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CN110239558B - 一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统 - Google Patents

一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统 Download PDF

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CN110239558B CN201910373906.0A CN201910373906A CN110239558B CN 110239558 B CN110239558 B CN 110239558B CN 201910373906 A CN201910373906 A CN 201910373906A CN 110239558 B CN110239558 B CN 110239558B
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陶袁雪
陈龙
蔡英凤
徐兴
袁朝春
汪少华
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Dragon Totem Technology Hefei Co ltd
Hunan Hippo Digital Technology Co ltd
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/08—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to drivers or passengers
    • B60W40/09—Driving style or behaviour

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  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统，包括数据获取模块、识别系数求解模块和识别模块，通过数据获取模块获取车辆实时行驶数据，在识别系数求解模块中，通过车速定义车辆冲击度函数，再由车辆冲击度和功率需求系数标准差定义驾驶风格识别系数；在识别模块中，第一层模糊控制是以加速踏板变化率均值和制动踏板变化率均值作为输入变量，模糊冲击度作为输出变量，第二层模糊控制以冲击度差以及驾驶风格识别系数作为输入变量，分别以稳健度、激进度以及谨慎度作为输出变量，对驾驶风格进行分类与识别。本发明在定义驾驶风格识别系数时考虑了功率需求，并且引入冲击度差的概念建立双层模糊控制规则，提升了驾驶风格识别精度。

Description

一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统
技术领域
本发明涉及驾驶技术领域，本发明公开了一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统。
背景技术
在汽车驾驶过程中，车辆本身作为主体，驾驶员这一因素也非常重要，驾驶员存在性别、年龄以及驾驶风格等多方面的差异，在同样的交通环境情况下，驾驶员驾驶风格的不同会导致汽车呈现不同行驶状态。若能将驾驶员进行不同驾驶风格的划分和识别，并根据驾驶风格来制定更优化的控制策略和辅助驾驶，则可以提高驾驶安全性和经济性。而现阶段，驾驶员驾驶风格的识别方法多数为单层识别，通过车辆的行驶数据特征来判别，识别精度有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统，旨在对驾驶风格进行划分与识别，提升驾驶风格识别精度。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统，包括数据获取模块、识别系数求解模块和识别模块，所述数据获取模块获取车辆实时行驶数据，所述识别系数求解模块通过车辆冲击度和功率需求系数标准差定义驾驶风格识别系数，所述识别模块包含两层模糊控制，第一层模糊控制是以加速踏板变化率均值和制动踏板变化率均值作为输入变量，模糊冲击度作为输出变量，第二层模糊控制以冲击度差以及驾驶风格识别系数作为输入变量，分别以稳健度、激进度以及谨慎度作为输出变量，对驾驶风格进行分类与识别。
进一步，所述数据获取模块获取的车辆行驶数据包括：通过车速传感器获取车速v、通过制动踏板传感器获取制动踏板位移si、通过加速踏板传感器获取加速踏板位移sj。
进一步，所述车辆冲击度是由冲击度函数确定的，冲击度函数由车速v定义。
进一步，所述驾驶风格识别系数
Figure BDA0002050971800000011
其中
Figure BDA0002050971800000012
为稳健型驾驶员在识别周期内所属工况的冲击度绝对值的平均数，T代表识别周期的长度，Xi代表i时刻的冲击度，Psd为需求功率系数标准差。
进一步，所述加速踏板变化率均值由加速踏板位移对时间求导获得，所述制动踏板变化率均值由制动踏板位移对时间求导获得。
进一步，所述冲击度差由车辆冲击度和模糊冲击度相减得到。
本发明的有益效果为：
本发明利用冲击度函数和功率需求系数标准差定义了驾驶风格识别系数，使得模糊控制识别更加精确，将识别系数和冲击度差作为第二模糊控制器输入变量，实现对驾驶风格的分类与识别，再同车辆信息及道路信息相结合，作为车辆行驶的参照参数以及车辆安全系统的数据来源，制定更优化的控制策略，从而提高驾驶安全性。本发明的识别系统适用于不同性别、年龄以及驾驶习惯的驾驶员。
附图说明
图1为本发明的一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统图；
图2为本发明的模糊控制结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示为本发明的一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统，该系统包括数据获取模块、识别系数求解模块和识别模块。所述数据获取模块用于获取车辆实时行驶数据，包括：通过车速传感器获取车速v、通过制动踏板传感器获取制动踏板位移si、通过加速踏板传感器获取加速踏板位移sj，由制动踏板位移si得到制动踏板变化率均值a，具体的公式为：
Figure BDA0002050971800000021
由加速踏板位移sj得到加速踏板变化率均值b，具体的公式为：
Figure BDA0002050971800000022
所述识别系数求解模块通过车速v定义车辆冲击度函数X(t)，再通过车辆冲击度函数和功率需求系数标准差Psd定义驾驶风格识别系数R。能表征驾驶风格的相关参数主要分为车速(最大车速、平均车速、车速标准差等)、加速度(最大加速度、平均加速度、最大减速度等)、冲击度(冲击度标准差、加速冲击度最大值等)、踏板行程(加速踏板变化率均值、制动踏板变化率均值、最大加速踏板行程等)以及需求功率(需求功率标准差、加速需求功率系数平均值等)五大类，而冲击度用车速、加速度来表示，因此驾驶风格可通过冲击度、踏板开度以及需求功率来准确表征，将以上三个参数作为驾驶风格识别系统的输入变量能更全面更精确的判别驾驶风格，具体过程为：
Figure BDA0002050971800000031
Figure BDA0002050971800000032
Figure BDA0002050971800000033
Figure BDA0002050971800000034
Figure BDA0002050971800000035
式中，
Figure BDA0002050971800000036
为稳健型驾驶员在识别周期内所属工况的冲击度绝对值的平均数，T为识别周期的长度，Xi为i时刻的冲击度，P为需求功率，M为整车质量，Ps为需求功率系数。
所述识别模块包含两层模糊控制，第一层模糊控制是以制动踏板变化率均值a和加速踏板变化率均值b作为输入变量，输出变量为模糊冲击度，构建第一模糊控制器；第二层模糊控制以冲击度差以及驾驶风格识别系数R作为输入变量，分别以稳健度、激进度以及谨慎度作为输出变量，构建第二模糊控制器，对驾驶风格进行分类与识别。
如图2所示为本发明的模糊控制结构原理图，通过分层模糊控制器来进行驾驶风格识别，第一层模糊控制以制动踏板变化率均值a和加速踏板变化率均值b作为输入变量，模糊冲击度xm作为输出变量建立第一模糊控制器，其模糊控制规则如表1所示：
表1第一模糊控制器模糊控制规则表
Figure BDA0002050971800000037
由冲击度函数X(t)计算的冲击度x和模糊冲击度xm相减得到冲击度差
Figure BDA0002050971800000038
且以冲击度差
Figure BDA0002050971800000039
和驾驶风格识别系数R作为输入变量，通过模糊控制器将驾驶风格分为激进型、谨慎型和稳健型作为输出变量建立第二模糊控制器，其模糊控制规则如表2所示；其中激进型风格驾驶员特征为加速行为激烈、速度快、制动行为紧急等；稳健型风格驾驶员特征为加速行为正常，速度适宜，制动行为正常等；谨慎型驾驶员特征为加速行为缓慢，速度慢，制动行为缓慢等。
表2第二模糊控制器模糊控制规则表
Figure BDA0002050971800000041
在提升安全性能方面，驾驶风格识别系统对驾驶辅助系统有显著的作用，其中驾驶辅助系统包括：车距预警系统、车道偏离预警系统和刹车制动辅助系统等。
1.针对车距预警系统的设计
针对不同的驾驶风格设定车距预警系统不同的预警阈值，对于谨慎型驾驶员，预警阈值车间时间为1.5秒；对于稳健型驾驶员，预警阈值车间时间为2.0秒；对于激进型驾驶员，预警阈值车间时间为2.0秒。将驾驶风格识别系统识别出驾驶风格输入车距预警系统，选取对应的阈值。车距预警系统根据此预警阈值进行判别，当车间时间小于等于预警阈值时，车距预警系统发出警示提醒。其中车间时间用t表示，t由车间距离除以两车相对速度得出，警示提醒包括：蜂鸣器声音报警和显示器显示车距预警标识等。
2.针对车道偏离系统的设计
针对不同的驾驶风格设定车道偏离系统的启动车速和执行预警动作时间，对于谨慎型驾驶员，启动车速为50km/h，当转向灯未打开时，发生车道偏离前0.5s执行预警动作；对于稳健型驾驶员，启动车速为55km/h，当转向灯未打开时，发生车道偏离前0.55s执行预警动作；对于激进型驾驶员：启动车速为60km/h，当转向灯未打开时，发生车道偏离前0.6s执行预警动作。将驾驶风格识别系统识别出驾驶风格输入车道偏离系统，当车道偏离系统判断车辆产生偏离现象时，根据不同车道偏离系统启动车速和执行预警动作时间执行对应的预警动作，其中预警动作包括：声音报警、座椅或转向盘振动以及显示器显示偏离标识等。
3.针对紧急制动辅助系统的设计
针对不同的驾驶风格设定紧急制动辅助系统不同的工作阈值，对于谨慎型驾驶员，工作阈值制动踏板行程变化率为12°/s；对于谨慎型驾驶员，工作阈值制动踏板行程变化率为15°/s；对于谨慎型驾驶员，工作阈值制动踏板行程变化率为18°/s。将驾驶风格识别系统识别出驾驶风格输入紧急制动辅助系统，选取对应的阈值，紧急制动辅助系统根据此工作阈值进行判别，当制动踏板行程变化率大于工作阈值时，HBA(液压制动辅助系统)起作用；其中制动踏板行程变化率可对制动踏板行程求导得出。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统，其特征在于，包括数据获取模块、识别系数求解模块和识别模块，所述数据获取模块获取车辆实时行驶数据，所述识别系数求解模块通过车辆冲击度和功率需求系数标准差定义驾驶风格识别系数，所述识别模块包含两层模糊控制，第一层模糊控制是以加速踏板变化率均值和制动踏板变化率均值作为输入变量，模糊冲击度作为输出变量，第二层模糊控制以冲击度差以及驾驶风格识别系数作为输入变量，分别以稳健度、激进度以及谨慎度作为输出变量，对驾驶风格进行分类与识别；
所述驾驶风格识别系数
Figure FDA0002778030230000011
其中
Figure FDA0002778030230000012
为稳健型驾驶员在识别周期内所属工况的冲击度绝对值的平均数，T代表识别周期的长度，Xi代表i时刻的冲击度，Psd为需求功率系数标准差，且
Figure FDA0002778030230000013
Figure FDA0002778030230000014
其中M为整车质量，P(t)为t时刻的需求功率，Ps(t)为t时刻的需求功率系数，Psi为i时刻的需求功率系数；
所述冲击度差由车辆冲击度和模糊冲击度相减得到。
2.根据权利要求1所述的一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统，其特征在于，所述数据获取模块获取的车辆行驶数据包括：通过车速传感器获取车速v、通过制动踏板传感器获取制动踏板位移si、通过加速踏板传感器获取加速踏板位移sj。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统，其特征在于，所述车辆冲击度是由冲击度函数确定的，冲击度函数由车速v定义。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于识别系数的驾驶风格分层模糊识别系统，其特征在于，所述加速踏板变化率均值由加速踏板位移对时间求导获得，所述制动踏板变化率均值由制动踏板位移对时间求导获得。
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