一种基于车型和车速的换道轨迹优化及可视化实现方法

摘要

本发明公开了一种基于车型和车速的换道轨迹优化及可视化实现方法，包括如下步骤：（1）调用ADAMS软件中四种车型的整车模型，具体包括如下步骤：（1‑1）获取整车结构参数；（1‑2）获取车辆动力学特性；（2）分析现有换道轨迹模型的跟踪误差，提取适合不同车型车速的换道轨迹模型；（3）基于安全性和舒适性，优化换道轨迹，具体包括如下步骤：（3‑1）基于换道轨迹约束条件构建驾驶控制DCD文件，（3‑2）创建驾驶员控制模型、双车道三维道路模型，构建驾驶员‑车辆‑道路闭环仿真系统，仿真后得到的即为最优换道轨迹。本发明可实时动态的观测车辆的换道行为，有助于优化智能车辆换道系统，提高驾驶人的舒适性，确保道路行车安全。

主权项

一种基于车型和车速的换道轨迹优化及可视化实现方法，其特征具体包括如下步骤：(1)从模型库中调取多种车型整车模型，具体包括：(1‑1)借助ADAMS多体动力学软件中的ADAMS/Car模块，调取四种车型车辆整车动力学模型，所述四种车型包括轿车、客车、半挂车、全挂车；(1‑2)对四种车型的车辆进行标准仿真试验，获取车辆的动力特性和转向特性，具体包括以下标准仿真试验：开环转向试验、直行试验、稳态回转试验，其中，所述开环转向试验包括角脉冲转向试验、单移线试验，所述直行试验包括加速试验、制动试验，所述稳态回转试验包括弯道制动试验；(1‑3)确定四种车型的相关的车辆动力学参数，在AMAMS/Car模块Simulation/Full‑Vehicle Analysis项中仿真，分析出的结果导入ADAMS/Post Processor进行处理，获取不同车型车辆的加速度、最大速度、制动减速度、转向加速度和转向灵敏性；(2)基于驾驶员‑车辆‑道路闭环仿真系统的现有换道模型动力学分析，具体包括：(2‑1)建立现有车辆换道模型；(2‑2)基于现有换道模型构建驾驶员‑车辆‑道路换道系统，其中，车辆模型为：模型库中的轿车、客车、半挂车、全挂车；驾驶员模型为：在Event Builder中建立驾驶数据文件和驱动参数文件，设置车辆的初始速度、初始平衡状态、初始档位；Mini‑Maneuvers设置：转向控制采用Machine的方式，使用Path Map Editor建立如步骤(2‑1)车辆换道模型中的车辆行驶轨迹，即车辆换道轨迹；油门控制、制动控制、变速器控制和离合器的控制均采取驾驶器控制，保持初速度的控制方式，设置换道完成时间t为仿真终止条件，这样就可创建满足不同车型车辆舒适性和安全性要求的车辆换道驱动控制约束DRD文件；道路模型为：基于SPLINE建立三维直道模型RDF文件，长度为L，宽度为d，双车道、横坡和纵坡均为0，道路摩擦系数采用干燥路面摩擦系数；将驾驶员模型、车辆模型、道路模型载入到File Driven Events仿真项，这就构建了驾驶员‑车辆‑道路闭环仿真系统，可进行不同车型不同车速不同换道模型控制下的整车动力学分析；(2‑3)基于车辆动力学理论，借助于ADAMS/Car获取不同车型对应的车辆换道轨迹，具体为：将驾驶员‑车辆‑道路闭环仿真系统在FILE DRIVEN EVENT项仿真获取的结果导入ADAMS/Post Processor进行后处理，初步选定不同车型在不同车速下对应的车辆换道轨迹；换道模型适用性要求：一是车辆能够完成换道，也就是换道仿真实验能够实现；二是换道轨迹的曲率是连续变化的，没有突变的现象发生；三是在换道轨迹的起点和换道轨迹的终点处曲率均为零，能使车辆在换道起始时刻与其换道结束时刻车轮偏角为零；四是车辆行驶轨迹与换道轨迹的误差最小；(3)确定车辆换道适宜性要求，具体为：除了步骤(2‑3)的换道模型适用性要求外，还需满足车辆的纵向加速度、横向加速、换道完成后车辆的横向速度和横向加速等车辆动力学参数要求；(4)基于不同车型的车辆换道轨迹优化，具体包括：依据步骤(3)创建满足不同车型车辆舒适性和安全性要求的车辆换道驱动控制约束DRD文件，即在步骤(2‑2)基础上优化驾驶员模型，基于步骤(2‑2)获得的结果，再次构建优化的驾驶员‑车辆‑道路闭环仿真系统，分别采用File Driven和Smart Driver两种仿真模式驱动车辆，仿真得到的车辆行驶轨迹即为车辆换道时的最优轨迹；(5)基于不同车速确定车辆最优换道轨迹，具体为：重复步骤(4)的创建方法，对不同车型车辆在不同车速进行仿真试验，获取对应车型车速的最优换道轨迹。