[发明专利]一种应对驾驶员干扰的自动驾驶汽车转向控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种应对驾驶员干扰的自动驾驶汽车转向控制系统及方法，包括：车辆信号模块，自动驾驶控制器、转向系统、转向轮。车辆信号模块提供车辆运行状态的必要信息，自动驾驶控制器根据自动驾驶功能的要求，将相关指令发送给转向系统以驱动转向轮；转向系统通过算法判断驾驶员对于车辆运行的干扰行为，根据干扰和危害程度的不同，设计自适应转向干扰控制率，控制转向执行单元抑制和消除驾驶员转向干扰，保证车辆横向运动的稳定性。该控制系统响应快，能够实时保证转向系统对自动驾驶要求的精确跟随，能够有效增强自动驾驶横向控制安全。

技术领域

本发明涉及自动驾驶车辆转向系统领域，特别是涉及一种应对驾驶员干扰的自动驾驶汽车转向控制系统及方法。

背景技术

自动驾驶技术的发展对于汽车产业具有里程碑式的意义，人们期待利用车辆的智能传感技术和控制设备提高道路交通的安全性，进一步提高驾驶的舒适性。然而自动驾驶也在颠覆一些传统的技术观念，例如，传统的汽车的主导是驾驶员，车辆的控制权完全由驾驶员决定，从功能安全要求的角度来看，任何违背驾驶员意图的操作都是有害的。

然而，人机共驾的格局会在L3,L4自动驾驶的智能汽车系统里面长期存在；在大多数的驾驶场景下，驾驶的主体会在智能汽车和驾驶员之间切换。在智能汽车为主导的驾驶工况下，驾驶员的角色转换为乘员，在某些情况下，驾驶员的操作与智能汽车的控制会有冲突，因此必须要有技术能够解耦驾驶员/乘员对智能汽车转向控制的影响，保证横向控制的时效性；特别是基于预期功能安全的极端场景下，横向控制的感知，判断，决策，执行的时间需要控制在毫秒级。现在大部分的研究都是把转向系统作为执行器，决策及控制在转向系统的上位机，人机共驾情况下横向控制系统信息传递链比较复杂。

因此，如何合理地控制，预防驾驶员干扰对于智能汽车在自动驾驶过程中的横向动态的影响是非常具有现实安全意义的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种应对驾驶员干扰的自动驾驶汽车转向控制系统及方法；在自动驾驶车辆行驶过程中，利用转向系统系统信息、车辆状态和自动驾驶控制信息，通过算法判断驾驶员对于车辆运行的干扰行为，根据干扰和危害程度的不同，设计自适应转向干扰控制率，控制转向执行单元抑制和消除驾驶员转向干扰，保证车辆横向运动的稳定性。

本发明提出了一种应对驾驶员干扰的自动驾驶汽车转向控制系统，包括：车辆信号模块，自动驾驶控制器、转向系统、转向轮。

所述的车辆信号模块提供车辆运行状态的必要信息，包括车速、横摆角速度、纵向加速度、侧向加速度等；车速是表征车辆运行速度的特征信号，横摆角速度是表征车辆稳定程度的特征信号，纵向加速度是表征车辆前进方向的速度变化，侧向加速度是表征车辆前进时侧向方向的速度变化；

所述的自动驾驶控制器根据自动驾驶功能的要求，将需要转向系统响应的输出轴转角指令发送给横向运动控制器；

所述的转向系统包括转向方向盘、扭矩传感器单元、转角传感器单元、横向运动控制器、电机、助力器、输出轴、齿轮齿条；

转向方向盘用于获取驾驶员输入，以便驾驶员的输入转换为操纵扭矩，并将扭矩传递到扭矩传感器单元；

扭矩传感器单元将转向方向盘传递的扭矩转换为电信号，并将该扭矩信号实时传递给横向运动控制器；

转角传感器单元将转向方向盘转动的角度转换为电信号，并将该角度信号实时传递给横向运动控制器；

电机、助力器、输出轴、齿轮齿条组成转向系统执行单元、其功能是将横向运动控制器的控制指令转换为电机的扭矩，并通过助力器的放大，经过输出轴的转移，带动齿轮齿条的运动。

所述的转向轮被齿条驱动，实现车辆的横向运动。