駕駛員方向控制模型及在汽車智能駕駛研究中的應用

蔣海

【摘要】本文對于駕駛員方向控制模型及其在汽車智能駕駛研究中的應用進行了簡要的探討分析，從駕駛員本身的駕駛特征入手，構建起了相應的方向控制模型，通過開展實際的研究，我們可以發(fā)現模型能夠很大程度上反映出駕駛員對于汽車行駛方向控制的實際水平，重視做好這一方面的研究，能夠為后續(xù)智能駕駛工作的開展提供堅實的理論基礎。

【關鍵詞】駕駛員 ?方向控制模型 ?汽車智能駕駛 ?應用分析

一、駕駛員駕駛過程中的控制行為特性

（一）信息感知

駕駛員需要通過自我感覺以及其他方式獲得汽車運行的信息以及道路交通的信息。例如，前方道路的寬窄、道路的平整度、是否存有障礙物、后面是否有行人通過等，駕駛員還可以通過車速表和路感來掌握汽車的運行速度和加速度等信息。通過這些信息能夠更好地保障駕駛人員的安全駕駛。

（二）軌跡決策

駕駛員在獲得一系列的駕駛信息之后，通過簡單的分析，就能夠做出汽車預期行駛軌跡的掌控。首先，駕駛員能夠通過所掌握的信息對于汽車的運動狀態(tài)進行調整，判定前方道路是否可以順利通行，然后在頭腦當中形成預期的軌跡點，通過自身的一些主觀判斷，包括對于所駕駛汽車的了解程度、駕駛經驗的積累、個人的性格特征、駕駛的疲勞性等，在遵循交通法規(guī)的前提下，決策出理想的汽車預期軌跡點。

（三）操作校正

駕駛員依據決策所判定的理想軌跡雖然能夠有效規(guī)避許多問題，在充分考慮到汽車本身的特性以及駕駛員反應的滯后性等因素的前提下，我們還需要對于理想軌跡進行適當的糾正，從而獲得更具科學性和合理性的操作量，以此來制定合理的操作動作。

總體來說，我們可以將駕駛員的駕駛行為視為反復開展的信息感知、軌跡決策以及操作校正幾個環(huán)節(jié)，確保汽車安全行駛至目的地。立足于這一基礎之上，以駕駛員的行為特征為參考所構建起的智能駕駛系統(tǒng)，就是一個能夠集合以上所說幾大環(huán)節(jié)的自動化管控系統(tǒng)。

二、駕駛員方向控制模型的構建

（一）信息感知模型的構建

這一部分模型的構建應當重點對于汽車在駕駛過程當中如何收集和運用有效的駕駛信息進行研究。具體來說，主要包括如何運用先進的設備實現信息的采集，以及通過傳感器獲得汽車所在方位的信息。在獲得足夠可靠的道路交通信息以后，我們還需要依照實際情況對于所得信息進行處理，將其完全能夠轉化為對于汽車正常運行起到合理管控作用的參數信息。

（二）軌跡決策模型的構建

對于具備較為突出智能化特征的駕駛系統(tǒng)而言，軌跡決策模型的構建應當充分考慮到整體軌跡決策以及部分軌跡決策兩大環(huán)節(jié)。所謂整體軌跡決策，簡單來說，就是指駕駛員依據當前階段已經完成的駕駛任務以及已有的交通環(huán)境地圖構建起相應的具有參考性質的行駛路線。舉例來說，我們可以依照出發(fā)地到目的地之間距離的長短等約束性信息來做出整體行駛路線的制定。部分軌跡決策則是指在立足于整體軌跡決策的基礎之上，所形成的能夠感知到的局部交通環(huán)境信息，包括駕駛員行駛區(qū)域的實際情況，從而有針對性地制定出汽車處于當前階段下的行駛軌跡。針對這一問題，我們需要對于駕駛員依據前方道路信息決策出的軌跡情況進行深入的分析，并通過仿真計算的方式對于行駛軌跡的可靠性進行判定。值得注意的是，想要充分了解已經構建起的軌跡情況，是否具備可靠性，我們就需要構建起相應的模型決策評價指標以此為依據，進行對比分析。通過充分掌握可行汽車預期軌跡點的待決策情況，能夠幫助相關研究人員對于不同方向盤轉角軌跡的決策點以及汽車的實際運行狀態(tài)進行掌握。通過構建起與之相關的模糊決策評價指標，能夠在已有的決策集合當中選出最具實用性和可靠性的決策方案。

為實現全方位的把控，我們還需要對于道路的特征情況以及駕駛員本身的身體素質情況進行把控，分別構建起駕駛安全性指標模型和駕駛輕便性指標模型。在駕駛安全性指標這一方面，我們主要以駕駛員對道路實際情況的判定作為基礎指標，具體包括道路的寬窄情況以及道路的曲折情況等。一般來說，駕駛員在駕駛汽車時，通常會先保證汽車能夠行駛于路面之上，盡可能的居中，不要過于貼近兩側邊界。如果道路的路面相對寬闊，那么則意味著預期軌跡的選擇區(qū)域也會隨之增大，此時駕駛員對于駕駛的安全性的重視程度會相對于在狹窄路面上進行駕駛時較差。而道路的曲折情況則會對于駕駛員汽車航向角的考慮產生影響，大多數時候駕駛員都會通過努力使汽車的航向角與道路的曲折變化情況保持一致。依據上述分析，我們可以構建起較為完備的行駛安全性指標。在駕駛輕便性這一方面，作為駕駛人員通常較為厭煩進行復雜的操作，會盡可能的在可靠駕駛的前提下減少駕駛操作，從而最大程度上削弱駕駛負擔。通過對于駕駛負擔這一方面的因素進行考慮，我們可以將其轉化為駕駛輕便型目標。方向盤轉動的次數越少，對于駕駛人員來說，駕駛工作的壓力越輕;反之，如果方向盤頻繁轉動則意味著駕駛員所承擔的駕駛壓力越繁重。以此為依據便能構建起相應的輕便性指標模型。

（三）操作校正模型的構建

在進行這一部分的模型構建時，我們主要需要借助駕駛員預瞄最優(yōu)曲率模型的作用。通常情況下駕駛員所遵循的汽車行駛軌跡與預期軌跡越相符合，則意味著汽車預期軌跡點所對應的理想軌跡更具可靠性。與此同時，為了避免因駕駛員反應時間差和汽車運行反應滯后所造成的判定誤差問題，我們還需要在獲得理想的最優(yōu)側向加速度之后，重新串聯(lián)一個微分校正環(huán)節(jié)模型。

由于車輛在行駛于不同路況時，駕駛人員所給定的駕駛操作反應會有所不同，因此在較短的時間內，我們難以實現對于全部路況情況下駕駛員方向控制模型的構建。于是我們提倡能夠充分考慮到常規(guī)道路的實際條件情況，構建起具備較為突出普遍性的數字仿真模型，從而為汽車智能駕駛研究工作的開展起到一定的輔助性作用。

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