[发明专利]一种考虑路面附着条件的大型营运车辆防碰撞决策方法

说明书

本发明公开了一种考虑路面附着条件的大型营运车辆防碰撞决策方法。首先，建立三自由度的营运车辆运动模型。其次，建立基于交互多模型的路面附着条件估计模型，对路面附着系数进行准确识别。最后，将防碰撞决策问题描述为马尔科夫决策过程，建立基于强化学习的防碰撞驾驶决策模型，得到准确、可靠、自适应路面条件的防碰撞决策策略。本发明提出的方法，综合考虑路面附着条件、前向和后向障碍物对车辆碰撞的影响，为驾驶员提供节气门开度、方向盘转角控制量等精确量化的防碰撞策略，克服了现有的大型营运车辆防碰撞驾驶策略缺乏准确性和路面条件适应性的不足。

技术领域

本发明涉及一种车辆防碰撞驾驶策略，尤其涉及一种考虑路面附着条件的大型营运车辆防碰撞决策方法，属于汽车安全技术领域。

背景技术

营运车辆作为道路运输的主要承担者，其安全状况直接影响道路交通运输安全。不同于小型乘用车辆，营运客、货运输车辆多为大、中型车辆，具有总质量大、轮距较窄等特点，且车辆运营强度大、运行时间长、运行环境复杂。运输过程中一旦发生交通事故，易导致群死群伤等严重后果，造成财产损失、环境污染、生态破坏等恶劣影响，且极易诱发大型、特大型安全事故，严重威胁社会公共安全。

相关研究表明，碰撞类事故是营运车辆的主要事故形态，更是导致群死群伤事故发生的罪魁祸首。在营运车辆发生碰撞事故前，如果能够及时、准确地为驾驶员提供防碰撞驾驶建议，可以有效降低甚至避免碰撞导致的群死群伤事故，大幅度提升道路运输安全水平。因此，研究准确、可靠的防碰撞驾驶决策策略，对于保障营运车辆在途运行安全具有重要的作用。

道路附着系数是影响防碰撞决策准确性和可靠性的重要参数，当前考虑路面附着条件变化的小型乘用车辆防碰撞方法已有研究，但对于大型营运车辆，除了确保车辆远离碰撞事故之外，避免车辆发生侧翻尤其重要。具体原因在于：相比于乘用车辆，大型营运车辆所具有的质心位置较高、载重量较大等特点导致其制动距离较长、侧倾稳定性较差，特别是运输货物的半挂汽车列车和运输危险品的半挂罐车，在避撞过程中，若采取紧急制动、紧急变道等操作，挂车上的货物或罐内液体晃动会进一步增加车辆的不稳定性，极易失稳而发生侧翻。

此外，在湿滑、冰雪、干燥等不同路面条件下，车辆的制动距离、安全距离和制动时间相差非常大，甚至相差达到数百米或10秒左右。同时，在附着系数较低的路面上，大型营运车辆的操纵稳定性较差，因失稳而导致的侧滑、侧翻事故发生频率更高。因此，面向乘用车辆的防碰撞驾驶策略，难以适用于大型营运车辆。

在面向大型营运车辆的防碰撞驾驶决策研究中，当前研究仅涉及干燥路面条件下的碰撞危险辨识和防碰撞驾驶决策，难以适用于其他路面状况，致使现有的防碰撞决策方法在准确性和可靠性方面仍存在一定的不足。总体而言，目前尚缺乏考虑大型营运车辆运行特点的防碰撞决策方法，特别是缺少准确、可靠、自适应不同路面条件的大型营运车辆防碰撞决策方法。

发明内容

发明目的：针对大型营运车辆防碰撞决策方法缺乏准确性和路面条件适应性的问题，本发明公开了一种考虑路面附着条件的大型营运车辆防碰撞决策方法。该方法能够为驾驶员提供节气门开度、制动踏板开度、方向盘转角控制量等精确量化的驾驶建议，且能够适应不同的路面附着条件，提高了大型营运车辆防碰撞决策方法的准确性和适应性。

技术方案：本发明针对大型营运车辆，如半挂汽车列车、半挂罐车，提出了一种考虑路面附着条件的防碰撞驾驶决策方法。首先，建立三自由度的营运车辆运动模型。其次，建立基于交互多模型的路面附着条件估计模型，对路面附着系数进行准确识别。最后，将防碰撞决策问题描述为马尔科夫决策过程，建立基于强化学习的防碰撞驾驶决策模型，得到准确、可靠、自适应路面条件的防碰撞决策策略。包括以下步骤：

步骤一：建立车辆运动的动态模型

在营运车辆运行和输出防碰撞策略的过程中，需要准确的获取路面附着系数、车辆行驶速度、横摆角速度等参数。为了满足信息全、精度高的测量需求，需建立能够准确描述营运车辆运动特性的动态模型。针对本发明的应用领域，对于前轮转向的四轮车辆，做出以下合理假定：