考虑乘员舒适度的自动驾驶汽车转向控制

Steering control is one of the key dynamic controls of autonomous vehicle, in which optimizing the passengers comfort is a challenging scientific problem besides the accurate trajectory tracking and vehicle dynamic stability. This project will study the intelligent steering of autonomous vehicle considering the constraints of passengers comfort. 1) Study the quantitive evaluation method of passenger comfort in the situation of vehicle steering behavior, establish the passenger model which is oriented to the steering procedure of comfort evaluation, propose the kinesiology description of the region of passenger dynamic comfort. 2) Estabilish the human-machine cooperative steering control model in the situation of passenger takes over or intervenes in steering control, propose the objective description of steering controllable region in condition of steering manoeuvre comfort. 3) Establish a steering control boundary under the restriction of the passenger steering comfort, explore the relationship between passenger steering comfort region and autonomous vehicle stability region under steering manoeuvre, and propose the intelligent steering strategy under the restriction of passenger steering comfort. This project introduces the passenger steering comfort into steering control to slove the terrible passenger comfort during the tracking process of autonomous vehicle. This study will achieve high passenger comfort steering control of autonomous vehicle and promote the practical application of automated driving technology.

转向控制是自动驾驶汽车核心动力学控制之一，实现精确轨迹跟踪的同时保证车辆动力学稳定性并优化乘员的舒适性是其中的关键科学问题。针对该问题，本项目开展考虑乘员舒适度约束的自动驾驶汽车转向研究，主要包括：1)研究汽车转向行为下乘员舒适性的量化评价方法，建立面向转向过程舒适性评价的乘员模型，形成乘员动态舒适性区域的运动机能学描述；2)针对驾驶位乘员接管或介入智能转向的情形，建立驾驶位乘员转向操纵的协同转向模型，形成操纵舒适性前提下的转向可控输入区域客观描述；3)建立乘员转向舒适性约束下的转向控制边界，研究自动驾驶汽车转向行为的动力学稳定包络与乘员转向舒适域的关联关系，提出乘员舒适性约束下的智能转向控制策略。本项目将乘员舒适性约束引入转向控制，解决造成自动驾驶汽车循迹过程乘员舒适性差的转向动力学控制问题，实现高乘员舒适度的自动驾驶汽车转向控制，推动自动驾驶技术的实用化。

自动驾驶汽车的乘员舒适性是制约自动驾驶技术发展的一个关键问题，对改善自动驾驶乘坐体验、推进自动驾驶有重要的作用。转向控制是自动驾驶汽车的核心动力学控制之一，实现精确轨迹跟踪的同时保证车辆动力学稳定性并优化乘员的舒适性是其中的关键科学问题，因此亟需开展基于乘员舒适性约束的自动驾驶汽车转向控制研究，以实现兼具高舒适性和高安全性的自动驾驶转向控制，推动自动驾驶技术的实用化。.本课题的具体研究内容以及取得的相关成果包括：.1）乘员转向舒适性量化评价和乘员舒适转向控制边界研究.研究了汽车转向行为下乘员舒适性的量化评价方法，建立了涵盖主观评价、生理指标、动力学指标的乘员转向舒适性综合评价方法，形成了乘员动态转向舒适性区域的运动机能学描述，并给出了一种自动驾驶汽车的乘员舒适转向控制边界。.2）驾驶员协同转向控制模型和驾驶员转向舒适可控域研究.针对自动驾驶汽车行驶中驾驶位乘员接管或介入转向的人机共驾情形，建立了驾驶位乘员转向操纵的协同转向模型，形成了操纵舒适性前提下的转向可控输入区域客观描述，给出了一种自动驾驶汽车的协同转向模式的转向控制边界。.3）自动驾驶汽车的安全舒适转向控制策略研究.研究了自动驾驶汽车转向行为的动力学稳定包络与乘员转向舒适域的关联关系，提出了覆盖自动转向控制和人机协同转向的高乘员舒适度的转向控制策略。.本研究系统地揭示了乘员主观舒适性评价与客观生理指标及车辆运动指标之间的耦合关系，得到了乘员主观舒适性的客观量化评价方法，构建了考虑驾驶员操纵特性的转向系统人机系统动力学模型，形成了考虑驾驶员和乘员的转向舒适安全可控域，实现了高乘员舒适度和高动力学稳定性的自动驾驶汽车转向控制。.研究团队申请了8项国家发明专利、2项软件著作权，发表了13篇学术论文，其中SCI论文11篇。以本项目部分研究成果为依托，项目研究期间获得获得第16届北京市发明创新大赛金奖。