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CompanyLOGO考虑驾驶员行为特性的行车安全仿真试验研究汇报内容五、不同驾驶特性的驾驶员行车安全仿真试验四、驾驶员驾驶特性分析与分类三、基于SIMULINK与ADAMS的人-车-路系统建模二、驾驶员模型理论基础一、绪论六、总结与展望研究背景与理论基础主要研究内容总结与展望一、绪论1、研究背景近年来，我国机动车保有量快速增长，由机动车引发的交通伤害依然是威胁人类生命和财产安全的“第一公害”。截至2011年底，全国机动车保有量达到2.25亿，驾驶人近2.36亿人，交通事故21万起，死亡人数6.2万多人。CompanyLogo流行病学调查显示，约占90%道路交通事故是由驾驶员个人的原因导致的。对大量交通事故的原因分析表明超速行驶、疲劳驾驶、酒后驾驶为事故的主要因素，49%的责任事故缘于驾驶疲劳。实践证明研究驾驶行为对提高道路交通安全起到了积极作用一、绪论查阅资料，了解驾驶员生理和心理特性驾驶员模型熟悉ADAMS软件，建立人车闭环系统车辆模型MDI_Demo_Vehicle简化预瞄优化人工神经网络模型驾驶行为对汽车操纵稳定性影响的虚拟实验不同类型驾驶员了解道路特性，建立典型3维道路模型干燥湿润降雪平面线性人-车-路闭环系统操纵稳定性虚拟实验平曲线半径路面摩擦系数身心状况驾驶经验疲劳状况正常疲劳熟练非熟练轻率敏捷、慎重蛇形线双移线人-车-路闭环系统建立路面状况技术路线2、研究内容基于MATLAB/Simulink和ADAMS联合仿真的人-车-路闭环系统的建立不同驾驶特性的驾驶员模型分类与表征参数的选择基于人-车-路闭环系统的行车安全仿真分析二、驾驶员模型理论基础2.1、驾驶员方向控制模型车辆模型1dTSheTSpTSe1S1Sw1w2w3w4swy*SWyy()ft简化预瞄优化神经网络驾驶员模型框图发展阶段代表模型补偿跟踪PID控制模型、Crossover模型等预瞄跟踪最优预瞄控制模型、预瞄最优曲率模型等智能控制模糊控制、神经网络控制模型等二、驾驶员模型理论基础2.2、二自由度角输入车辆模型1.二自由度车辆模型参数的几何关系2.二自由度车辆模型参数的传递函数2.3、驾驶员模型参数的误差分析法此外，由于神经网络模型的训练需要采集大量的道路信息，驾驶员操纵信息与车辆行驶状态信息，耗时长，成本高，数据采集难，通用性差，因此本文采用误差分析法确定驾驶员模型参数。111221111222qhdydqhdyhyyTTTTTTTTTTTTTTTT3324403012*1264pppqqpqwTTwKTKTTTT驾驶员模型参数三、基于SIMULINK与ADAMS的人-车-路系统建模3.1、车辆模型复杂车辆模型或车辆试验数据2y2y1ay22111TSTSGTSTSyayasw-ya20mintyJdta车速(Km/h)T1T2Ty1Ty2400.23310.03520.02700.0068600.18860.04270.01800.0068800.15290.04620.01350.0068发动机后置后驱，前、后悬架为麦弗逊独立悬架，转向机构采用齿轮齿条转向系，前、后轮胎均采用Pacejka’89轮胎模型方向盘转角的输入信号为斜率为15，转向开始时间为5s的斜坡脉冲信号不同车速下MDI_Demo_Vehicle模型参数辨识结果三、基于SIMULINK与ADAMS的人-车-路系统建模3.2、道路模型模拟汽车躲避障碍物、超车动作考核车辆在接近侧滑或侧翻工况下的操纵稳定性三、基于SIMULINK与ADAMS的人-车-路系统建模3.3、人-车-路闭环系统的构建车辆模型定义车辆模型的输入输出建立人-车闭环系统进行闭环仿真试验ADAMS与Simulink控制系统的结合预瞄道路输入信息侧向位移侧向速度侧向加速度权值惯性滞后神经反应滞后驾驶员模型参数车速为60Km/h的仿真试验结果三、基于SIMULINK与ADAMS的人-车-路系统建模车速为80Km/h的仿真试验结果车辆侧向位移车辆侧向加速度方向盘转角CompanyLogo根据以上试验结果可以看出，车辆行驶轨迹与理想道路轨迹拟合良好，侧向加速度和方向盘转角曲线变化缓和，因此，本章建立的基于Simulink的简化预瞄优化驾驶员模型能够良好的完成道路轨迹跟随任务。四、驾驶员驾驶特性分析及分类4.1、驾驶员驾驶特性表征参数对车辆行驶特性的影响（1）驾驶员预瞄时间对车辆行驶特性的影响车辆侧向位移车辆侧向加速度方向盘转角CompanyLogo综上所述，可以得出以下结论：预瞄时间越长，驾驶员预测能力越强，方向盘转角变化和侧向加速度曲线变化也越缓和。车辆行驶速度越快，不同的预瞄时间对车辆跟随道路轨迹能力的影响越显著，方向盘转角与侧向加速度的变化也越明显。道路复杂程度高，驾驶员的最优预瞄时间在一定程度上有所减小。四、驾驶员驾驶特性分析及分类4.1、驾驶员驾驶特性表征参数对车辆行驶特性的影响（2）驾驶员滞后环节对车辆行驶特性的影响——神经反应滞后时间车辆侧向位移车辆侧向加速度方向盘转角CompanyLogo综上所述，可以得出以下结论：神经反应滞后时间越长，方向盘转角与侧向加速度变化越缓和，道路轨迹跟随的精度越低。车辆行驶速度越快，不同的神经反应滞后时间对车辆跟随道路轨迹的能力、方向盘转角以及侧向加速度的影响越显著。道路复杂程度越高，不同的神经反应滞后时间对道路轨迹跟随精度的影响越大。（2）驾驶员滞后环节对车辆行驶特性的影响——惯性滞后时间四、驾驶员驾驶特性分析及分类4.1、驾驶员驾驶特性表征参数对车辆行驶特性的影响车辆侧向位移车辆侧向加速度方向盘转角CompanyLogo综上所述，可以得出以下结论：惯性滞后时间对车辆行驶轨迹、方向盘转角、侧向加速度的影响很小。惯性滞后时间越短，方向盘转角变化相对越缓和，侧向加速度也相对较小。车辆行驶速度越快，不同的惯性滞后时间对车辆跟随道路轨迹的能力、方向盘转角以及侧向加速度的影响越显著。四、驾驶员驾驶特性分析及分类4.2、驾驶员驾驶特性影响因素分析驾驶员行为心理作用生理作用短暂作用持续作用疲劳酒精作用药物作用其它短暂作用持续作用感、知觉神经系统运动系统情绪思想不集中侥幸心理其它性格能力动机意志驾驶员行为影响因素四、驾驶员驾驶特性分析及分类4.3、驾驶员驾驶特性分类（1）基于驾驶员生理特性的分类日本学者稻叶正太郎提出了一种表征人体倾向性行为特性的参数CCN。研究表明，人的驾驶行为，主要跟大脑的反应判断能力和手、足的协调动作能力有关。0312XDCCNTT式中：TX—选择反应时间TD—动作时间基于生理特性的驾驶员行为特性类型（2）基于驾驶员心理特性的分类徐瑾通过对不同性格和经验技术的驾驶员在双移线工况下进行实车试验，测得稳重非熟练、冲动非熟练、冲动熟练、稳重熟练四种类型驾驶员模型参数预瞄时间TP分别为0.8S、1.2S、1.4S、1.6S，并得到非熟练和熟练驾驶员的预瞄时间范围分别为[0.5,1.35]和1.35,1.8]。赵栓峰对不同疲劳状态下的驾驶员进行参数辨识，其统计分析结果表明，驾驶员的疲劳状况与驾驶员驾驶特性的表征参数有很强的相关性。（3）基于驾驶员疲劳状态的分类不同疲劳程度驾驶特性表征参数辨识CompanyLogo~0.80.33~0.50.056~0.118熟练0.8~1.50.33~0.50.056~0.118敏捷非熟练0.534~0.80.1~0.330.05~0.098熟练0.8~1.50.1~0.330.05~0.098慎重非熟练0.534~0.80.1~0.330.12~0.35熟练0.8~1.50.1~0.330.12~0.35CompanyLogo名熟练程度不同的驾驶员进行了驾驶员模型参数的辨识，取值范围分别为：预瞄时间TP∈[0.58,2.072]；惯性滞后时间Th∈[0.08,0.36]；神经反应滞后时间Td∈[0.17,0.53]。驾驶员参数驾驶员类型ThTd平均值标准差平均值标准差正常驾驶0.18740.05470.25980.0691轻度疲劳0.28870.10760.34650.1025中度疲劳0.25030.11390.35680.1242CompanyLogo值行为特征类型≤0迟钝0.10~0.99轻率1.00~1.74普通1.75~1.99行动敏捷型2.00~2.99敏捷3.00~3.24思考敏捷型3.25~3.99较慎重≥4.00慎重（1）不同生理特性的表征参数选择四、驾驶员驾驶特性分析及分类4.4、基于驾驶员驾驶特性分类的表征参数选择本文结合其他学者对驾驶员生理特性的研究结果，在Td∈[0.1,0.5]，Th∈[0.05,0.35]的取值范围内，将驾驶员分为轻率、敏捷、慎重三种类型。类型参数轻率敏捷慎重Td0.33~0.50.1~0.330.1~0.33Th0.056~0.1180.05~0.0980.12~0.35CCN00.1~1.741.75~4＞4（2）不同心理特性的表征参数选择主要考虑驾驶员的驾驶熟练程度，分为熟练与非熟练两种类型。预瞄时间的取值范围为Tp∈[0.534,1.5]。（3）不同生理、心理特性的表征参数选择4.4.1基于生理心理特性分类的表征参数CompanyLogo~0.80.8~1.5四、驾驶员驾驶特性分析及分类4.4、基于驾驶员驾驶特性分类的表征参数选择4.4.2考虑驾驶员疲劳程度的表征参数正常驾驶员疲劳时反应变迟钝，判断能力下降，反应时间延长约0.2s，复杂反应时间比疲劳前甚至增加了两倍。根据驾驶员疲劳程度将驾驶员分为正常驾驶和疲劳驾驶两类。参数类型ThTd平均值平均值正常驾驶0.056~0.1870.1~0.31疲劳驾驶0.188~0.350.32~0.5综合驾驶员生理特性（轻率、慎重、敏捷）、心理特性（非熟练、熟练）以及疲劳程度（正常驾驶、疲劳驾驶），本文将驾驶员分为十二种类型，参数的选取如表所示：CompanyLogo轻率非熟练、正常驾驶0.534~0.80.33~0.40.056~0.118非熟练、疲劳驾驶0.534~0.80.4~0.50.188~0.25熟练、正常驾驶0.8~1.50.33~0.40.056~0.2熟练、疲劳驾驶0.8~1.50.4~0.50.188~0.25敏捷非熟练、正常驾驶0.534~0.80.1~0.330.05~0.098非熟练、疲劳驾驶0.534~0.80.33~0.50.188~0.25熟练、正常驾驶0.8~1.50.1~0.330.05~0.098熟练、疲劳驾驶0.8~1.50.33~0.50.188~0.25慎重非熟练、正常驾驶0.534~0.80.1~0.330.12~0.25非熟练、疲劳驾驶0.534~0.80.33~0.50.25~0.35熟练、正常驾驶0.8~1.50.1~0.330.12~0.25熟练、疲劳驾驶0.8~1.50.33~0.50.25~0.35五、不同驾驶特性的驾驶员行车安全仿真试验5.1、试验道路建模设计车速为80km/h，双向4车道，每车道宽3.75m，总长5.5km，共设4处平曲线，平曲线最小半径2.5km，最大半径3