陳 濤 李曉旭 孫 林 魏 朗

（長(zhǎng)安大學(xué) 交通部汽車(chē)運(yùn)輸安全保障技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

1 前言

智能車(chē)輛的關(guān)鍵技術(shù)主要包括自主導(dǎo)航和安全保障兩個(gè)內(nèi)容，自主導(dǎo)航技術(shù)依托于整個(gè)智能交通系統(tǒng)的建立和完善，而安全保障技術(shù)可以通過(guò)自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、碰撞預(yù)警系統(tǒng)等汽車(chē)輔助駕駛系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。汽車(chē)輔助駕駛系統(tǒng)是在人—車(chē)—路閉環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出的，其中駕駛員是系統(tǒng)中最不穩(wěn)定因素，其行為對(duì)整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生直接影響。因此，研究智能車(chē)輛設(shè)計(jì)過(guò)程中的駕駛員模型，對(duì)開(kāi)發(fā)汽車(chē)輔助駕駛系統(tǒng)以及提高智能車(chē)輛的安全保障性能都具有重要意義。

多年來(lái)，各國(guó)研究人員針對(duì)智能車(chē)輛中汽車(chē)輔助駕駛系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出多種駕駛員模型，根據(jù)不同的應(yīng)用類(lèi)型，主要可以分為方向控制、速度控制和方向速度綜合控制駕駛員模型。本文回顧總結(jié)了典型智能車(chē)輛設(shè)計(jì)中的駕駛員模型，評(píng)價(jià)了各類(lèi)駕駛員模型的特點(diǎn)。

2 智能車(chē)輛駕駛員模型發(fā)展歷程

20世紀(jì)50年代國(guó)外研究人員首次提出駕駛員模型概念，主要針對(duì)方向控制駕駛員模型進(jìn)行研究。郭孔輝院士提出“預(yù)瞄—跟隨”理論，根據(jù)是否存在駕駛員預(yù)瞄過(guò)程，將駕駛員模型分為補(bǔ)償跟蹤模型和預(yù)瞄跟蹤模型[1]。隨著控制理論的發(fā)展以及智能車(chē)輛研究的不斷深入，基于“預(yù)瞄—跟隨”理論的駕駛員模型不能準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)駕駛員對(duì)實(shí)際道路狀況的判斷，進(jìn)而不能合理反映智能車(chē)輛行駛狀態(tài)，因此根據(jù)模糊控制理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論，出現(xiàn)了基于智能控制理論的駕駛員模型。基于模糊控制理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論建立駕駛員模型，可以通過(guò)“信息感知環(huán)節(jié)”獲得道路和汽車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反饋信息，再經(jīng)過(guò)“預(yù)瞄決策環(huán)節(jié)”分析和判斷后形成汽車(chē)預(yù)期行駛路線，最后在“校正控制環(huán)節(jié)”實(shí)施操縱動(dòng)作進(jìn)而控制汽車(chē)按照預(yù)期軌跡行駛，這種模型被稱(chēng)為統(tǒng)一決策模型，其是綜合考慮汽車(chē)方向控制和速度控制的駕駛員模型[2]。

3 方向控制模型

3.1 補(bǔ)償跟蹤模型

補(bǔ)償跟蹤駕駛員模型的仿真過(guò)程是在駕駛員無(wú)前視行為的情況下，根據(jù)汽車(chē)行駛道路狀況和車(chē)輛狀態(tài)，運(yùn)用控制理論方法進(jìn)行駕駛員行為控制，使車(chē)輛沿預(yù)期道路軌跡行駛。補(bǔ)償跟蹤模型控制示意圖如圖 1 所示，其中 H（s）為駕駛員控制特性，G（s）為汽車(chē)動(dòng)態(tài)特性，s為復(fù)變量，r為預(yù)期道路特征信息，ε為偏差，δ為轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角，y為汽車(chē)行駛道路特征信息[1]。補(bǔ)償跟蹤模型的輸入為r和y之間的偏差，由于駕駛員模型無(wú)前視環(huán)節(jié)，僅根據(jù)輸入偏差進(jìn)行補(bǔ)償校正，輸出為汽車(chē)轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角，適合于研究側(cè)向風(fēng)等外界作用對(duì)汽車(chē)行駛狀態(tài)的影響。

1965年 McRuer、Weir、Klein 等共同提出一種模型，其由美國(guó)系統(tǒng)技術(shù)公司（Systems Technology Inc）設(shè)計(jì)，因此稱(chēng)為STI模型[3]。STI模型是一種補(bǔ)償跟蹤模型，是在跟蹤模型和飛行員—飛機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上衍生而來(lái)，并加入了駕駛員的反應(yīng)時(shí)間參數(shù)，其控制流程圖如圖2所示。圖中Δy0為橫向位置重心誤差，Δψ為橫擺角誤差，rc為汽車(chē)轉(zhuǎn)向角速度，U0為車(chē)速，Ky、Kψ、Kc為駕駛員特性參數(shù)，（TLs+1）－ets為駕駛員反應(yīng)特性函數(shù)，V為汽車(chē)速度控制部分，r′汽車(chē)轉(zhuǎn)向控制部分，∫為速度和角度變量的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。STI模型假設(shè)駕駛員根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的汽車(chē)運(yùn)動(dòng)軌跡與預(yù)期道路之間的橫向偏差進(jìn)行補(bǔ)償校正，其中會(huì)參考在汽車(chē)重心處道路曲率的變化和行駛車(chē)速，同時(shí)系統(tǒng)引入外界風(fēng)對(duì)汽車(chē)的擾動(dòng)，以研究駕駛員行為特性。研究表明存在外界擾動(dòng)的情況下，駕駛員在汽車(chē)作出響應(yīng)時(shí)才會(huì)意識(shí)到擾動(dòng)存在，而以道路曲率作為輸入時(shí)，駕駛員可直接根據(jù)道路曲率變化做出響應(yīng)[3]。

1967年 McRuer提出的 Crossover模型[3～5]是另一種典型的補(bǔ)償跟蹤模型。Crossover駕駛員模型是在補(bǔ)償跟蹤模型的基礎(chǔ)上提出的，其增加了駕駛員反應(yīng)遲滯和神經(jīng)肌肉反應(yīng)時(shí)間參數(shù)，引入表示駕駛員經(jīng)驗(yàn)的增益系數(shù)以及表示超前或滯后的校正常數(shù)，在一定程度上更為準(zhǔn)確地描述了駕駛員行為特性，通常應(yīng)用于對(duì)駕駛員行為的參數(shù)化建模[3]。該模型考慮了駕駛員對(duì)不同轉(zhuǎn)向頻率的反應(yīng)及其對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而建立一個(gè)由高頻和低頻兩部分組成的人－車(chē)－路閉環(huán)魯棒控制系統(tǒng)[6]。其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù) H（s）G（s）（H（s）和 G（s）相結(jié)合的復(fù)合系統(tǒng)函數(shù)）是由閉環(huán)試驗(yàn)所得傳遞函數(shù)進(jìn)行描述的，即

式中，ωc為相鄰的交叉頻率；τr為駕駛員反應(yīng)時(shí)間。

盡管判斷駕駛員的適應(yīng)能力是以人車(chē)系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行的[7]，但在改變汽車(chē)特性的情況下，駕駛員模型依然可以補(bǔ)償跟蹤誤差，不過(guò)駕駛員模型受到輸入信號(hào)的局限，因此Crossover模型僅適用于輸入信號(hào)相移為低頻段且為相鄰交叉頻率的試驗(yàn)環(huán)境[8]。

3.2 預(yù)瞄跟蹤模型

預(yù)瞄跟蹤模型在補(bǔ)償跟蹤模型的基礎(chǔ)上加入預(yù)瞄環(huán)節(jié)，其根據(jù)預(yù)期路徑獲取預(yù)瞄點(diǎn)位置和路徑方向的相關(guān)信息，以此作為偏差比較器輸入量。預(yù)瞄跟蹤模型控制框圖如圖3所示，其中P（s）表示駕駛員的預(yù)瞄環(huán)節(jié)，B（s）為反饋預(yù)估環(huán)節(jié)，m為預(yù)期道路特征信息，me為汽車(chē)位置信息的預(yù)估值，yp為未來(lái)時(shí)刻汽車(chē)狀態(tài)信息[1]。

1968年Kondo提出了線性預(yù)估模型[9]，其根據(jù)側(cè)向風(fēng)對(duì)汽車(chē)行駛狀態(tài)的干擾，提出線性狀態(tài)變量控制模型，為之后的駕駛員模型奠定了基礎(chǔ)。Kondo假設(shè)在距離為L(zhǎng)的預(yù)設(shè)行駛路線上始終存在一假想點(diǎn)，其表示駕駛員的視線點(diǎn)或目標(biāo)點(diǎn)，駕駛員以此方式駕駛汽車(chē)行進(jìn)（圖4），并且在預(yù)瞄距離L內(nèi)，將汽車(chē)在地面上的投影中心線與預(yù)設(shè)路線間的橫向偏移ΔyL減至最小，該模型假設(shè)汽車(chē)轉(zhuǎn)向角δH與橫擺角誤差Δψ、行駛方向角誤差Δv和橫向位置重心誤差Δy0為線性組合[10]。由于考慮了駕駛員的前視作用，這種模型更接近實(shí)際，其模型計(jì)算結(jié)果(路徑跟隨精度)與實(shí)際駕駛員的操縱結(jié)果基本相符。

圖4中，ΔyL為Δy0的預(yù)測(cè)值，Φ為駕駛員視角值，κV為汽車(chē)行駛軌跡曲率，κr為參考路徑曲率，κS為汽車(chē)行駛道路曲率。

1980年MacAdam CC提出了一種最優(yōu)預(yù)瞄控制模型[11，12]，其是一種比較典型的預(yù)瞄跟蹤駕駛員模型。該模型是根據(jù)軌道跟隨誤差平方和最小而建立，結(jié)構(gòu)參數(shù)由汽車(chē)動(dòng)力學(xué)特性確定，有較高的軌道跟隨精度。

1982年郭孔輝院士提出預(yù)瞄—跟隨系統(tǒng)理論，根據(jù)該理論建立了駕駛員預(yù)瞄最優(yōu)曲率模型[13]。該模型在汽車(chē)操縱特性參數(shù)、駕駛員特性參數(shù)與模型參數(shù)之間建立聯(lián)系，通過(guò)將系統(tǒng)仿真結(jié)果與實(shí)車(chē)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到了較為接近真實(shí)情況的汽車(chē)軌跡跟隨結(jié)果，體現(xiàn)出駕駛員模型的準(zhǔn)確性。

3.3 智能控制模型

智能控制模型是基于模糊控制理論和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而建立的駕駛員模型，這種模型的出現(xiàn)有效促進(jìn)了智能車(chē)輛駕駛員模型的發(fā)展。在智能車(chē)輛駕駛員模型中使用模糊控制理論，其核心是設(shè)計(jì)一種模糊邏輯控制器來(lái)模擬駕駛員行為，通過(guò)人—車(chē)—路閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真試驗(yàn)，為汽車(chē)智能控制提供技術(shù)支持。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論是將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與控制理論相結(jié)合而提出的智能控制方法，其已成為智能控制一個(gè)新的分支，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的自學(xué)習(xí)和非線性映射能力使其在智能控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線或離線訓(xùn)練，讓預(yù)先建立的模型對(duì)所收集的信息進(jìn)行學(xué)習(xí)，訓(xùn)練出相應(yīng)的控制器網(wǎng)絡(luò)[14]。

1996年MacAdam CC提出了汽車(chē)轉(zhuǎn)向智能控制模型[10]，該系統(tǒng)是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和預(yù)瞄傳感器而建立，根據(jù)傳感器獲取車(chē)輛位置信息并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本，辨別駕駛員轉(zhuǎn)向操縱行為，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)駕駛員模型對(duì)車(chē)輛的控制。

2000年管欣等人利用系統(tǒng)模糊決策理論，通過(guò)預(yù)期軌跡決策的方法，在預(yù)瞄最優(yōu)曲率模型的基礎(chǔ)上提出一種駕駛員動(dòng)態(tài)決策汽車(chē)預(yù)期行駛軌跡的模糊決策模型，并且在多種路況下對(duì)駕駛員預(yù)期軌跡的決策行為進(jìn)行仿真，表現(xiàn)出較好的仿真效果[15]。

2000年高振海等人在預(yù)期行駛軌跡模糊決策模型和預(yù)瞄最優(yōu)曲率模型的基礎(chǔ)上建立了一個(gè)新的駕駛員方向控制模型[16]。該模型能夠較好的反映駕駛員行為特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確描述駕駛員預(yù)期汽車(chē)行駛軌跡的動(dòng)態(tài)過(guò)程，在智能車(chē)輛駕駛系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

2002年Julius根據(jù)汽車(chē)轉(zhuǎn)向測(cè)試試驗(yàn)，利用模糊控制理論設(shè)計(jì)出駕駛員學(xué)習(xí)模型。該模型針對(duì)汽車(chē)轉(zhuǎn)向中駕駛員學(xué)習(xí)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究，兼顧預(yù)瞄控制和補(bǔ)償控制[17]。

2002年郭孔輝院士提出預(yù)瞄優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)駕駛員模型[18]。該模型不需要采用真實(shí)駕駛員的駕駛數(shù)據(jù)作為模型學(xué)習(xí)的先驗(yàn)知識(shí)，而是根據(jù)試驗(yàn)?zāi)M出的最優(yōu)行駛軌跡作為訓(xùn)練樣本，以跟隨誤差、操縱負(fù)擔(dān)和翻車(chē)風(fēng)險(xiǎn)等作為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化訓(xùn)練，其更加接近實(shí)際駕駛員駕駛行為特性。預(yù)瞄優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)駕駛員模型框圖如圖5所示，其中F（t）為預(yù)期路徑，f（t）為相對(duì)坐標(biāo)系下的預(yù)期路徑，eT1s…eTns為多點(diǎn)預(yù)測(cè)輸入函數(shù)，S（·）為非線性變換函數(shù)，δ*sw為轉(zhuǎn)向盤(pán)理想轉(zhuǎn)角，e-tds/（1+Tns）為駕駛員反應(yīng)滯后特性函數(shù)，δsw為轉(zhuǎn)向盤(pán)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)角，V（s）為汽車(chē)動(dòng)力學(xué)傳遞函數(shù)，x（t）為汽車(chē)前向運(yùn)動(dòng)，y（t）為汽車(chē)側(cè)向運(yùn)動(dòng)，ψ（t）為汽車(chē)航向角，y¨、y˙、y 為汽車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變量，X（t）為變換坐標(biāo)后的汽車(chē)前向運(yùn)動(dòng)，Y（t）為變換坐標(biāo)后的汽車(chē)側(cè)向運(yùn)動(dòng)。實(shí)際預(yù)瞄道路信息經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換函數(shù)的作用得到相對(duì)坐標(biāo)系下的預(yù)瞄道路信息，與汽車(chē)側(cè)向位移、側(cè)向速度和側(cè)向加速度一同作為系統(tǒng)輸入，經(jīng)過(guò)預(yù)測(cè)函數(shù)、數(shù)層神經(jīng)元間加權(quán)系數(shù)的綜合傳遞和非線性函數(shù)得到理想的轉(zhuǎn)向角。由于駕駛員存在滯后特性，因此引入滯后特性函數(shù)后得出實(shí)際轉(zhuǎn)向角，經(jīng)過(guò)汽車(chē)動(dòng)力學(xué)函數(shù)和坐標(biāo)變換得出車(chē)輛在實(shí)際道路坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)軌跡。在方向控制中，預(yù)瞄優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)駕駛員模型中一般只需要4～6個(gè)單層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，只要輸入適當(dāng)便可得到較為準(zhǔn)確的駕駛員模擬數(shù)據(jù)。

4 速度控制模型

大部分對(duì)駕駛員模型的研究一直著重于方向控制，但是在智能車(chē)輛設(shè)計(jì)中，速度控制駕駛員模型也是研究的重點(diǎn)，通常應(yīng)用于車(chē)輛自適應(yīng)巡航等智能駕駛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中。

1994年Yoshimoto K等人提出速度控制行為駕駛員模型[19]。該模型以某一時(shí)刻的縱向加速度為前提，通過(guò)對(duì)比汽車(chē)當(dāng)前位置和前方障礙的距離，得到距離差值，通過(guò)分析距離差值，得到制動(dòng)踏板的控制策略，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛速度的控制，進(jìn)而模擬駕駛員對(duì)汽車(chē)的控制行為。

1997年Wade Allen R等人提出了速度控制模型[20]。該模型的反饋控制策略為利用理想速度與實(shí)際速度的差值來(lái)控制汽車(chē)的行駛速度，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)汽車(chē)前方間距的控制，控制過(guò)程中利用汽車(chē)的相對(duì)位移誤差轉(zhuǎn)化為相對(duì)速度誤差進(jìn)行控制，在相對(duì)速度誤差控制環(huán)節(jié)中存在延遲和增益，因此通過(guò)調(diào)整后使誤差得到校正，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)節(jié)氣門(mén)的控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)駕駛員對(duì)汽車(chē)的速度控制。

1998年Seto和Murakami等人提出根據(jù)期望縱向加速度與汽車(chē)縱向速度之間的傳遞關(guān)系，利用比例微分（PD）控制策略實(shí)現(xiàn)比例控制（Proportion）和微分控制（Differentiation）相結(jié)合的方式，建立基于相對(duì)距離的速度控制模型，以改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性[21]。該模型利用兩車(chē)間距為變量，通過(guò)比較理想車(chē)距與實(shí)際車(chē)距之間的差值實(shí)現(xiàn)反饋控制。利用PD控制策略中的加速度控制環(huán)節(jié)，可以根據(jù)間距差值得到汽車(chē)加速度的理想值，駕駛員通過(guò)感知車(chē)輛加速度的變化，采取相應(yīng)控制策略輸出車(chē)輛實(shí)際加速度值，該值能夠利用駕駛員模型中的傳遞環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換成汽車(chē)行駛速度的變化，最終完成汽車(chē)的速度控制。

2001年高振海等人根據(jù)預(yù)瞄跟隨理論建立了一種駕駛員最優(yōu)預(yù)瞄縱向加速度模型[22]。該模型增加了模糊決策理論和非線性系統(tǒng)描述函數(shù)，且考慮了駕駛員滯后特性和汽車(chē)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)非線性特性的因素，通過(guò)控制油門(mén)和制動(dòng)踏板控制汽車(chē)車(chē)速變化，能夠較好的反映駕駛員對(duì)汽車(chē)車(chē)速的控制行為。

5 方向速度綜合控制模型

在智能車(chē)輛設(shè)計(jì)研究中，駕駛員的駕駛行為研究是人—車(chē)—路閉環(huán)系統(tǒng)研究中的重要部分之一，由于駕駛員的駕駛行為包括車(chē)輛速度控制與方向控制兩個(gè)部分，因此單純的駕駛員速度控制模型或是方向控制模型都不能準(zhǔn)確反映真實(shí)駕駛員的駕駛行為，進(jìn)而不能實(shí)現(xiàn)智能車(chē)輛設(shè)計(jì)中駕駛員輔助系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究。方向速度綜合控制模型是基于智能車(chē)輛中智能駕駛系統(tǒng)的研究而出現(xiàn)的。

1981年Yoshimoto K等人提出一種自決策速度駕駛員預(yù)瞄跟隨模型[19]。該模型在預(yù)瞄跟隨駕駛員模型的基礎(chǔ)上加入速度控制因素，駕駛員根據(jù)汽車(chē)預(yù)瞄行駛軌跡進(jìn)行方向與速度控制，以汽車(chē)側(cè)向加速度為判斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行汽車(chē)方向與速度調(diào)節(jié)，在側(cè)向加速度不超過(guò)危險(xiǎn)值的情況下，使汽車(chē)方向與速度在盡可能大的范圍內(nèi)變化，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)速度與方向的綜合控制。

1991年Kageyama等人提出一種基于模糊控制理論的駕駛員模型[23]。該模型考慮了外界因素對(duì)駕駛員駕駛行為的影響，該影響主要體現(xiàn)在定義了“風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)”對(duì)不同影響因素類(lèi)型進(jìn)行判別，綜合考慮外界因素影響后駕駛員經(jīng)過(guò)模糊推理得出最佳預(yù)瞄行駛軌跡。在軌跡跟隨階段，駕駛員模型根據(jù)汽車(chē)實(shí)際行駛軌跡與預(yù)瞄軌跡之間的誤差進(jìn)行方向和速度調(diào)節(jié)。由于引入“風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)”的概念，使得汽車(chē)?yán)硐胨俣群图铀俣刃枰紤]最小風(fēng)險(xiǎn)的影響。

1993年Kageyama等人提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的駕駛員模型[7]。該模型較好描述了駕駛員的非線性因素，其主要包括駕駛員軌跡決策神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、駕駛員軌跡跟隨神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和汽車(chē)動(dòng)力學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，其是在已有駕駛員速度控制與方向控制模型基礎(chǔ)上建立的，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)代替模糊控制理論，更好地反映了駕駛員的行為特性。

2000年管欣等人針對(duì)駕駛員方向與速度綜合控制模型進(jìn)行了相關(guān)課題研究[24，25]。利用預(yù)瞄跟隨理論、廣義預(yù)測(cè)控制理論和系統(tǒng)模糊決策理論等控制理論，對(duì)駕駛員操縱行為特性和汽車(chē)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特性進(jìn)行分析，提出駕駛員穩(wěn)態(tài)預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)校正假說(shuō)，并以此建立了一個(gè)駕駛員模型，該模型能夠較好反映駕駛員在實(shí)際駕駛過(guò)程中的操作行為，其主要是反映駕駛員對(duì)加速踏板、制動(dòng)踏板和轉(zhuǎn)向盤(pán)的控制。

2002年Dario等人建立了一種駕駛員行為預(yù)測(cè)模型[26]。該模型將駕駛員的行為分為感知道路信息、制定決策和實(shí)施操作3個(gè)組成部分。采用自適應(yīng)認(rèn)知架構(gòu)（ACT－R）理論，引入遠(yuǎn)點(diǎn)和近點(diǎn)的概念，將轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角的變化和汽車(chē)縱向加速度作為模型函數(shù)變量，得到道路路徑與遠(yuǎn)近點(diǎn)夾角變化以及前后兩車(chē)的安全時(shí)間函數(shù)，通過(guò)試驗(yàn)分析，得出函數(shù)所需參數(shù)。由于采用ACT－R理論，該模型能夠較好的實(shí)現(xiàn)駕駛員的感知行為。

2007年管欣等人在駕駛員方向與速度綜合控制模型的研究基礎(chǔ)上，繼續(xù)發(fā)展了駕駛員控制行為統(tǒng)一決策模型[2]。該模型主要包括3個(gè)環(huán)節(jié)，即信息感知、預(yù)瞄決策和控制校正。駕駛員模型在信息感知階段對(duì)道路環(huán)境、車(chē)輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的參數(shù)等進(jìn)行理解，對(duì)駕駛員生理和心理狀態(tài)變化做出反應(yīng)；在預(yù)瞄決策階段駕駛員模型對(duì)汽車(chē)行駛軌跡進(jìn)行預(yù)測(cè)，需要綜合考慮道路環(huán)境和汽車(chē)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等因素的影響，以制定最優(yōu)行駛軌跡；在控制校正環(huán)節(jié)駕駛員根據(jù)決策出的最優(yōu)行駛軌跡來(lái)操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)和油門(mén)、制動(dòng)踏板，調(diào)整汽車(chē)按照最優(yōu)行駛軌跡行駛。這種統(tǒng)一決策模型的出現(xiàn)有效提升了駕駛員模型的仿真效果，并在智能車(chē)輛設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。

6 智能車(chē)輛駕駛員模型展望

在智能車(chē)輛設(shè)計(jì)過(guò)程中，駕駛員模型主要應(yīng)用于汽車(chē)輔助駕駛系統(tǒng)研究，同時(shí)在人—車(chē)—路閉環(huán)系統(tǒng)研究中發(fā)揮重要作用。早期的方向控制駕駛員模型和速度控制駕駛員模型雖然能較好的反映汽車(chē)駕駛員方向和速度控制行為，但是由于方向控制與速度控制是汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)中統(tǒng)一協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，因此適用于智能車(chē)輛設(shè)計(jì)的駕駛員模型中應(yīng)當(dāng)同時(shí)包括方向控制與速度控制，以全面反映實(shí)際駕駛員對(duì)汽車(chē)狀態(tài)、行駛道路、駕駛環(huán)境的駕駛行為特性，且包括駕駛員心理、生理狀態(tài)反映。在智能車(chē)輛設(shè)計(jì)過(guò)程中體現(xiàn)出實(shí)用化，實(shí)現(xiàn)多源信息協(xié)同認(rèn)知的駕駛員模型，將會(huì)成為智能車(chē)輛設(shè)計(jì)中駕駛員模型的重要發(fā)展方向之一。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜述了不同應(yīng)用類(lèi)型的智能車(chē)輛駕駛員模型，針對(duì)方向控制、速度控制和方向速度綜合控制駕駛員模型進(jìn)行分析，體現(xiàn)出駕駛員模型是智能車(chē)輛設(shè)計(jì)、汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)仿真、人—車(chē)—路閉環(huán)系統(tǒng)研究以及駕駛員行為研究中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。隨著智能車(chē)輛設(shè)計(jì)研究的不斷進(jìn)步，汽車(chē)輔助駕駛系統(tǒng)不斷完善，開(kāi)發(fā)與之匹配的駕駛員模型將成為智能車(chē)輛設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

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