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基于maneuver的驾驶员辅助系统

车辆可以在 正常的连续工作的交通情况下，可以实现几乎完全由maneuver
控制来取代连续稳定的输入吗？汽 车工程研究院（FZD）及达姆施塔特工业大学
人机工程研究所（IAD）都在探索这个问题。为了解答 这个问题， IPGCarMaker
与Matlab Simulink联合进行了线控相关的的研究项目。
连续和离散事件的车辆导航系统
传统 的车辆导航的作用可以被描述为三个级联控制回路的形式：导航任务包
括路线规划和可修改性。作为从属 控制轨迹的回路，导航任务包括合理的路径配
置、合适的驾驶员操纵及相关轨迹。它们提供了可以顺利稳 定地完成任务的操纵
命令，使实际与需求轨迹的差异最小化。这在传统车辆导航系统中，驾驶员与车辆之间交互具有重要意义，且这些稳定连续的输入可以通过控制方向盘和踏板实
现。
Conduct-by-Wire的方法包括：提升传统驾驶员-车辆相互稳定作用的导航水
平 。通过离散事件的maneuver输入可以替代原有的操纵设定及导航预规划路径
稳定连续行为。通过 这种maneuver进行适当的参数化，实现车辆行驶路径的稳
定性设置，如果有必要，仍然可以进行 稳定性干预。
Maneuver的界面包含两个方面：人机交互界面及相关的交互概念。这种合
作的方式减轻了驾驶员的稳定任务，驾驶员作为一个决策者，继续执行需求操纵
方式及道路决策（这一 点有别于自动驾驶车辆的导航概念），从而使驾驶员的行
为符合1968年的维也纳道路交通公约要求。
操纵命令及执行功能
Maneuver界面定义的操作命令，作为一个操纵控制单元（设计为 一个静态
的机构，并非配给驾驶功能模块执行）直接作用在车辆上（图1）。驾驶功能包
含单个 元素、他们的链接关系、纵向横向动作方式（例如车辆控制、目标车辆间
距、目标制动、壁障、车道线标 志、变道、转弯等等）。在任何给定时间只有一
个纵向和一个横向设定处于激活状态。操纵控制单元实现 了参数化、激活状态。
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图1操纵控制及驾驶员功能架构图
操纵功能模块的结构包含不同情形下的操纵命令需求。例如 在车辆换道过程
中，可以从拥挤的交通变换成自由无障碍交通环境，从无障碍交通环境到高峰状
态或者无合适的目标车辆间距环境。在这种情况下，驾驶员就需要操纵车辆进行
换道。在此过程中，ma neuver中就会应用多个函数，这些函数都可以在一个
maneuver中实现（同时包含纵向及横 向设定）此功能还可以应对复杂的交通环
境并保持系统的紧凑性及灵活性。
Conduct- by-Wire的功能开发
功能类型及控制准则的主要需求就是可以适合用于在任何类型的交通情况。
由于它是从逻辑的角度来看，在任何情况下一系列的交通场景均具有适用性是无
法实现的，功能 开发过程遵循以下假设方法：在保持科学实践的基础上，反驳现
有的功能目录及相关法规。换句话来说， 目的是要搜索一个目前方法不能实现测
试要求的交通环境。
此功能由IPGCarMaker和MathWorks公司的Matlab Simulink开发 。除了
基于多体车辆模型的参数化、熟练的驾驶员模型及扩展的道路模型之外，
CarMake r还提供了TestRun中基于Simulink的控制器模型嵌入，以达到模型与
静态、动态环境之 间实现数据的交互。从项目角度来讲，CarMaker可以实现自
动测试所需求的理想环境条件。 < br>图2展示了相关的迭代开发过程。从右上角IPGCarMaker的驾驶员功能及
操纵控制，它 们均是在相关的测试环境下实现的，这些测试环境有具体的需求搭
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建并以Simulink的形式介入。每一个测试用例均是一种基于仿真事件及驾驶员
特定道路输入的一个解决策略。

图2开发过程图
测试用例和测试方法的结合可 以在一个测试过程中进行仿真，并可以得出是
否通过的结论。一个成功的完整仿真并不能得出功能目录和 相关法规是否完善的
结论。塔仅仅可以证明他们的不完善并增加复杂的测试环境或者选择新的测试环境应用于新的测试中。对于一个failed的测试案例，需要检验一下此错误结果的
根源是否是由 功能的不完善或者缺少驾驶功能引起的。
理想测试结论
最初的功能目录已经证明了它在城市 交通场景模拟仿真过程中的可行性，至
今在此方面的研究成果显示：基于maneuver方式的驾驶系 统不能够确切的表述
这一概念的细节问题。
目前使用上述方法正在开展的功能目录及执行功能 研究的工作，已经应用于
系统测试及其日益复杂的测试案例中，一个实际的参考实例，是人际交互的开发
满足基于maneuver的车辆导航系统的需求。


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