基于驾驶员视角的汽车行驶轨迹跟踪模型
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农业机械学报
第 $%卷 第 #期
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基于驾驶员视角的汽车行驶轨迹跟踪模型&
刘志强 李伟强
’摘 要( 从 驾 驶 员 视 角 出 发)构 建 汽 车 行 驶 轨 迹 跟 踪 数 学 模 型)运 用 *+,-+./0123-145工 程 软 件 和 6语 言)建
征的数学模型参 数"其 闭 环 系 统 综 合 仿 真 模 型 结 构 如图 K所示+ aba 评价函数及遗传算法的实现 ababc 评价函数
目 前"对 驾 驶 员 控 制 策 略 的 评 价 还 没 有 统 一 的 标 准 "文 献 [K\从 道 路 跟 随 精 度 ‘车 辆 侧 向 加 速 度 ‘转 向盘忙碌程度方面评价驾驶员对车辆的控制策略" 其函数为
性的“失明”为好. 杭州汽车出租
最近网上惊爆的“加长车”事件，就值得警醒：为了长面子，很 多人喜欢租借加长版的凯迪拉克或林肯，孰不知很多婚庆公司提供的加 长车都是自己拼接而成的，安全成极大隐患。
另外，本田雅阁也不是婚车的理想选择，曾经轰动一时的 “婚 礼门”事件，恐怕还是能让很多人记忆犹新：因为在碰撞中完全没能对 驾驶和乘坐人员起到保护作用，车身尽毁，一场本不致命的交通事故却 让两位新人撒手人间。
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度上反应了驾驶员实际驾驶过程中所追求的目标+
ababa 遗传算法主要步骤
由 于 目 标 函 数 并 非 单 凸 函 数"常 常 收 敛 于 局 部
第 Z期
李志强 等c基于驾驶员视角的汽车行驶轨迹跟踪模型
9Z
图 ! 驾驶员 汽车 环境闭环系统综合仿真模型 "#$%! &#’()*+#,$’-./)-0+1/.2#3/24/,3#2-,’/,+43/1#5)/5)-6/.4)--7686+/’
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引言
驾 驶 员 行 为 的 合 理 分 析 和 建 模)对 更 精 确 地 评 估 汽 车性能和改 善 恶 劣 的 交 通 环 境)加 速 开 发 自 动 驾 驶 车 辆 <智 能 交 通 系 统 等 都 具 有 十 分 重 要 的 意 义 7 近几 十 年来)国 内 外 学 者 从 不 同 研 究 角 度 提 出 了 不 同 的 驾 驶 员 模 型"A#~$)这 些 模 型 对 驾 驶 员 的 前 视 控 制 策 略 都 有 独 特 的 见 解 )但 也 存 在 一 定 局 限 7描 述 驾 驶员预瞄作用的预瞄侧向偏差建立在相对坐标系
中固有 的反 应延 迟 和 神 经 肌 肉 操 作 滞 后 因 素%多 输 入驾驶员模型对驾驶员信号的获取和操作的实施分 别 进 行 研 究 )更 能 体 现 驾 驶 员 的 实 际 操 作 特 征 )但 模 型 参 数 较 多 )且 参 数 的 选 取 试 验 较 复 杂 7
本 文 在 总 结 现 有 几 种 模 型 的 基 础 上)提 出 基 于 驾驶员 视角 的汽 车 行 驶 轨 迹 跟 踪 模 型)通 过 遗 传 算 法)获 得能 反应 熟 练 驾 驶 员 正 常 驾 驶 状 态 下 驾 驶 特 征 的 驾 驶 员 模 型 较 优 参 数 )最 后 通 过 模 拟 <试 验 验 证 其合理性7
由 图 可 知"汽 车 在 考 察 瞬 时 的 前 视 角 ’与 汽 车 航向角 *关系为
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范 围 内 "再 根 据 H最 小 误 差 原 则 I"假 设 行 驶 轨 迹 与 预 期轨迹基本一致"即 J$%E,&-#$%E,&"则式$/&可 转化为
a这些模型对驾驶员的前视控制策略都有独特的见解但也存在一定局限7描述驾驶员预瞄作用的预瞄侧向偏差建立在相对坐标系中对模型的理解和计算存在不便而且在实际控制中对驾驶员而言预期轨迹的前视曲率获知相对较困难横向偏差驾驶员模型和横向自适应预瞄模型在计算上有一定改进但其忽略了驾驶员实际操作中固有的反应延迟和神经肌肉操作滞后因素多输入驾驶员模型对驾驶员信号的获取和操作的实施分别进行研究更能体现驾驶员的实际操作特征但模型参数较多且参数的选取试验较复杂7本文在总结现有几种模型的基础上提出基于驾驶员视角的汽车行驶轨迹跟踪模型通过遗传算法获得能反应熟练驾驶员正常驾驶状态下驾驶特征的驾驶员模型较优参数最后通过模拟lt
比 "大 大 简 化 了 模 型 中 变 量 个 数 +
a 参数优化
abc 驾驶员汽车环境闭环仿真模型的建立 运 用 d>DC>=.e1V;C1@U模 块 和 []\ d>DC>=遗 传
算法工具 箱 $fTgh&[^\"以 及 i语 言 生 成 道 路 信 号 源 "构 建 驾 驶 员 汽 车 环 境 闭 环 系 统 综 合 仿 真 模 型 "以 寻找一组能反应普遍熟练驾驶员正常状态下驾驶特
中 )对 模 型 的 理 解 和 计 算 存 在 不 便 )而 且 在 实 际 控 制 中 )对 驾 驶 员 而 言 )预 期 轨 迹 的 前 视 曲 率 获 知 相 对 较 困 难%横向偏差 驾 驶 员 模 型 和 横 向 自 适 应 预 瞄 模 型 在 计算上有一定 改 进)但 其 忽 略 了 驾 驶 员 实 际 操 作
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农业机械学报
Kss^年
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图 / 基于驾驶员前视角的轨迹预瞄简图 0123/ 4567168 9:;5<6=><6?:@?51765A<B6>?1@2>@2C6
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李伟强 江苏大学汽车与交通工程学院 硕士生
婚车的挑选 既要尊重传统，又想紧跟潮流，究竟该选择什么样的车型做婚
车才最合时宜呢？ 杭州婚车租赁
婚车：好彩头 / 结婚是喜事，处处讲究讨个口彩，婚车自然也不例外。 相对而言，婚车的头车用白色或红色更好，因为白色有 “白头 偕老”的语意，红色则象征夫妻生活红红火火。 另外，婚车尽量不选择两厢车，避免“有始无终”、“有头无尾”。 用奔驰做头车的话，尾车则不宜用桑塔纳，因为会有“奔丧”的谐音。 车标如果有吉祥的含义更好，比如荣威的双狮车标，就有 “成 双成对”的美意，而标致的单狮难免有“孤寡”的意思。 婚车一开到路上， 就必定要引来路人的评头论足。所以，现在的新人越来越在意婚车的“舆 论效应”——不求最贵，但求最新。于是，我们就看到了层出不穷的“新、 奇”婚车。 “新”——用新上市的车型来做婚车，可以有效地避免亲友和路 人的“视觉疲劳”。最近有新人用荣威 750 开道，吸引来不少路人的抓拍。 可见，英伦味十足的荣威的确相当唬人，即新鲜又气派。 “奇”——敞篷、加长、越野、mini……这些车已经不够“奇怪” 了。如今的新人怪招多多：军用车队、公交车队、自行车队、人力车队…… 即便车型过于平民，也可以用数量来造势，由车友慷慨相助而成的奇瑞、 POLO 婚车队开在马路上亦十分风光。 车祸再所难免。但是如果婚车在途中出事故，甚至喜事变丧事， 那简直是不可承受的痛。为了保证婚礼顺顺利利，新人不管选什么车， 安全都不能忽略。 像这样有过“前科”的车型，恐怕准备办喜事的新人们还是选择
& 轨迹跟踪数学模型
在 研 究 过 程 中)将 道 路 环 境 简 化 为 一 条 预 期 轨 迹 线 ’8e;8一般指道路 中心线;)并假设 汽车 以速度
收稿日期=!""@ "$ "@ &江苏省科技厅 !""~年高新项目8项目编号=!9!""~"!%;
刘志强 万江方苏数大学据汽车与交通工程学院 教授 博士生导师)!A!"A$ 镇江市
立 驾驶员 环境 汽车闭环系统仿真模型7利用 *+,-+.平台遗传算法89:;仿真包)以驾驶员道路跟随精度<车辆侧
向加速度和转向盘忙碌程度所构成的综合评价 指 标 为 目 标 函 数 进 行 分 析)获 得 模 型 参 数 最 优 值7模 拟 和 试 验 结 果
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征的数学模型参 数"其 闭 环 系 统 综 合 仿 真 模 型 结 构 如图 K所示+ aba 评价函数及遗传算法的实现 ababc 评价函数
目 前"对 驾 驶 员 控 制 策 略 的 评 价 还 没 有 统 一 的 标 准 "文 献 [K\从 道 路 跟 随 精 度 ‘车 辆 侧 向 加 速 度 ‘转 向盘忙碌程度方面评价驾驶员对车辆的控制策略" 其函数为
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最近网上惊爆的“加长车”事件，就值得警醒：为了长面子，很 多人喜欢租借加长版的凯迪拉克或林肯，孰不知很多婚庆公司提供的加 长车都是自己拼接而成的，安全成极大隐患。
另外，本田雅阁也不是婚车的理想选择，曾经轰动一时的 “婚 礼门”事件，恐怕还是能让很多人记忆犹新：因为在碰撞中完全没能对 驾驶和乘坐人员起到保护作用，车身尽毁，一场本不致命的交通事故却 让两位新人撒手人间。
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本 文 在 总 结 现 有 几 种 模 型 的 基 础 上)提 出 基 于 驾驶员 视角 的汽 车 行 驶 轨 迹 跟 踪 模 型)通 过 遗 传 算 法)获 得能 反应 熟 练 驾 驶 员 正 常 驾 驶 状 态 下 驾 驶 特 征 的 驾 驶 员 模 型 较 优 参 数 )最 后 通 过 模 拟 <试 验 验 证 其合理性7
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abc 驾驶员汽车环境闭环仿真模型的建立 运 用 d>DC>=.e1V;C1@U模 块 和 []\ d>DC>=遗 传
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婚车的挑选 既要尊重传统，又想紧跟潮流，究竟该选择什么样的车型做婚
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婚车：好彩头 / 结婚是喜事，处处讲究讨个口彩，婚车自然也不例外。 相对而言，婚车的头车用白色或红色更好，因为白色有 “白头 偕老”的语意，红色则象征夫妻生活红红火火。 另外，婚车尽量不选择两厢车，避免“有始无终”、“有头无尾”。 用奔驰做头车的话，尾车则不宜用桑塔纳，因为会有“奔丧”的谐音。 车标如果有吉祥的含义更好，比如荣威的双狮车标，就有 “成 双成对”的美意，而标致的单狮难免有“孤寡”的意思。 婚车一开到路上， 就必定要引来路人的评头论足。所以，现在的新人越来越在意婚车的“舆 论效应”——不求最贵，但求最新。于是，我们就看到了层出不穷的“新、 奇”婚车。 “新”——用新上市的车型来做婚车，可以有效地避免亲友和路 人的“视觉疲劳”。最近有新人用荣威 750 开道，吸引来不少路人的抓拍。 可见，英伦味十足的荣威的确相当唬人，即新鲜又气派。 “奇”——敞篷、加长、越野、mini……这些车已经不够“奇怪” 了。如今的新人怪招多多：军用车队、公交车队、自行车队、人力车队…… 即便车型过于平民，也可以用数量来造势，由车友慷慨相助而成的奇瑞、 POLO 婚车队开在马路上亦十分风光。 车祸再所难免。但是如果婚车在途中出事故，甚至喜事变丧事， 那简直是不可承受的痛。为了保证婚礼顺顺利利，新人不管选什么车， 安全都不能忽略。 像这样有过“前科”的车型，恐怕准备办喜事的新人们还是选择
& 轨迹跟踪数学模型
在 研 究 过 程 中)将 道 路 环 境 简 化 为 一 条 预 期 轨 迹 线 ’8e;8一般指道路 中心线;)并假设 汽车 以速度
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刘志强 万江方苏数大学据汽车与交通工程学院 教授 博士生导师)!A!"A$ 镇江市
立 驾驶员 环境 汽车闭环系统仿真模型7利用 *+,-+.平台遗传算法89:;仿真包)以驾驶员道路跟随精度<车辆侧
向加速度和转向盘忙碌程度所构成的综合评价 指 标 为 目 标 函 数 进 行 分 析)获 得 模 型 参 数 最 优 值7模 拟 和 试 验 结 果
表 明 =模 型 设 计 合 理 )能 较 好 地 反 应 熟 练 驾 驶 员 正 常 驾 驶 特 征 7