增加, 交通事故频繁发生, 交通安全日益受到关注。而绝大多数事故又与驾驶员操纵有关 , 若能采用先进的控制技术取代人对车辆的部分或全部控制, 将有利于减少交通事故的发生, 驾驶员模型的研究正是基于此而进行的。 一、汽车驾驶员模型的研究现状 1.基于人—车—环境闭环系统汽车操纵稳定性的驾驶员模型。该类模型最初初期主要集中于汽车方向控制的驾驶员模型研究。随着研究的深入，逐渐形成了基于汽车稳定状态下，汽车方向和速度联合控制为中心的研究。该模型主要应用于人—车—环境闭环系统汽车操纵稳定性的研究与评价、智能车辆与汽车安全等技术研究。20 世纪中期以来，各国研究学者相继提出许多不同种类的驾驶员模型。根据是否具有预瞄环节，这些模型可分为补偿驾驶员模型和预瞄驾驶员模型；根据研究方法不同，可以将这些模型大致分为基于传统控制、模糊控制、神经网络控制、模糊—神经网络控制、自适应控制等理论建立的驾驶员模型。其中，具有预瞄功能的模糊控制、神经网络控制、模糊—神经网络控制以及自适应控制等驾驶员模型，代表着当前该类驾驶员模型研究的最高水平。对驾驶员校正环节采用模糊控制，建立了自调整因子的加速度反馈模糊控制驾驶员模型。该模型不需要知道汽车系统精确的传递函数，而是采用模糊逻辑推理直接模拟人的操纵过程来进行控制。仿真结果表明，所建立的模糊控制驾驶员模型很好地描述了驾驶员的方向控制行为，为人—车—路闭环系统的进一步研究和智能车辆自动驾驶控制提供了可行的路径。五层全网络化模糊—神经网络驾驶员模型，此模型的输入、输出层分别为1 层和5层，代表非模糊变量x=（x1，x2，x3）和y。输入变量x 经输入层1 到达2 层后被转变成了模糊变量上相应的隶属函数。隶属函数的选取中笔者采用了梯形隶属函数法；第3 层是规则基础层，第4 层是结果层，这两层合起来即相当于模糊控制中的模糊推理，形成规则库，其原则为：If A and B then C。第5 层是反模糊化层，采用加权平均法。模糊-神经网络充分利用了模糊推理的结构原理，但在具体的模糊化、模糊推理及反模糊化的过程中，却采用的是神经网络自学习的思想来确定每个步骤的权系数，消除了一般模糊控制中模糊规则建立时专家经验不足和精度不够的局限。此外，一些学者针对某些特定的车型和道路，建立了针对性相对较强，且具有预瞄功能的各种驾驶员模型，对处理某些特殊情况的驾驶员模型做了一定的研究。 2.基于智能交通系统的驾驶员行为模型。驾驶员行为研究内容主要包括：驾驭的表现特性、表现与心理和生理的能力或完成驾驶任务能力的关系以及表现与驾驶员卷入事故频率之间的关系。随着交通科技的进步，驾驶员因素及其所起的作用被广泛认为是智能运输系统成功发展的关键。进入二十一世纪以来，驾驶员行为模型研究已成为一个新的研究热点。目前驾驶员行为模型主要分为跟驰模型和换道模型两类，各国学者也分别运用神经网络、模糊控制以及自适应控制等理论建立了不少具有实际意义的模型，为智能交通系统的建立提供了理论基础。 一是跟驰模型。车辆跟驰状态下驾驶行为的研究对于交通流微观模拟、驾驶员诱导系统、车辆自动巡航系统等具有重要意义。通过真实交通环境下的驾驶员实验获得了稳定跟车状态数据，并利用Kalman 滤波器对数据进行了处理和估计。设计了以BP 神经网络为核心的车辆模型与驾驶员模型集成式的模型结构，该模型以前车速度为输入，通过两层结构的BP 前馈式神经网络模拟驾驶员基于车辆运动状态对车辆的控制结果，输出为车辆的加速度。该模型通过训练后，在前车较大的速度范围内反复加减速行驶进行仿真，得出模型能够较好响应前车的速度变化，稳定地跟车行驶。在对驾驶员认知过程详细分析之后，根据因子分析方法提取了车辆跟驰影响因素，建立了车辆跟驰过程中驾驶员认知结构模型和基于驾驶员认知过程的车辆跟驰模型，通过仿真对模型进行了验证。二是换道模型。驾驶员选择换道的动因一般为车辆行驶速度达不到驾驶员的最低期望速度或者超出了驾驶员心理期望值。期望速度是在特定条件下驾驶员的心理期望而产生的。一般而言，期望速度与道路等级以及交通状况、车辆性能、驾驶员性格等各种因素有关。基于车辆纵横向动力学的耦合模型，依靠车载传感器获得车辆横摆角速度信息，研究了自动化功率系统车辆换道纵横向耦合控制策略，并进行仿真。仿真结果表明应用其控制规律，车辆在纵向速度变化的情况下能够良好跟踪期望换道轨迹。此外，还有一些学者从不同角度建立了驾驶员行为模型。 二、发展趋势 1.复合型驾驶员模型的研究。上述驾驶员模型从不同研究角度划分，分别从不同的侧面反映驾驶员驾驶汽车过程中的一些性能、行为。而一个实际的驾驶员应该能够根据车况、路况以及其他环境因素，按照一定的操作规范安全、平稳驾驶汽车，并且在一定驾驶时间后会在感觉、判断、动作上出现疲劳症状。所以，驾驶员模型也应该具备以上特征，也就是说需要综合研究驾驶员的各种行为、性能来建立复合型驾驶员模型。目前也有一些文献对复合型驾驶员模型进行了初步探索，提出以闭环系统驾驶员模型和驾驶员行为模型以及驾驶员行为模型和疲劳模型的“混合型”驾驶员模型。但这些文献的研究内容主要是在侧重某类驾驶员模型研究的基础上加上另外一类驾驶员的某些特性，还不能从整体上集中反映驾驶员应有的全部特性。因此，能够全面反映驾驶员对道路、汽车、环境的心理和生理感受，采用生理心理学、认知心理学、协同运算方法深入研究人对外界信息的获取、加工、贮存、使用等认知过程、心理过程及做出的行为，并对这一过程链进行抽象，再结合人机工程学、交通工程学、交通流理论、控制理论研究驾驶员的操纵行为及能力，建立多源信息协同认知的复合型驾驶员模型应该是今后驾驶员模型的主要发展方向之一。 2.特殊驾驶员模型的研究。针对不同类型汽车的某些特殊行驶状态，尤其是汽车处于危险情形，研究驾驶员应该做出的操纵行为，并建立驾驶员模型，并将研究结论用于汽车的自动驾驶中，将会显著地提高汽车安全性能，减少交通事故的发生。故特殊驾驶员模型也是一个主要研究的方向。

汽车驾驶员模型建立

汽车驾驶员模型建立 【摘要】根据预瞄最优曲率理论及模糊控制理论，利用Matlab/Simulink软件建立模糊PID控制驾驶员模型，并引入对驾驶员预瞄时间的控制，分析预瞄时间函数对轨迹跟踪效果的影响，从更广的方面研究驾驶员的特性。通过仿真与实车实验证明，所建立的驾驶员模型具有较高的准确度，能够较好的拟合车辆的行驶轨迹，其操作特性与真实驾驶员较为接近。 【关键词】驾驶员模型；模糊PID控制；预瞄时间函数 1.引言 驾驶员模型是个复杂的控制系统，它包括方向控制、驱动控制、制动控制等，其中方向控制是驾驶员模型研究的核心。自上世纪中期以来，基于传统控制理论、模糊控制理论、神经网络控制理论等，人们先后提出了各种驾驶员控制模型。Ashkens I I and Me Ruer D t提出的Crossover模型用来估计有扰动闭环控制系统的稳定性，但不适用于快速驾驶[1]。MarAdam C C提出了一种可以投入到实际应用工程中更灵活、有效的模型，但这些研究结果也存在弊端，表现在预瞄的固定时间无法适应车速的变化，导致预瞄的距离不确定[2]。郭孔辉院士于1982年提出了预瞄跟随系统理论[3]，认为驾驶员的决策分为预瞄阶段和补偿跟随阶段，其驾驶员的校正环节依赖于汽车动力学模型，对整车方向控制至关重要。 上述这些驾驶员模型都是建立在传统控制理论基础上，通过大量的试验或仿真确定汽车的传递函数，然后再根据汽车的动力学传递函数特性来确定驾驶员模型。然而，对于汽车这种复杂的被控对象，不易建立精确的传递函数，并且在现有试验条件下通过系统辨识建立的传递函数同样存在精度低的缺点，甚至不可被用于驾驶员模型，不能满足车辆控制。模糊逻辑能比较好的解决无法建模的复杂问题，分析问题时更加符合人的要求。因此，本文在建立可调预瞄时间函数的同时，建立模糊PID控制驾驶员模型，将驾驶员的校正环节与汽车动力学模型分开分析。 2.驾驶员模型建立 2.1 道路偏差 驾驶员对汽车方向的控制源于预瞄点处道路偏差[4]的存在，在0时刻，汽车从大地坐标系原点处以速度开始做平面行驶，汽车沿大地坐标系X轴方向的速度为Vx，沿Y轴方向的速度为Vy，则在任何时刻： 图1是车辆行驶轨迹偏差示意图。 2.2 驾驶员模糊PID控制器设计

驾驶员道路认知特性模型_魏朗

收稿日期:2005-07-01基金项目:GM 中国科学研究基金项目(50222206)作者简介:魏　朗(1957-),男,四川成都人,长安大学教授,博士,从事交通安全研究. 驾驶员道路认知特性模型 魏　朗,周维新,李春明,高丽敏,代素珍 (长安大学交通部人-车-环境系统安全重点实验室,陕西西安　710064) 摘　要:为了提供驾驶员车速控制模式建模所需的试验数据依据和评语隶属函数,采用模糊集合原理和模糊统计试验分析方法,研究了车辆驾驶员对道路结构和交通环境因素的安全性认知与评价 思维过程。在实测226处国道二级公路典型路段道路结构数据基础上,根据对131处路段样本评价试验后得到的1785组有效“专家”认知评语数据,得出了基于0.2-截集的各认知评语非零集和基于0.8-截集的各认知评语确定集,建立了车辆驾驶员对国道二级公路道路结构和交通环境要素的安全性模糊评价评语模糊子集和模拟计算模型。关键词:交通安全;驾驶员;安全性认知;模糊统计试验中图分类号:U491.254 文献标识码:A Driver perception model for road structure parameters Wei Lang ,Zho u Wei -xin ,Li Chun -ming ,Gao Li -min ,Dai Su -zhen (K ey Labor atory fo r Driver -Vehicle -Enviro nment System Safety o f M inistry of Communicatio ns ,Chang 'an Univ ersity ,Xi 'an 710064,China ) A bstract :In o rder to pro vide drive r the basis ex periment data and the evaluatio n subo rdination functions that are needed in speed -contro lling model ,the driver thinking evaluatio n procedure and safety perceptio n to road structure and traffic environment w ere studied by fuzzy se t principle and fuzzy sta tistic ex periment analy sis metho d.The ro ad structure param eters of 226highw ay sec -tions w ere obtained from typical second -class highw ay sections of national roads ,1785g roups of driver effectiv e perceptio n data o f 131highw ay sections w ere obtained from specialists 'appraising e xperiment ,the nonzero -sets of perceived com ment collectio n based o n 0.2-cut sets and the cer -tain -sets based o n 0.8-cut sets w ere set up ,the simulation m odel and fuzzy com ment subsets of driver safety perceptio n to seco nd -class highw ay structure and traffic enviro nment w ere put fo r -w ard.3tabs ,1fig ,8refs. Key words :traffic safe ty ;driv er ;safety perception ;fuzzy statistic analy sis ex periment Author resume :Wei Lang (1957-),male ,PhD ,professor ,86-29-82334471,qch _1@https://www.docsj.com/doc/976748607.html,.ch. 0　引　言 车辆驾驶员能够感受到的道路结构要素是一个由道路横断面、纵断面、平面线形等道路线形参数(条件)和反映路面使用性能、服务能力和破损状况的道路路面参数(条件)等多重因素构成的复杂信息 激励系统。驾驶员对各个道路结构要素的安全性认知是其综合评判该段道路安全性,并进而采取自认为恰当的操作措施的理性基础[1,2],因此,建立能够客观真实地反映驾驶员对各个道路结构要素认知评价的定量分析模型,定量分析驾驶员道路安全感觉综合评判过程和车速控制决策过程,有利于交通安