自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

對(duì)于汽車自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)，汽車自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵有以下兩點(diǎn):①汽車自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。不需要駕駛員對(duì)車輛進(jìn)行控制；②車輛需要能夠?qū)ψ陨砦恢糜袀€(gè)比較精確的判斷，同時(shí)能夠?qū)ο乱粫r(shí)刻的位置做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。眾所周知，汽車駕駛需要對(duì)即將發(fā)生的事情做出預(yù)測(cè)，但對(duì)目標(biāo)事件的預(yù)測(cè)又具有不確定性。而自動(dòng)駕駛汽車的控制系統(tǒng)需要對(duì)這種不確定性進(jìn)行處理，這樣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將變得更加復(fù)雜。

自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)架構(gòu)總共分為4層。第1層為智能傳感模塊，包括GPS、普通雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像頭及地圖。第2層為基于地圖信息的定位與感知模塊，該模塊整合了地圖與傳感器的信息，用來(lái)預(yù)估當(dāng)前車輛行駛環(huán)境信息。該信息表示為，代表當(dāng)前時(shí)刻t下的車輛狀態(tài)；代表當(dāng)前時(shí)刻t下的環(huán)境狀態(tài)。第3層為規(guī)劃與控制模塊，并且該模塊由3個(gè)子模塊組成。變量參考模塊處理一系列的參考量并且產(chǎn)生控制的輸入量由于該模塊產(chǎn)生的控制輸入量主要由駕駛員模型產(chǎn)生，因此可以通過(guò)對(duì)模型的調(diào)整制定不同的駕駛習(xí)慣。環(huán)境感知模塊用來(lái)預(yù)測(cè)時(shí)刻T的環(huán)境狀態(tài)，并產(chǎn)生變量。在每個(gè)采樣時(shí)刻，模型預(yù)測(cè)控制器通過(guò)計(jì)算，得出一個(gè)最優(yōu)的變量輸入順序，然后根據(jù)輸入的變量產(chǎn)生一系列的控制命令。第4層稱為底層驅(qū)動(dòng)模塊，該模塊將控制命令轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制命令，比如通過(guò)自適應(yīng)巡航系統(tǒng)和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行縱向和側(cè)向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。

上述控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)來(lái)自于車輛行駛過(guò)程中的實(shí)時(shí)采集。當(dāng)面對(duì)不同的駕駛工況時(shí)，這些數(shù)據(jù)會(huì)隨時(shí)變化，造成自動(dòng)駕駛中預(yù)測(cè)行為的不確定性。因此，自動(dòng)駕駛的可靠性成為行業(yè)內(nèi)的一大挑戰(zhàn)，但車聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算的發(fā)展會(huì)促進(jìn)自動(dòng)駕駛技術(shù)的實(shí)施。

刊名：European Journal of Control（英）

刊期：2015年第24期

作者：Ashwin Carvalho et al

編譯：張冬冬