考慮駕駛意圖的汽車碰撞危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)辨識(shí)與避碰決策研究.pdf

1、道路交通事故的頻繁發(fā)生嚴(yán)重影響了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全和道路交通通行效率。汽車碰撞事故是道路交通事故中最主要的一種事故形態(tài)，如何有效的防止汽車碰撞事故的發(fā)生，提高道路車輛的行駛安全性一直是汽車安全輔助駕駛領(lǐng)域眾多學(xué)者面臨的共同問題。在實(shí)際道路交通環(huán)境中，駕駛?cè)藳Q策意圖/操控行為、汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、道路交通環(huán)境（路面濕滑程度、道路線型等）多種因素會(huì)導(dǎo)致汽車碰撞事故的發(fā)生。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)汽車智能避碰技術(shù)開展了深入的研究，但迄今為止針對(duì)復(fù)雜道路交通環(huán)境

2、下的行車安全狀態(tài)辨識(shí)方法以及動(dòng)態(tài)道路交通環(huán)境下的汽車避碰決策仍然存在許多有待解決的問題：如何將駕駛?cè)艘蛩嘏c動(dòng)態(tài)道路交通環(huán)境相結(jié)合，綜合評(píng)估駕駛意圖/駕駛行為、汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及車外環(huán)境對(duì)行車安全性的影響；如何解決“人-車-路”協(xié)同感知環(huán)境下行車安全相關(guān)多源異構(gòu)信息的處理與融合問題；如何構(gòu)建復(fù)雜道路交通環(huán)境下的汽車碰撞危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)辨識(shí)模型；如何考慮道路環(huán)境和車輛動(dòng)力學(xué)特性對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的約束問題來規(guī)劃合理的避碰路徑。
　　本文的研究工作主

3、要依托國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于駕駛意圖與動(dòng)態(tài)環(huán)境的汽車碰撞危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)辨識(shí)研究”、“車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下多意圖跟蹤的車輛碰撞預(yù)警方法研究”和國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目“車路交互式行車安全系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)”。針對(duì)現(xiàn)有汽車避碰技術(shù)的不足之處，本文綜合考慮了駕駛意圖和動(dòng)態(tài)道路交通環(huán)境對(duì)行車安全性的影響，研究了復(fù)雜道路交通環(huán)境下的汽車碰撞危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)辨識(shí)方法和避碰路徑規(guī)劃方法。本文主要研究工作如下：
　　1.對(duì)典型駕駛意圖下（自由行駛、跟馳行駛、換道行駛）的駕駛?cè)?/p>

4、操控行為特點(diǎn)進(jìn)行了深入研究。基于線性最優(yōu)二次型理論與方法建立了駕駛意圖導(dǎo)向下的駕駛行為預(yù)測(cè)模型，通過求解模型效用函數(shù)來量化表示駕駛?cè)藢?duì)汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的期望操控方式。同時(shí)，通過調(diào)整模型參數(shù)來適應(yīng)駕駛?cè)肆?xí)慣或道路交通環(huán)境導(dǎo)致的駕駛操控行為差異性。
　　2.綜合考慮駕駛意圖和汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)提出了汽車行駛軌跡的短時(shí)預(yù)測(cè)方法。通過將預(yù)測(cè)的駕駛操控量序列加入到運(yùn)動(dòng)學(xué)模型（CA模型），并基于Kalman估計(jì)算法和改進(jìn)的CA模型來預(yù)測(cè)汽車在下一時(shí)刻的

5、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，考慮鄰域范圍內(nèi)的多車行車意圖和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，預(yù)測(cè)車輛間的行駛軌跡是否存在沖突，并定義了沖突風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來評(píng)估車輛間的沖突風(fēng)險(xiǎn)程度。
　　3.對(duì)“人-車-路”多因素影響下的汽車碰撞危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)辨識(shí)方法進(jìn)行了研究。綜合考慮了駕駛意圖、車間時(shí)距、路面濕滑程度等因素對(duì)行車安全狀態(tài)的影響，并應(yīng)用態(tài)勢(shì)感知理論建立了汽車碰撞危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)辨識(shí)的模型結(jié)構(gòu)。結(jié)合變精度粗糙集方法形成了汽車碰撞危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)評(píng)估規(guī)則，再通過屬性加權(quán)相似度量方法比較當(dāng)前行

6、車狀態(tài)與決策規(guī)則庫中條件屬性的相似程度，進(jìn)而得出汽車碰撞危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)的評(píng)估結(jié)果。
　　4.綜合考慮駕駛意圖和動(dòng)態(tài)交通環(huán)境對(duì)行車安全性的影響，以及道路邊界等條件對(duì)汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的約束，提出了改進(jìn)的道路勢(shì)場(chǎng)模型來規(guī)劃汽車避碰路徑。根據(jù)被控汽車與道路障礙物間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及道路車輛的行駛意圖，結(jié)合柵格法對(duì)傳統(tǒng)人工勢(shì)場(chǎng)模型進(jìn)行改進(jìn)，確保被控汽車在動(dòng)態(tài)道路交通環(huán)境下沿規(guī)劃的避碰路徑行駛時(shí)，能有效避免碰撞事故的發(fā)生。
　　本文針對(duì)復(fù)雜道路交

7、通環(huán)境下汽車智能避碰系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵理論、方法與技術(shù)問題進(jìn)行了深入研究。一方面，將駕駛意圖引入到汽車碰撞危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)辨識(shí)研究中，提高了汽車沖突危險(xiǎn)態(tài)勢(shì)辨識(shí)的準(zhǔn)確性；另一方面，在研究汽車避碰路徑規(guī)劃問題中，考慮了駕駛意圖、汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和道路邊界約束等因素提出了改進(jìn)的道路勢(shì)場(chǎng)模型，進(jìn)而規(guī)劃出汽車避碰路徑更能適應(yīng)復(fù)雜多變的道路交通環(huán)境。本文提出的模型與方法可以為實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同式條件下的汽車智能避碰系統(tǒng)提供理論基礎(chǔ)。研究成果對(duì)于提高道路交通安全水平，防