專(zhuān)利名稱(chēng)：基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，以檢測(cè)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性，具體地說(shuō)，涉及一種利用駕駛員模型代替熟練駕駛員操控被測(cè)汽車(chē)，由此測(cè)試汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科技發(fā)展，人們對(duì)于汽車(chē)的需求越來(lái)越大，私家車(chē)也已經(jīng)越來(lái)越普及。這種需求極大地刺激了汽車(chē)市場(chǎng)，使得越來(lái)越多的企業(yè)投資于汽車(chē) 制造。大量汽車(chē)的涌現(xiàn)也使得交通安全問(wèn)題變得日益嚴(yán)重，除了通過(guò)制定各種交通法規(guī)保證安全駕駛，汽車(chē)本身的操縱安全性也越來(lái)越受到關(guān)注。每輛新車(chē)在出廠前都要進(jìn)行各種各樣的測(cè)試，其中就包括測(cè)試汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性，以保證汽車(chē)本身的操縱安全。而對(duì)這些汽車(chē)的檢測(cè)無(wú)疑是非常繁重和繁瑣的，檢測(cè)工人的熟練程度、技術(shù)能力以及工作過(guò)程中不可避免的疲勞狀態(tài)都會(huì)導(dǎo)致不正常的檢測(cè)，從而可能造成汽車(chē)本身的安全隱患。在現(xiàn)有技術(shù)中存在開(kāi)環(huán)檢測(cè)和閉環(huán)檢測(cè)兩種汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)方法。在開(kāi)環(huán)檢測(cè)中，對(duì)被測(cè)汽車(chē)的輸入(方向盤(pán)、油門(mén)和剎車(chē)信號(hào)隨時(shí)間的變化)已經(jīng)預(yù)設(shè)，不依賴(lài)于汽車(chē)的響應(yīng)；在閉環(huán)檢測(cè)中，則要求被測(cè)汽車(chē)沿預(yù)設(shè)的軌跡行駛，并保證軌跡追蹤在一定的誤差范圍內(nèi)。在開(kāi)環(huán)檢測(cè)中，可以用機(jī)器人來(lái)操縱汽車(chē)，檢測(cè)的重復(fù)一致性好，但方向盤(pán)輸入不依賴(lài)于汽車(chē)的響應(yīng)；在閉環(huán)檢測(cè)中，雖然也可以采用機(jī)器人操縱，但不能很好地體現(xiàn)人的駕駛特性和局限。所以在實(shí)際的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)中，一般由熟練駕駛員操縱被測(cè)汽車(chē)，完成各種測(cè)試方案。但是，由于測(cè)試速度一般較高(80km/h或以上)導(dǎo)致測(cè)試具有一定的危險(xiǎn)，而且在多次測(cè)試過(guò)程中，即便是熟練駕駛員也不能保證每次對(duì)被測(cè)汽車(chē)的輸入完全一致，對(duì)于系統(tǒng)分析汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性就會(huì)引入輸入影響，從而不能客觀地評(píng)價(jià)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的檢測(cè)方法。在本發(fā)明的檢測(cè)方法中，利用駕駛員模型代替熟練駕駛員操控被測(cè)汽車(chē)，通過(guò)設(shè)置駕駛員模型的參數(shù)，不僅可以仿真不同駕駛風(fēng)格的駕駛員，使得檢測(cè)更為全面、可靠，而且對(duì)于特定駕駛風(fēng)格的駕駛員，駕駛員模型可以保證多次檢測(cè)過(guò)程對(duì)被測(cè)汽車(chē)的輸入一致，避免了輸入對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，使得重復(fù)檢測(cè)一致性好，提高結(jié)果的可信度，且大大減輕了檢測(cè)人員的工作負(fù)擔(dān)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)目的，提供一種基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括尋跡傳感器，安裝在汽車(chē)上，用于進(jìn)行路徑識(shí)別，并輸出預(yù)期軌跡；汽車(chē)內(nèi)部傳感器，獲取并輸出汽車(chē)狀態(tài)信息；駕駛員模型，包括預(yù)瞄模塊、預(yù)測(cè)模塊、比較模塊及控制模塊，預(yù)瞄模塊根據(jù)安裝在汽車(chē)上的尋跡傳感器的輸出獲得預(yù)期軌跡，預(yù)測(cè)模塊根據(jù)汽車(chē)內(nèi)部傳感器輸出的汽車(chē)狀態(tài)信息，計(jì)算汽車(chē)行駛的預(yù)測(cè)軌跡，比較模塊將預(yù)期軌跡與預(yù)測(cè)軌跡進(jìn)行比較，輸出偏差，控制模塊根據(jù)所述偏差通過(guò)ro控制計(jì)算輸出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，其中，預(yù)期軌跡是在汽車(chē)行駛路徑上的蛇形路徑，汽車(chē)按照設(shè)定速度沿著蛇形路徑繞標(biāo)樁行駛，所述檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)從汽車(chē)狀態(tài)信息獲得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和由駕駛員模型計(jì)算的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，計(jì)算最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角并輸出給汽車(chē)，以控制汽車(chē)追蹤預(yù)期軌跡行駛；控制器，接收最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)，根據(jù)所述最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出與汽車(chē)的被控對(duì)象對(duì)應(yīng)的信號(hào)以控制被控對(duì)象，從而完成對(duì)汽車(chē)各部件的相應(yīng)操作，以控制汽車(chē)追蹤預(yù)期軌跡行駛，通過(guò)汽車(chē)內(nèi)部傳感器獲得汽車(chē)在控制器的控制下操作之后的狀態(tài)信息，并將所述狀態(tài)信息反饋給駕駛員模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)的閉環(huán)控制。所述設(shè)定的速度確保汽車(chē)在一個(gè)檢測(cè)循環(huán)內(nèi)不會(huì)駛出蛇形路徑并在檢測(cè)過(guò)程中保持恒定。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)目的，提供一種基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)方法，用于檢測(cè)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性，所述檢測(cè)方法包括在汽車(chē)按照設(shè)定的速度沿著預(yù)期軌跡行駛的同時(shí)，安裝在汽車(chē)上的尋跡傳感器動(dòng)態(tài)掃描以獲得汽車(chē)的預(yù)期軌跡信息，汽車(chē)內(nèi)部傳感器檢測(cè)并記錄汽車(chē)狀態(tài)信息；尋跡傳感器和汽車(chē)內(nèi)部傳感器與駕駛員模型進(jìn)行通信，以將預(yù)期軌跡信息和汽車(chē)狀態(tài)信息輸入到駕駛員模型；駕駛員模型從汽車(chē)狀態(tài)信息獲得汽車(chē)行駛的預(yù)測(cè)軌跡，將預(yù)期軌跡與預(yù)測(cè)軌跡進(jìn)行比較得到偏差；駕駛員模型利用所述偏差通 過(guò)ro控制計(jì)算輸出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量；所述檢測(cè)方法根據(jù)從汽車(chē)狀態(tài)信息獲得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和由駕駛員模型計(jì)算的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，計(jì)算最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，將最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)輸入到控制器；控制器根據(jù)所述最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出與被控對(duì)象對(duì)應(yīng)的信號(hào)以控制汽車(chē)，從而完成對(duì)汽車(chē)各部件的相應(yīng)操作，以控制汽車(chē)追蹤預(yù)期軌跡行駛，由此檢測(cè)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性，其中，駕駛員模型包括預(yù)瞄模塊、預(yù)測(cè)模塊、比較模塊及控制模塊，預(yù)瞄模塊根據(jù)安裝在汽車(chē)上的尋跡傳感器的輸出獲得預(yù)期軌跡，預(yù)測(cè)模塊根據(jù)汽車(chē)內(nèi)部傳感器輸出的汽車(chē)狀態(tài)信息，計(jì)算汽車(chē)行駛的預(yù)測(cè)軌跡，比較模塊將預(yù)期軌跡與預(yù)測(cè)軌跡進(jìn)行比較，輸出偏差，控制模塊根據(jù)所述偏差通過(guò)ro控制計(jì)算輸出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，預(yù)期軌跡是在汽車(chē)行駛路徑上的蛇形路徑，汽車(chē)按照設(shè)定的速度沿著蛇形路徑繞標(biāo)樁行駛。所述方法還包括在尋跡傳感器和汽車(chē)內(nèi)部傳感器開(kāi)始檢測(cè)之前，初始化各傳感器和控制器，清除各傳感器內(nèi)的數(shù)據(jù)，設(shè)置控制器的輸入輸出口和寄存器。所述方法還包括在尋跡傳感器和汽車(chē)內(nèi)部傳感器開(kāi)始檢測(cè)之前，初始化時(shí)鐘和駕駛員模型，使得各傳感器的開(kāi)始采樣時(shí)間、控制器及駕駛員模型的啟用時(shí)間與汽車(chē)進(jìn)入蛇形路徑的時(shí)間保持同步。所述方法還包括在控制器輸出控制信號(hào)之后，在駕駛員模型和/或控制器中存儲(chǔ)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量。所述方法還包括在駕駛員模型和/或控制器中存儲(chǔ)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量之后，確定是否完成尋跡控制所需的檢測(cè)-比較-控制過(guò)程。所述方法還包括如果已經(jīng)完成檢測(cè)-比較-控制過(guò)程，則結(jié)束對(duì)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的檢測(cè)；如果未完成檢測(cè)-比較-控制過(guò)程，則繼續(xù)執(zhí)行檢測(cè)-比較-控制過(guò)程。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的駕駛員模型的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的基于圖I的駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的基于圖I的駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)方法的示意圖。圖4是用于汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)方法的蛇形測(cè)試道路的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的駕駛員模型，基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。在本發(fā)明中，為了簡(jiǎn)化描述，基于駕駛員模型的汽 車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法是針對(duì)在蛇形測(cè)試道路上行駛的汽車(chē)進(jìn)行的，但是本發(fā)明不限于此，汽車(chē)可沿任意路徑行駛。圖I是根據(jù)本發(fā)明的駕駛員模型的示意圖。本發(fā)明利用駕駛員模型來(lái)替代熟練駕駛員，不僅能保證在多次檢測(cè)過(guò)程中駕駛員模型對(duì)汽車(chē)的輸入一致，而且能夠減輕檢測(cè)人員的工作負(fù)荷，避免安全事故的發(fā)生，同時(shí)該駕駛員模型能體現(xiàn)人的駕駛特性和局限。在駕駛員模型中可以通過(guò)設(shè)置不同的參數(shù)值獲得不同駕駛風(fēng)格的駕駛員(例如，熟練駕駛員、激進(jìn)駕駛員等)的駕駛特性。另外，根據(jù)本發(fā)明的駕駛員模型建立在現(xiàn)存的排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)知體系上，根據(jù)人的駕駛特性將駕駛員模型分成三部分感知部分、認(rèn)知部分和運(yùn)動(dòng)部分。在該駕駛員模型控制汽車(chē)追蹤預(yù)期軌跡的同時(shí)，它能夠準(zhǔn)確地仿真真實(shí)駕駛員的駕駛特性和生理局限，但是本發(fā)明不限于此，駕駛員模型可通過(guò)硬件組件(例如，機(jī)器人)實(shí)現(xiàn)。具體地說(shuō)，如圖I所示，根據(jù)本發(fā)明的駕駛員模型包括預(yù)瞄模塊、預(yù)測(cè)模塊、比較模塊、控制模塊等。預(yù)瞄模塊根據(jù)安裝在汽車(chē)上的尋跡傳感器的輸出獲得預(yù)期軌跡。預(yù)測(cè)模塊根據(jù)汽車(chē)內(nèi)部傳感器輸出的汽車(chē)狀態(tài)信息(例如，橫擺角、側(cè)向坐標(biāo)、縱向坐標(biāo)、側(cè)向速度、縱向速度、側(cè)向加速度、縱向加速度等)，計(jì)算汽車(chē)行駛的預(yù)測(cè)軌跡。比較模塊將預(yù)期軌跡與預(yù)測(cè)軌跡進(jìn)行比較，獲得并輸出偏差等參數(shù)(在本發(fā)明中，包括側(cè)向位置偏差R、側(cè)向加速度、側(cè)向加速度導(dǎo)數(shù)等)。控制模塊根據(jù)所述偏差通過(guò)ro控制計(jì)算獲得并輸出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量。最后，基于駕駛員模型的檢測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)方法根據(jù)從汽車(chē)狀態(tài)信息獲得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和由駕駛員模型計(jì)算的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，計(jì)算最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角并輸出給汽車(chē)(更具體地說(shuō)，輸出給檢測(cè)系統(tǒng)的控制器(例如，單片機(jī)))，以控制汽車(chē)追蹤預(yù)期軌跡行駛，這將在下面詳細(xì)描述。這里，預(yù)期軌跡是汽車(chē)行駛的道路信息，即，上面描述的蛇形測(cè)試道路。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化描述，在本發(fā)明中，以GB/T 6323. 1-94中的蛇形測(cè)試道路作為示例。如圖4所示，在汽車(chē)行駛路徑上等間距地布置多個(gè)標(biāo)樁41，相鄰的兩個(gè)標(biāo)樁41之問(wèn)的距離為L(zhǎng)，在行駛路徑的中心線上用不同于道路顏色的膠帶標(biāo)示預(yù)期軌跡42 (即，蛇形路徑，如虛線所示)。用于測(cè)試汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的有效標(biāo)樁區(qū)(即，需要控制汽車(chē)沿著蛇形路徑行駛的區(qū)域)為在第二個(gè)標(biāo)樁到倒數(shù)第二個(gè)標(biāo)樁之間的蛇形路徑。為了便于描述，在圖4中示出了 XY坐標(biāo)軸。在駕駛員模型中獲得側(cè)向位置偏差R、側(cè)向加速度、側(cè)向加速度導(dǎo)數(shù)等參數(shù)的過(guò)程如下
駕駛員模型中的預(yù)瞄模塊通過(guò)尋跡傳感器獲得汽車(chē)在預(yù)瞄時(shí)間(Tp)內(nèi)的預(yù)期軌跡點(diǎn)Pn(xn，yn)，其中，xn表示沿著蛇形路徑行駛的汽車(chē)在X方向的坐標(biāo)，yn表示沿著蛇形路徑行駛的汽車(chē)在Y方向的坐標(biāo)。駕駛員模型中的預(yù)測(cè)模塊通過(guò)汽車(chē)內(nèi)部傳感器獲得汽車(chē)的當(dāng)前狀態(tài)Sn(xn，yn，ax，ay)并預(yù)測(cè)出汽車(chē)在預(yù)瞄時(shí)間(Tp)內(nèi)所要到達(dá)的位置坐標(biāo)戶(hù)P' n(x/ n, l' n)，其中，ax表示沿著蛇形路徑行駛的汽車(chē)在X方向的加速度，ay表示沿著蛇形路徑行駛的汽車(chē)在Y方向的加速度。由此就可以獲得預(yù)期軌跡和預(yù)測(cè)軌跡的側(cè)向位置偏差R。Rn = y' n-yn (I)由公式(I)，第n步的側(cè)向位置偏差通過(guò)預(yù)測(cè)軌跡點(diǎn)的 側(cè)向坐標(biāo)減去預(yù)期軌跡點(diǎn)的側(cè)向坐標(biāo)。為了精確追蹤預(yù)期軌跡，就要調(diào)整方向盤(pán)轉(zhuǎn)角以減小側(cè)向位置偏差R。在駕駛員模型中利用ro控制來(lái)獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量。在利用駕駛員模型獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量時(shí)涉及的公式如下
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'ayn ~ ay(n-l)a yn =-
PA On = kp ayn+kd a' yn (4)On = O ; n_:+A On(5)由公式(2)，根據(jù)汽車(chē)內(nèi)部傳感器獲得第n步側(cè)向速度Vn，計(jì)算出到達(dá)預(yù)期位置的側(cè)向加速度ayn。由公式(3)，通過(guò)第n步側(cè)向加速度和第n-1步側(cè)向加速度的差除以預(yù)瞄時(shí)間即可獲得第n步側(cè)向加速度的導(dǎo)數(shù)a' yn。由公式(4)，通過(guò)ro控制，獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，另外可以通過(guò)仿真不同駕駛風(fēng)格的駕駛員(例如，當(dāng)kp = 0. 008，kd = -o. 02時(shí)，可以仿真熟練駕駛員；而更大的kp和kd則可以仿真激進(jìn)駕駛員，反之，則可以仿真保守駕駛員。)，檢測(cè)汽車(chē)在極限工況下的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)，為更好的評(píng)估汽車(chē)特性提供依據(jù)。最后，由公式(5)，第n-1步的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角加上方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量就可以獲得最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角。這樣，通過(guò)計(jì)算獲得的最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)輸入控制器(如圖2所示)，控制器根據(jù)所述最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出與安裝在汽車(chē)上的被控對(duì)象(例如，轉(zhuǎn)向電機(jī)、速度電機(jī))對(duì)應(yīng)的信號(hào)以控制被控對(duì)象，以控制汽車(chē)追蹤預(yù)期軌跡行駛。另外，基于駕駛員模型的檢測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)方法還根據(jù)預(yù)期軌跡與預(yù)測(cè)軌跡的比較獲得并輸出其他控制信號(hào)(例如，油門(mén)開(kāi)度、剎車(chē)開(kāi)度等)?？刂破鹘邮者@些控制信號(hào)并根據(jù)這些控制信號(hào)輸出與被控對(duì)象(例如，轉(zhuǎn)向電機(jī)、速度電機(jī)等)對(duì)應(yīng)的信號(hào)以控制被控對(duì)象，從而完成對(duì)汽車(chē)各部件的相應(yīng)操作，這將在下面詳細(xì)描述。圖2是根據(jù)本發(fā)明的基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)用于檢測(cè)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括尋跡傳感器、汽車(chē)內(nèi)部傳感器、駕駛員模型、控制器(例如，單片機(jī))等。尋跡傳感器安裝在汽車(chē)上，用于進(jìn)行路徑識(shí)別，并輸出預(yù)期軌跡(例如，道路信息)。汽車(chē)內(nèi)部傳感器獲取并輸出汽車(chē)狀態(tài)信息(例如，橫擺角、側(cè)向坐標(biāo)、縱向坐標(biāo)、側(cè)向速度、縱向速度、側(cè)向加速度、縱向加速度等)。駕駛員模型接收(例如，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的)預(yù)期軌跡和汽車(chē)狀態(tài)信息，從汽車(chē)狀態(tài)信息計(jì)算汽車(chē)行駛的預(yù)測(cè)軌跡，將預(yù)期軌跡與預(yù)測(cè)軌跡進(jìn)行比較獲得并輸出偏差等參數(shù)(在本發(fā)明中，側(cè)向位置偏差R、側(cè)向加速度、側(cè)向加速度導(dǎo)數(shù)等)，根據(jù)所述偏差通過(guò)ro控制計(jì)算獲得并輸出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量?；隈{駛員模型的檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)從汽車(chē)狀態(tài)信息獲得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和由駕駛員模型計(jì)算的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，計(jì)算最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角并輸出給汽車(chē)。控制器接收最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)，根據(jù)所述最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出與被控對(duì)象(例如，轉(zhuǎn)向電機(jī)、速度電機(jī)等)對(duì)應(yīng)的信號(hào)以控制被控對(duì)象，從而完成對(duì)汽車(chē)各部件的相應(yīng)操作，以控制汽車(chē)追蹤預(yù)期軌跡行駛。最后，通過(guò)汽車(chē)內(nèi)部傳感器獲得汽車(chē)在控制器的控制 下操作之后的狀態(tài)信息，并將所述狀態(tài)信息反饋給駕駛員模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)的閉環(huán)控制。由于駕駛員模型如何獲得偏差及根據(jù)所述偏差獲得最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的過(guò)程已經(jīng)在描述圖I時(shí)進(jìn)行了詳細(xì)描述，所以在此不再重復(fù)描述。圖3是根據(jù)本發(fā)明的基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)方法的示意圖。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)方法用于檢測(cè)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性，所述方法包括以下步驟。在步驟301中，開(kāi)始汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的檢測(cè)。在開(kāi)始檢測(cè)之前，需要檢測(cè)汽車(chē)部件的工作狀態(tài)，并檢測(cè)各個(gè)傳感器(例如，安裝在汽車(chē)上的尋跡傳感器以及汽車(chē)內(nèi)部傳感器)是否工作正常。在檢查完畢后，各傳感器的接口通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊(未在附圖中示出)與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)通過(guò)控制器(例如，單片機(jī))與外部的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(例如，轉(zhuǎn)向電機(jī)、速度電機(jī)等)連接，已實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)的最終控制。在本發(fā)明中，各個(gè)傳感器的輸出作為在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的駕駛員模型的輸入。在步驟302中，初始化各傳感器和控制器，清除各傳感器內(nèi)的數(shù)據(jù)，設(shè)置控制器的輸入輸出口和寄存器。由于如何初始化這些傳感器和控制器屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)，所以在此將省略對(duì)如何初始化的具體描述。在步驟303中，初始化時(shí)鐘和駕駛員模型(例如，如圖I所示的預(yù)瞄模塊、預(yù)測(cè)模塊、比較模塊、控制模塊等)，在初始化過(guò)程中禁止中斷，使得各傳感器的開(kāi)始采樣時(shí)間、控制器及駕駛員模型的啟用時(shí)間與汽車(chē)進(jìn)入有效標(biāo)樁區(qū)(如圖4所示)的時(shí)間保持同步。在步驟304中，汽車(chē)按照設(shè)定的速度沿著預(yù)期軌跡(即，蛇形路徑)在各個(gè)標(biāo)樁之間繞樁行駛，同時(shí)尋跡傳感器動(dòng)態(tài)掃描，以獲得汽車(chē)的預(yù)期軌跡信息，在掃描過(guò)程中允許掃描被其他事件(例如，傳感器故障等)中斷，汽車(chē)內(nèi)部傳感器檢測(cè)并記錄汽車(chē)的狀態(tài)參數(shù)(包括橫擺角、側(cè)向坐標(biāo)、縱向坐標(biāo)、側(cè)向速度、縱向速度、側(cè)向加速度和縱向加速度等)。這里，設(shè)定的速度確保汽車(chē)在一個(gè)檢測(cè)循環(huán)(下面描述的步驟305-310)內(nèi)不會(huì)駛出如圖4所示的有效標(biāo)樁區(qū)并在檢測(cè)過(guò)程中保持恒定。在步驟305中，尋跡傳感器和汽車(chē)內(nèi)部傳感器與駕駛員模型進(jìn)行通信，以將預(yù)期軌跡信息和汽車(chē)狀態(tài)信息輸入到駕駛員模型，在整個(gè)檢測(cè)和通信過(guò)程中，在駕駛員模型中開(kāi)辟了相應(yīng)的內(nèi)存空間存儲(chǔ)汽車(chē)狀態(tài)變化的信息。
在步驟306中，駕駛員模型從汽車(chē)狀態(tài)信息獲得汽車(chē)行駛的預(yù)測(cè)軌跡，將預(yù)期軌跡與預(yù)測(cè)軌跡進(jìn)行比較得到偏差等參數(shù)(在本發(fā)明中，包括側(cè)向位置偏差R、側(cè)向加速度、側(cè)向加速度導(dǎo)數(shù)等)。在步驟307中，駕駛員模型利用在步驟306中獲得的參數(shù)(尤其是側(cè)向位置偏差R)通過(guò)ro控制計(jì)算獲得方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量。在步驟308中，基于駕駛員模型的檢測(cè)方法根據(jù)從汽車(chē)狀態(tài)信息獲得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和由駕駛員模型計(jì)算的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，計(jì)算最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角并輸出給汽車(chē)，控制器接收最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)，根據(jù)所述最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出與被控對(duì)象(例如，轉(zhuǎn)向電機(jī)、速度電機(jī)等)對(duì)應(yīng)的信號(hào)以控制被控對(duì)象，從而完成對(duì) 汽車(chē)各部件的相應(yīng)操作，以控制汽車(chē)追蹤預(yù)期軌跡行駛。在步驟309中，在控制器輸出控制信號(hào)之后，在駕駛員模型和/或控制器中存儲(chǔ)下一個(gè)循環(huán)所需變量，例如，在步驟307中獲得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量等。在步驟310中，在駕駛員模型和/或控制器中存儲(chǔ)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量等變量之后，確定是否已經(jīng)完成由步驟305-309構(gòu)成的主循環(huán)，S卩，是否完成尋跡控制所需的檢測(cè)-比較-控制過(guò)程。如果已經(jīng)完成檢測(cè)-比較-控制過(guò)程，則方法流程前進(jìn)到步驟311，結(jié)束對(duì)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的檢測(cè)；如果未完成檢測(cè)-比較-控制過(guò)程，即，汽車(chē)未追蹤蛇形路徑行駛，則繼續(xù)尋跡控制，即，繼續(xù)執(zhí)行檢測(cè)-比較-控制過(guò)程。在步驟311中，結(jié)束對(duì)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的檢測(cè)。在檢測(cè)結(jié)束后，按照本領(lǐng)域的常用數(shù)據(jù)處理方法(例如，上述國(guó)標(biāo)中的方法)對(duì)在方法流程中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而完成對(duì)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的檢測(cè)評(píng)估。從上面的描述可以看出，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提出了利用駕駛員模型代替熟練駕駛員進(jìn)行汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的檢測(cè)方法以及其與外部硬件系統(tǒng)的通信方法，整套系統(tǒng)安全且成本較低，提高了檢測(cè)效率，減輕了工作人員的工作負(fù)荷；通過(guò)設(shè)置駕駛員模型的參數(shù)可以仿真不同駕駛風(fēng)格的駕駛員(例如，熟練駕駛員，激進(jìn)駕駛員等)，使得汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)更為全面、可靠，而且測(cè)試時(shí)間大為節(jié)??；對(duì)于特定駕駛風(fēng)格的駕駛員模型操縱汽車(chē)，在多次檢測(cè)測(cè)試過(guò)程中，可以保證對(duì)汽車(chē)的輸入一致，避免了系統(tǒng)在分析汽車(chē)操縱穩(wěn)定性時(shí)，輸入變化造成的影響，使得重復(fù)檢測(cè)一致性好，提高了檢測(cè)的可信度；利用VC++實(shí)現(xiàn)的排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)知體系下的駕駛員模型，可以通過(guò)編寫(xiě)數(shù)據(jù)輸入/輸出端口方便地與外部硬件設(shè)備進(jìn)行通信。因此，基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)方法，測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)便、安全、省時(shí)和省錢(qián)，測(cè)試結(jié)果全面、可靠、可信度高，具有較高的實(shí)用價(jià)值和意義，特別適用于一些汽車(chē)檢測(cè)機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括 尋跡傳感器，安裝在汽車(chē)上，用于進(jìn)行路徑識(shí)別，并輸出預(yù)期軌跡； 汽車(chē)內(nèi)部傳感器，獲取并輸出汽車(chē)狀態(tài)信息； 駕駛員模型，包括預(yù)瞄模塊、預(yù)測(cè)模塊、比較模塊及控制模塊，預(yù)瞄模塊根據(jù)安裝在汽車(chē)上的尋跡傳感器的輸出獲得預(yù)期軌跡，預(yù)測(cè)模塊根據(jù)汽車(chē)內(nèi)部傳感器輸出的汽車(chē)狀態(tài)信息，計(jì)算汽車(chē)行駛的預(yù)測(cè)軌跡，比較模塊將預(yù)期軌跡與預(yù)測(cè)軌跡進(jìn)行比較，輸出偏差，控制模塊根據(jù)所述偏差通過(guò)ro控制計(jì)算輸出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，其中，預(yù)期軌跡是在汽車(chē)行駛路徑上的蛇形路徑，汽車(chē)按照設(shè)定速度沿著蛇形路徑繞標(biāo)樁行駛，所述檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)從汽車(chē)狀態(tài)信息獲得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和由駕駛員模型計(jì)算的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，計(jì)算最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角并輸出給汽車(chē)，以控制汽車(chē)追蹤預(yù)期軌跡行駛； 控制器，接收最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)，根據(jù)所述最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出與汽車(chē)的被控對(duì)象對(duì)應(yīng)的信號(hào)以控制被控對(duì)象，從而完成對(duì)汽車(chē)各部件的相應(yīng)操作，以控制汽車(chē)追蹤預(yù)期軌跡行駛， 通過(guò)汽車(chē)內(nèi)部傳感器獲得汽車(chē)在控制器的控制下操作之后的狀態(tài)信息，并將所述狀態(tài)信息反饋給駕駛員模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)的閉環(huán)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)，其中，所述設(shè)定的速度確保汽車(chē)在一個(gè)檢測(cè)循環(huán)內(nèi)不會(huì)駛出蛇形路徑并在檢測(cè)過(guò)程中保持恒定。
3.一種基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)方法，用于檢測(cè)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性，所述方法包括 在汽車(chē)按照設(shè)定的速度沿著預(yù)期軌跡行駛的同時(shí)，安裝在汽車(chē)上的尋跡傳感器動(dòng)態(tài)掃描以獲得汽車(chē)的預(yù)期軌跡信息，汽車(chē)內(nèi)部傳感器檢測(cè)并記錄汽車(chē)狀態(tài)信息； 尋跡傳感器和汽車(chē)內(nèi)部傳感器與駕駛員模型進(jìn)行通信，以將預(yù)期軌跡信息和汽車(chē)狀態(tài)信息輸入到駕駛員模型； 駕駛員模型從汽車(chē)狀態(tài)信息獲得汽車(chē)行駛的預(yù)測(cè)軌跡，將預(yù)期軌跡與預(yù)測(cè)軌跡進(jìn)行比較得到偏差； 駕駛員模型利用所述偏差通過(guò)ro控制計(jì)算輸出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量； 所述檢測(cè)方法根據(jù)從汽車(chē)狀態(tài)信息獲得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和由駕駛員模型計(jì)算的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，計(jì)算最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角，將最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)輸入到控制器； 控制器根據(jù)所述最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出與被控對(duì)象對(duì)應(yīng)的信號(hào)以控制汽車(chē)，從而完成對(duì)汽車(chē)各部件的相應(yīng)操作，以控制汽車(chē)追蹤預(yù)期軌跡行駛，由此檢測(cè)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性，其中，駕駛員模型包括預(yù)瞄模塊、預(yù)測(cè)模塊、比較模塊及控制模塊，預(yù)瞄模塊根據(jù)安裝在汽車(chē)上的尋跡傳感器的輸出獲得預(yù)期軌跡，預(yù)測(cè)模塊根據(jù)汽車(chē)內(nèi)部傳感器輸出的汽車(chē)狀態(tài)信息，計(jì)算汽車(chē)行駛的預(yù)測(cè)軌跡，比較模塊將預(yù)期軌跡與預(yù)測(cè)軌跡進(jìn)行比較，輸出偏差，控制模塊根據(jù)所述偏差通過(guò)ro控制計(jì)算輸出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，預(yù)期軌跡是在汽車(chē)行駛路徑上的蛇形路徑，汽車(chē)按照設(shè)定的速度沿著蛇形路徑繞標(biāo)樁行駛。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述方法還包括在尋跡傳感器和汽車(chē)內(nèi)部傳感器開(kāi)始檢測(cè)之前，初始化各傳感器和控制器，清除各傳感器內(nèi)的數(shù)據(jù)，設(shè)置控制器的輸入輸出口和寄存器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，所述方法還包括在尋跡傳感器和汽車(chē)內(nèi)部傳感器開(kāi)始檢測(cè)之前，初始化時(shí)鐘和駕駛員模型，使得各傳感器的開(kāi)始采樣時(shí)間、控制器及駕駛員模型的啟用時(shí)間與汽車(chē)進(jìn)入蛇形路徑的時(shí)間保持同步。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述方法還包括在控制器輸出控制信號(hào)之后，在駕駛員模型和/或控制器中存儲(chǔ)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，所述方法還包括在駕駛員模型和/或控制器中存儲(chǔ)方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量之后，確定是否完成尋跡控制所需的檢測(cè)-比較-控制過(guò)程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，所述方法還包括如果已經(jīng)完成檢測(cè)-比較-控制過(guò)程，則結(jié)束對(duì)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的檢測(cè)；如果未完成檢測(cè)-比較-控制過(guò)程，則繼續(xù)執(zhí)行檢測(cè)-比較-控制過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于駕駛員模型的汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)系統(tǒng)及汽車(chē)操縱穩(wěn)定性檢測(cè)方法，其中，駕駛員模型包括預(yù)瞄模塊，根據(jù)安裝在汽車(chē)上的尋跡傳感器的輸出獲得預(yù)期軌跡；預(yù)測(cè)模塊，根據(jù)汽車(chē)內(nèi)部傳感器輸出的汽車(chē)狀態(tài)信息，計(jì)算汽車(chē)行駛的預(yù)測(cè)軌跡；比較模塊，將預(yù)期軌跡與預(yù)測(cè)軌跡進(jìn)行比較，輸出偏差；控制模塊，根據(jù)所述偏差通過(guò)PD控制計(jì)算輸出方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量。預(yù)期軌跡是在汽車(chē)行駛路徑上的蛇形路徑，汽車(chē)按照設(shè)定速度沿著蛇形路徑繞標(biāo)樁行駛，檢測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)方法根據(jù)從汽車(chē)狀態(tài)信息獲得的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和由駕駛員模型計(jì)算的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角的改變量，計(jì)算最終方向盤(pán)轉(zhuǎn)角并輸出給汽車(chē)，以控制汽車(chē)追蹤預(yù)期軌跡行駛，由此檢測(cè)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G01M17/007GK102788704SQ201210219920
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者楊學(xué)瑞, 畢路拯, 甘國(guó)棟 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)