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汽车智能辅助驾驶系统研究与发展 吉大汽车高振海
三、研究技术内涵
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三、研究技术内涵
辅助驾驶系统相对于实现了熟练驾驶员操纵行为，等同于一个完善的环境信 息感知+完美不犯错误的驾驶行为规划决策+精确的汽车侧纵向自动控制
熟练驾驶员可以很 好地处理汽车驾驶 中的信息感知和行 为决策
2013年北美国际车展：防碰撞成为热点
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四、最新研究进展 -仿人行为的技术路线与 驾驶员个性化行为研究-
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四、最新研究进展
研究的主流技术路线-仿真实驾驶员行为
定位于从模拟人的信息认知处理机制角度出发，研究无人驾驶车辆的 信息感知（信息领域）、局部路径规划和动力学控制问题 模拟驾驶员在动态不确定性道路交通环境中对交通环境信息的选择性 注意机制、对汽车未来运动学特性和动力学特性的前视预瞄特点和对 未来行驶路径的多目标决策行为 建立包括道路交通环境建模、汽车未来行驶轨迹估计和局部路径多目 标决策、侧纵向动力学控制在内的无人驾驶车辆的仿驾驶员行为的智 能控制算法 开展智能辅助驾驶系统的自适应人机交互界面设计 • 综合考虑安全性、合法性、舒适性和工效性等行驶性能 • 具有高可靠性、高乘员接受性和与真实驾驶员行为的高一致性 采用现有产品车的底盘电控系统，实现侧纵向运动学和动力学的自动 控制，开发无人驾驶车辆集成验证平台，开展辅助驾驶功能测试
Multi-Objective Decision Making of Optimal Preview Acceleration
Control Correction of Vehicle Dynamics 基于汽车动力学的侧纵 向控制校正 Self-Tuning Control of Driver Understanding of Vehicle Dynamics 基于驾驶员对汽车 动力学学习和掌握 的自校正控制 Steering Angle/Displacem ent of Throttle or Brake 预期的方向盘转角/ 油门或制动踏板位移
Driving Handling Action 控制动作执行 Neural and Action Delay 驾驶员神经反 应和动作反应 滞后 Operation of Steering/ Running/ Braking from Driver hand and feet 手足操纵动作
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Road Traffic Environment/
驾驶员感官系统延伸：摄像头、雷达、GPS、 道路设施定位等
驾驶员心理预测判断行为的数 学建模及电控单元实现 驾驶员手脚执行动作的精确 化与快速化实现
底盘电控 可施加主动控制
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三、研究技术内涵
日本丰田的智能辅助驾驶研究技术研发模式与目标
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二、研究发展现状
10 提供辅助控制 5 1
0
1
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Time(s)
自动泊车:在泊车辅助系统基础上，自动控制转 向、驱动和制动
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二、研究发展现状
10 提供正常驾驶 信息 5 1
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二、研究发展现状
10 提供辅助控制 5 1
0
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5
Time(s)
车道保持：自动控制汽车的转向运动，使其在车 道内行驶
采用转向系统EPS等来帮助避免碰撞
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二、研究发展现状
一、研究背景和出发点
影响安全的根本原因是人-人是最不可靠的因素
• 全国驾龄不满1年的驾驶人近3000万 人,占机动车驾驶人总量的11.3 • 驾驶员非职业化：人车路闭环系统 中，85%的道路交通事故涉及到驾驶 失误 • 23%的汽车驾驶员一个月内至少在转 向盘上睡着一次 • 66%的卡车驾驶员自己在驾驶过程中 打瞌睡 由于饮酒、注意力分散、驾驶经验缺乏导致判断操纵失误 由于天气恶劣等，缺乏必要的驾驶信息………… 人是危险动物，所以还是别让他开车 我们的工作重心是让车辆和道路变得更为智能，实现安全
0
1
5
Time(s)
自适应转向车灯：根据汽车的转向状态、道路曲 率，自动调整汽车前照灯的照射区域，使得驾驶 员获得最佳可视区域
GPS
数字地图
转向状态
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二、研究发展现状
10 提供正常驾 驶信息 5 1
0
1
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Time(s)
夜视增强
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二、研究发展现状
10 提供预警信息 5 1
0
1
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Time(s)
行人防碰撞预警：人车混流 与被动安全中的行人保护相互结合
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二、研究发展现状
10 提供辅助控制 5 1
0
1
5
Time(s)
自适应巡航控制：在传统的定速巡航控制 基础上，利用雷达等传感器探测与前方车 辆的相对距离和相对速度，并自动保持与 前车的合适的车间距 进一步引入起步+停车功能
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三、研究技术内涵 -感知、决策与控制范围的拓宽-
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三、研究技术内涵
感知
交通环境信息的获取
决策
车辆预期轨迹决策
控制
侧纵向综合控制
获得可行驶区域
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获得预期轨迹点
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四、最新研究进展
实例：ACC--自适应巡航系统
Driver Behavior/驾驶员统一行为模型
Information Sensor 信息感知 traffic rule 交通法规 Trajectory Decision of Vehicle Kinematics and Road Geometry/基于汽车运动学和道路几何的行驶轨迹决策 Driver Decision Evaluation Index 驾驶员决策评价指标 Legality 合法性（遵守交通规则） Efficiency 工效性（最速通过） Ease of Control 易操纵性（操纵负担小） Safety 安全性（保证行驶安全） 最 优 预 瞄 侧 纵 向 加 速 度 多 目 标 模 糊 决 策 Control Correction of Vehicle Dynamics 基于汽车动力学的驾驶 控制校正 Self-Tuning Control of Driver Understanding of Vehicle Dynamics 基于驾驶员对汽车 动力学学习和掌握 的自校正控制 Steering Angle/Displacem ent of Throttle or Brake 预期的方向盘转角/ 油门或制动踏板位移 Driving Handling Action 驾驶动作执行 Neural and Action Delay 驾驶员神经反 应和动作反应 滞后 Operation of Steering/ Running/ Braking from Driver hand and feet 手足操纵动作
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一、研究背景和出发点
汽车是改变世界的机器，是达摩克利斯之剑 改变世界同时，带来了交通拥堵乃至伤亡
2009年：67759 2010年：65225
2008年汶川地震
死亡人数: 69227
2011年：62387 2012年：61500
中国交通事故死亡人数
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21世纪初，进一步提出车联网和智能车路协同控制 更好地保障“零伤亡”，进而实现“零拥堵”
路测设备
基于车路协同系统的 路测设备
路测设备与信号 控制设备的通信
行人
车间通信 路测设备间通信（有线或无线）
基于车辆检测 的行人避撞
车路通信
路测设备 基于车路协同的 车辆快速通过 路测设备
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四、最新研究进展
在驾驶模拟器和驾驶员在环试验台上构造无人驾驶车辆虚拟实验环境，嵌入 真实驾驶员，测试、评价无人驾驶车辆控制策略
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四、最新研究进展
在3个自然科学基金的连续滚动支持下，研究并形成的智能车仿人控制框架 并提出了模型中预瞄时间、驾驶员反应时间等关键参数的标定方法
汽车智能辅助驾驶系统 研究与发展
吉林大学汽车工程学院/仿真与控制国家重点实验室 高振海 gaozh@
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一、研究背景与出发点 -追求零伤亡、支撑零拥堵 最终实现无人驾驶-
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