CN113968231B - 一种符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型参数确定方法 - Google Patents

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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract

本发明公开了一种符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型参数确定方法，其方法为：第一步、智能驾驶员模型公式的确定；第二步、数据采集系统的设置，具体设置步骤为：步骤一、布置加速度传感器；步骤二、布置ARS408‑21毫米波雷达；步骤三、布置GPS定位器；第三步、测试所需参数，具体步骤为：步骤一、最大加速度
Figure DDA0003400390600000011
的确定；步骤二、驾驶员反应时间Tn的确定；步骤三、静止状态下的安全距离
Figure DDA0003400390600000012
确定；步骤四、加速度指数δ的确定；步骤五、舒适制动减速度bn的确定。有益效果：通过对驾驶员实际驾驶时的数据进行分析处理，能够得到符合驾驶员驾驶习惯的智能驾驶员模型参数，能够准确地描述驾驶员的纵向跟驰特性，实现对驾驶员跟驰行为的复现能力。

Description

一种符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型参数确定方法
技术领域
本发明涉及一种智能驾驶员模型参数确定方法，特别涉及一种符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型参数确定方法。
背景技术
目前，自动驾驶技术在当今的车辆行业受到广泛关注。跟车行驶是道路交通的典型工况，建立能准确反映驾驶员跟车行驶特性的跟驰模型是驾驶员行为研究和智能辅助驾驶系统开发的热点之一，也广泛应用于交通仿真领域。
智能驾驶员模型(Intelligent Driver Model,IDM)由Triber等提出，属于安全距离模型，能够以较少的参数和统一的形式描述车辆从自由流到拥堵流的行为，实时反映出车辆位置和速度的动态变化。智能驾驶员模型受到广泛研究与应用。张珈彬提出了基于智能驾驶员模型IDM的轨迹规划方法、装置及存储介质。李雪等提出了一种车载传感网节点移动智能驾驶员模型的构建方法，利用云模型描述的不确定性指标引入智能驾驶员模型，对智能驾驶员模型中的相关参数进行修正，表征节点移动策略和移动规律。德国宇航局交通系统研究所开发的微观交通仿真软件SUMO利用IDM模型作为车辆跟驰模型。但是智能驾驶员模型参数如加速度指数δ、舒适制动减速度bn等目前仅有一个大致范围，缺乏针对个体驾驶员的驾驶习惯确定智能驾驶员模型的参数的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的智能驾驶员模型参数确定只是一个大致的范围，缺乏针对个体驾驶员的驾驶习惯确定智能驾驶员模型参数的问题而提供的一种符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型参数确定方法。
本发明提供的符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型参数确定方法，其方法包括如下步骤：
第一步、智能驾驶员模型公式的确定，具体公式如下：
Figure GDA0003729699460000021
上述方程由自由流加速度和拥堵流加速度两部分组成，写为：
自由流加速度：
Figure GDA0003729699460000022
拥堵流加速度：
Figure GDA0003729699460000023
式中:
Figure GDA0003729699460000024
其中，n为车辆编号；
Figure GDA0003729699460000025
为主车n的最大加速度；
Figure GDA0003729699460000026
为主车n在自由流状态下的期望速度；vn为主车的当前行驶车速；δ为加速度指数；Δvn为主车vn与前车vn-1的速度差；sn为主车与前车的净间距；s*为当前状态下驾驶员的期望距离；
Figure GDA0003729699460000027
为静止状态下的安全距离；Tn为驾驶员反应时间；bn为舒适制动减速度；
根据智能驾驶员模型公式，
Figure GDA0003729699460000028
需要驾驶员自行确定并输入系统，vn、Δvn需要实时采集，
Figure GDA0003729699460000029
需要对车辆进行测试得到，Tn、
Figure GDA00037296994600000210
δ以及bn需要对驾驶员进行测试或对驾驶员行驶数据进行处理得到；
第二步、数据采集系统的设置：
数据采集系统包括：驾驶模拟器、加速度传感器、ARS408-21毫米波雷达和GPS定位器，其中驾驶模拟器在室内使用，加速度传感器、ARS408-21毫米波雷达和GPS定位器需要布置在测试主车上，加速度传感器用于得到主车的加速度信息，ARS408-21毫米波雷达用于得到前车的速度信息和主车与前车的距离信息，GPS传感器用于得到主车的速度信息，具体设置步骤如下：
步骤一、布置加速度传感器：将加速度传感器布置于汽车前保险杠中间位置，用碳氢化合溶液来清洁汽车前保险杠中间位置，将氰基丙烯酸盐均匀地涂抹在前保险杠中间位置，将加速度传感器粘接在汽车前保险杠中间位置，加速度传感器感知到的信息通过汽车CAN总线传输到汽车ECU上；
步骤二、布置ARS408-21毫米波雷达：将ARS408-21毫米波雷达布置于车顶中间位置，在汽车车顶位置安装支架，将ARS408-21毫米波雷达安装在支架上，ARS408-21毫米波雷达感知到的信息通过汽车CAN总线传输到汽车ECU上，计算主车与前车的距离时，用ARS408-21毫米波雷达感知到的距离减去ARS408-21毫米波雷达安装位置到主车最前方的距离；
步骤三、布置GPS定位器：将GPS定位器布置于副驾驶员座位下方，通过磁铁将GPS定位器吸附于副驾驶员座位下方，确保GPS定位器安装稳定，GPS定位器通过无线信号与汽车相连接；
第三步、测试所需参数，具体步骤如下：
步骤一、最大加速度
Figure GDA0003729699460000031
的确定：
Figure GDA0003729699460000032
仅由车辆本身结构决定，通过对车辆进行试验得到，路上试验在混凝土路面或沥青路面的直线路段上进行，路面要求平整、干燥、清洁，纵向坡度在0.1％以内，试验时，大气温度在0-40℃之间，风速不大于3m/s，测试时，汽车处于良好的技术状况，起步时以常用起步挡起步，轿车为1挡，货车常为2挡，按最佳换挡时刻逐次换至高挡，节气门处于最大开度，由于最大加速度常在汽车处于低速时得到，则测试主车速度由0全力加速至60km/h，通过加速度传感器记录的汽车最大加速度，即为该车辆的最大加速度
Figure GDA0003729699460000041
步骤二、驾驶员反应时间Tn的确定，驾驶员在驾驶模拟器上模拟行驶时，由驾驶模拟器或外界给出减速信号，测试由信号给出到驾驶员操作制动踏板的时间，测试20次，取平均值，记为驾驶员反应时间Tn；
步骤三、静止状态下的安全距离
Figure GDA0003729699460000042
确定，记录驾驶员实际行驶时，通过GPS定位器感知的主车速度和通过毫米波雷达感知的前车速度均为0时的距离，并取其平均值，作为
Figure GDA0003729699460000043
步骤四、加速度指数δ的确定：ARS408-21毫米波雷达探测距离为250m,当主车前方250m内无前车时，认为主车处于自由流行驶，当主车处于自由流行驶时，拥堵流加速度aint趋近于0，此时加速度为自由流加速度，仅由
Figure GDA0003729699460000044
vn、
Figure GDA0003729699460000045
以及δ决定，步骤一确定了主车的最大加速度
Figure GDA0003729699460000046
vn通过GPS定位器采集，
Figure GDA0003729699460000047
由驾驶员自行确定并输入系统，即仅剩δ未确定，对主车在自由流行驶时速度随时间的变化进行采集，并储存在ECU中，则可得到符合驾驶员习惯的自由流加速曲线，实际操作时取δ从1到5，每隔0.1做一次曲线，将符合驾驶员习惯的自由流速度曲线与各个δ取值下的速度曲线对比，以主车进入自由流时刻为起始时刻，以主车速度达到
Figure GDA0003729699460000048
时刻为终点时刻，将符合驾驶员习惯的自由流速度曲线与各个δ取值下的速度曲线之间的面积最小时的δ进行记录储存，每次自由流行驶均可产生一个δ，取平均值，确定为符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型的加速度指数δ；
步骤五、舒适制动减速度bn的确定，当ARS408-21毫米波雷达探测到前方车辆时，认为主车处于拥堵流行驶，当驾驶员在拥堵流驾驶时，加速度由自由流加速度afree和拥堵流加速度aint共同组成，经过上述步骤一、二、三、四，仅剩bn未确定，对驾驶员在拥堵流驾驶时的数据进行采集，并储存在ECU中，需要采集的数据有本车速度vn、主车与前车的距离sn以及主车与前车的速度差Δvn，主车速度由GPS定位器感知得到，主车与前车的距离由ARS408-21毫米波雷达感知得到，主车与前车的速度差由ARS408-21毫米波雷达感知得到的前车速度减去由GPS定位器感知得到的主车速度，将符合驾驶员习惯的拥堵流速度曲线与符合其驾驶场景下的各个bn取值下的速度曲线对比，取从主车进入拥堵流时刻为起始时刻到主车速度等于前车速度时刻为终点时刻，将符合驾驶员习惯的拥堵流速度曲线与各个bn取值下的速度曲线之间的面积最小时的bn进行记录储存，每次拥堵流行驶均可产生一个bn，取平均值，确定为符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型的舒适制动减速度bn。
本发明的有益效果：
本发明提供的符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型参数确定方法通过对驾驶员实际驾驶时的数据进行分析处理，能够得到符合驾驶员驾驶习惯的智能驾驶员模型参数，能够准确地描述驾驶员的纵向跟驰特性，实现对驾驶员跟驰行为的复现能力。
附图说明
图1为本发明所述的方法总体流程示意图。
图2为本发明所述的不同δ取值的自由加速曲线示意图。
图3为本发明所述的不同bn取值时的速度曲线示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图3所示：
本发明提供的符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型参数确定方法，其方法包括如下步骤：
第一步、智能驾驶员模型公式的确定，具体公式如下：
Figure GDA0003729699460000061
上述方程由自由流加速度和拥堵流加速度两部分组成，写为：
自由流加速度：
Figure GDA0003729699460000062
拥堵流加速度：
Figure GDA0003729699460000063
式中:
Figure GDA0003729699460000064
其中，n为车辆编号；
Figure GDA0003729699460000065
为主车n的最大加速度；
Figure GDA0003729699460000066
为主车n在自由流状态下的期望速度；vn为主车的当前行驶车速；δ为加速度指数；Δvn为主车vn与前车vn-1的速度差；sn为主车与前车的净间距；s*为当前状态下驾驶员的期望距离；
Figure GDA0003729699460000071
为静止状态下的安全距离；Tn为驾驶员反应时间；bn为舒适制动减速度；
根据智能驾驶员模型公式，
Figure GDA0003729699460000072
需要驾驶员自行确定并输入系统，vn、Δvn需要实时采集，
Figure GDA0003729699460000073
需要对车辆进行测试得到，Tn、
Figure GDA0003729699460000074
δ以及bn需要对驾驶员进行测试或对驾驶员行驶数据进行处理得到；
第二步、数据采集系统的设置：
数据采集系统包括：驾驶模拟器、加速度传感器、ARS408-21毫米波雷达和GPS定位器，其中驾驶模拟器在室内使用，加速度传感器、ARS408-21毫米波雷达和GPS定位器需要布置在测试主车上，加速度传感器用于得到主车的加速度信息，ARS408-21毫米波雷达用于得到前车的速度信息和主车与前车的距离信息，GPS传感器用于得到主车的速度信息，具体设置步骤如下：
步骤一、布置加速度传感器：将加速度传感器布置于汽车前保险杠中间位置，用碳氢化合溶液来清洁汽车前保险杠中间位置，将氰基丙烯酸盐均匀地涂抹在前保险杠中间位置，将加速度传感器粘接在汽车前保险杠中间位置，加速度传感器感知到的信息通过汽车CAN总线传输到汽车ECU上；
步骤二、布置ARS408-21毫米波雷达：将ARS408-21毫米波雷达布置于车顶中间位置，在汽车车顶位置安装支架，将ARS408-21毫米波雷达安装在支架上，ARS408-21毫米波雷达感知到的信息通过汽车CAN总线传输到汽车ECU上，计算主车与前车的距离时，用ARS408-21毫米波雷达感知到的距离减去ARS408-21毫米波雷达安装位置到主车最前方的距离；
步骤三、布置GPS定位器：将GPS定位器布置于副驾驶员座位下方，通过磁铁将GPS定位器吸附于副驾驶员座位下方，确保GPS定位器安装稳定，GPS定位器通过无线信号与汽车相连接；
第三步、测试所需参数，具体步骤如下：
步骤一、最大加速度
Figure GDA0003729699460000081
的确定：
Figure GDA0003729699460000082
仅由车辆本身结构决定，通过对车辆进行试验得到，路上试验在混凝土路面或沥青路面的直线路段上进行，路面要求平整、干燥、清洁，纵向坡度在0.1％以内，试验时，大气温度在0-40℃之间，风速不大于3m/s，测试时，汽车处于良好的技术状况，起步时以常用起步挡起步，轿车为1挡，货车常为2挡，按最佳换挡时刻逐次换至高挡，节气门处于最大开度，由于最大加速度常在汽车处于低速时得到，则测试主车速度由0全力加速至60km/h，通过加速度传感器记录的汽车最大加速度，即为该车辆的最大加速度
Figure GDA0003729699460000083
步骤二、驾驶员反应时间Tn的确定，驾驶员在驾驶模拟器上模拟行驶时，由驾驶模拟器或外界给出减速信号，测试由信号给出到驾驶员操作制动踏板的时间，测试20次，取平均值，记为驾驶员反应时间Tn；
步骤三、静止状态下的安全距离
Figure GDA0003729699460000084
确定，记录驾驶员实际行驶时，通过GPS定位器感知的主车速度和通过毫米波雷达感知的前车速度均为0时的距离，并取其平均值，作为
Figure GDA0003729699460000085
步骤四、加速度指数δ的确定：ARS408-21毫米波雷达探测距离为250m,当主车前方250m内无前车时，认为主车处于自由流行驶，当主车处于自由流行驶时，拥堵流加速度aint趋近于0，此时加速度为自由流加速度，仅由
Figure GDA0003729699460000091
vn、
Figure GDA0003729699460000092
以及δ决定，步骤一确定了主车的最大加速度
Figure GDA0003729699460000093
vn通过GPS定位器采集，
Figure GDA0003729699460000094
由驾驶员自行确定并输入系统，即仅剩δ未确定，对主车在自由流行驶时速度随时间的变化进行采集，并储存在ECU中，则可得到符合驾驶员习惯的自由流加速曲线，图2是主车在
Figure GDA0003729699460000095
为80km/h时，不同δ取值的自由加速曲线，仅以δ＝1，δ＝2，δ＝3，δ＝4为例，δ的取值范围一般在1-5之间，实际操作时取δ从1到5，每隔0.1做一次曲线，将符合驾驶员习惯的自由流速度曲线与各个δ取值下的速度曲线对比，以主车进入自由流时刻为起始时刻，以主车速度达到
Figure GDA0003729699460000096
时刻为终点时刻，将符合驾驶员习惯的自由流速度曲线与各个δ取值下的速度曲线之间的面积最小时的δ进行记录储存，每次自由流行驶均可产生一个δ，取平均值，确定为符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型的加速度指数δ；
步骤五、舒适制动减速度bn的确定，当ARS408-21毫米波雷达探测到前方车辆时，认为主车处于拥堵流行驶，当驾驶员在拥堵流驾驶时，加速度由自由流加速度afree和拥堵流加速度aint共同组成，经过上述步骤一、二、三、四，仅剩bn未确定，对驾驶员在拥堵流驾驶时的数据进行采集，并储存在ECU中，需要采集的数据有本车速度vn、主车与前车的距离sn以及主车与前车的速度差Δvn，主车速度由GPS定位器感知得到，主车与前车的距离由ARS408-21毫米波雷达感知得到，主车与前车的速度差由ARS408-21毫米波雷达感知得到的前车速度减去由GPS定位器感知得到的主车速度，图3是前车速度恒为54km/h，主车初始速度为80km/h，两车初始间距为80m，
Figure GDA0003729699460000097
为80km/h，Tn为1s，
Figure GDA0003729699460000098
为4，δ为3时，不同bn取值时的速度曲线。图3仅以bn＝2，bn＝2.5，bn＝3，bn＝3.5为例，bn的取值范围一般在1到4之间，实际操作时取bn从1到4，每隔0.1做一次曲线，将符合驾驶员习惯的拥堵流速度曲线与符合其驾驶场景下的各个bn取值下的速度曲线对比，取从主车进入拥堵流时刻为起始时刻到主车速度等于前车速度时刻为终点时刻，将符合驾驶员习惯的拥堵流速度曲线与各个bn取值下的速度曲线之间的面积最小时的bn进行记录储存，每次拥堵流行驶均可产生一个bn，取平均值，确定为符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型的舒适制动减速度bn。

Claims (1)

1.一种符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型参数确定方法，其特征在于：其方法包括如下步骤：
第一步、智能驾驶员模型公式的确定，具体公式如下：
Figure FDA0003729699450000011
上述方程由自由流加速度和拥堵流加速度两部分组成，写为：
自由流加速度：
Figure FDA0003729699450000012
拥堵流加速度：
Figure FDA0003729699450000013
式中:
Figure FDA0003729699450000014
其中，n为车辆编号；
Figure FDA0003729699450000015
为主车n的最大加速度；
Figure FDA0003729699450000016
为主车n在自由流状态下的期望速度；vn为主车的当前行驶车速；δ为加速度指数；Δvn为主车vn与前车vn-1的速度差；sn为主车与前车的净间距；s*为当前状态下驾驶员的期望距离；
Figure FDA0003729699450000017
为静止状态下的安全距离；Tn为驾驶员反应时间；bn为舒适制动减速度；
根据智能驾驶员模型公式，
Figure FDA0003729699450000018
需要驾驶员自行确定并输入系统，vn、Δvn需要实时采集，
Figure FDA0003729699450000019
需要对车辆进行测试得到，Tn、
Figure FDA00037296994500000110
δ以及bn需要对驾驶员进行测试或对驾驶员行驶数据进行处理得到；
第二步、数据采集系统的设置：
数据采集系统包括：驾驶模拟器、加速度传感器、ARS408-21毫米波雷达和GPS定位器，其中驾驶模拟器在室内使用，加速度传感器、ARS408-21毫米波雷达和GPS定位器需要布置在测试主车上，加速度传感器用于得到主车的加速度信息，ARS408-21毫米波雷达用于得到前车的速度信息和主车与前车的距离信息，GPS传感器用于得到主车的速度信息，具体设置步骤如下：
步骤一、布置加速度传感器：将加速度传感器布置于汽车前保险杠中间位置，用碳氢化合溶液来清洁汽车前保险杠中间位置，将氰基丙烯酸盐均匀地涂抹在前保险杠中间位置，将加速度传感器粘接在汽车前保险杠中间位置，加速度传感器感知到的信息通过汽车CAN总线传输到汽车ECU上；
步骤二、布置ARS408-21毫米波雷达：将ARS408-21毫米波雷达布置于车顶中间位置，在汽车车顶位置安装支架，将ARS408-21毫米波雷达安装在支架上，ARS408-21毫米波雷达感知到的信息通过汽车CAN总线传输到汽车ECU上，计算主车与前车的距离时，用ARS408-21毫米波雷达感知到的距离减去ARS408-21毫米波雷达安装位置到主车最前方的距离；
步骤三、布置GPS定位器：将GPS定位器布置于副驾驶员座位下方，通过磁铁将GPS定位器吸附于副驾驶员座位下方，确保GPS定位器安装稳定，GPS定位器通过无线信号与汽车相连接；
第三步、测试所需参数，具体步骤如下：
步骤一、最大加速度
Figure FDA0003729699450000021
的确定：
Figure FDA0003729699450000022
仅由车辆本身结构决定，通过对车辆进行试验得到，路上试验在混凝土路面或沥青路面的直线路段上进行，路面要求平整、干燥、清洁，纵向坡度在0.1％以内，试验时，大气温度在0-40℃之间，风速不大于3m/s，测试时，汽车处于良好的技术状况，起步时以常用起步挡起步，轿车为1挡，货车常为2挡，按最佳换挡时刻逐次换至高挡，节气门处于最大开度，由于最大加速度常在汽车处于低速时得到，则测试主车速度由0全力加速至60km/h，通过加速度传感器记录的汽车最大加速度，即为该车辆的最大加速度
Figure FDA0003729699450000031
步骤二、驾驶员反应时间Tn的确定，驾驶员在驾驶模拟器上模拟行驶时，由驾驶模拟器或外界给出减速信号，测试由信号给出到驾驶员操作制动踏板的时间，测试20次，取平均值，记为驾驶员反应时间Tn；
步骤三、静止状态下的安全距离
Figure FDA0003729699450000032
确定，记录驾驶员实际行驶时，通过GPS定位器感知的主车速度和通过毫米波雷达感知的前车速度均为0时的距离，并取其平均值，作为
Figure FDA0003729699450000033
步骤四、加速度指数δ的确定：ARS408-21毫米波雷达探测距离为250m,当主车前方250m内无前车时，认为主车处于自由流行驶，当主车处于自由流行驶时，拥堵流加速度aint趋近于0，此时加速度为自由流加速度，仅由
Figure FDA0003729699450000034
vn、
Figure FDA0003729699450000035
以及δ决定，步骤一确定了主车的最大加速度
Figure FDA0003729699450000036
vn通过GPS定位器采集，
Figure FDA0003729699450000037
由驾驶员自行确定并输入系统，即仅剩δ未确定，对主车在自由流行驶时速度随时间的变化进行采集，并储存在ECU中，则可得到符合驾驶员习惯的自由流加速曲线，实际操作时取δ从1到5，每隔0.1做一次曲线，将符合驾驶员习惯的自由流速度曲线与各个δ取值下的速度曲线对比，以主车进入自由流时刻为起始时刻，以主车速度达到
Figure FDA0003729699450000038
时刻为终点时刻，将符合驾驶员习惯的自由流速度曲线与各个δ取值下的速度曲线之间的面积最小时的δ进行记录储存，每次自由流行驶均可产生一个δ，取平均值，确定为符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型的加速度指数δ；
步骤五、舒适制动减速度bn的确定，当ARS408-21毫米波雷达探测到前方车辆时，认为主车处于拥堵流行驶，当驾驶员在拥堵流驾驶时，加速度由自由流加速度afree和拥堵流加速度aint共同组成，经过上述步骤一、二、三、四，仅剩bn未确定，对驾驶员在拥堵流驾驶时的数据进行采集，并储存在ECU中，需要采集的数据有本车速度vn、主车与前车的距离sn以及主车与前车的速度差Δvn，主车速度由GPS定位器感知得到，主车与前车的距离由ARS408-21毫米波雷达感知得到，主车与前车的速度差由ARS408-21毫米波雷达感知得到的前车速度减去由GPS定位器感知得到的主车速度，将符合驾驶员习惯的拥堵流速度曲线与符合其驾驶场景下的各个bn取值下的速度曲线对比，取从主车进入拥堵流时刻为起始时刻到主车速度等于前车速度时刻为终点时刻，将符合驾驶员习惯的拥堵流速度曲线与各个bn取值下的速度曲线之间的面积最小时的bn进行记录储存，每次拥堵流行驶均可产生一个bn，取平均值，确定为符合驾驶员习惯的智能驾驶员模型的舒适制动减速度bn。
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