基于驾驶风格主客观评估的车辆纵向动态规划及控制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51905161
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Driving style evaluation and its recognition are an important part of the field of intelligent transportation, traffic safety, and automobile testing. This study is based on questionnaire surveys to obtain factors of personal traits such as demographics, personality, sensation-seeking, and the risk altitude. Meanwhile, driving style representative features including vehicle driving status indicators, vehicle driving stability indicators and driving operation indicators are obtained through driving simulation experiments. Structural Equation Model is then utilized to explore the relationship among driver personal traits, the driving environment, the driving style, and driving style representative features. Driving style representative features are further filtered based on the results of the Structural Equation Model, and the driving style recognition model is realized by the Gaussian Process Dynamic Model. Then the personalized constraints for vehicle states and control inputs are determined based on the driving style. With considerations of the driving comfort, energy saving and safety as the optimization goal, the Pontryagin's Minimum Principle is utilized to realize the optimal dynamic planning for the vehicle longitudinal velocity. In addition, the cooperative control strategy of the multiple control systems of the chassis is designed, which is based on the stochastic game theory, such that the overall dynamic performance of the vehicle would be maximized. This project aims to make a preliminary exploration of the human-centered design for intelligent driving systems, it also provides theoretical guidance for harmonious interactions with vehicle assistance driving or automatic driving.
驾驶风格评估和辨识是智能交通、交通安全和汽车测试领域普遍关注的重要内容,本研究基于问卷调查获取包括人口统计学特征、人格特征、感觉寻求倾向、风险态度的驾驶员个体特征变量,通过模拟驾驶实验获取包括车辆行驶状态指标、车辆行驶稳定性指标和驾驶操作指标在内的驾驶风格表征量,采用结构方程模型探究驾驶员个体特征因素、驾驶环境、驾驶风格以及驾驶风格表征量之间的关联关系,并对驾驶风格进行评估和分类;基于结构方程模型筛选驾驶风格表征量,采用高斯过程动态模型方法构建驾驶风格辨识模型。基于驾驶风格确定个性化的车辆状态约束和控制约束,以车辆乘坐舒适性、节能性和安全性为优化目标,采用庞特里亚金最小化原理实现车辆速度的最优动态规划,并基于随机博弈理论制定底盘多控制系统的协同控制策略,使车辆总体动力学性能最优。该研究将初步探索以人为中心的智能驾驶系统设计方法,为车辆辅助驾驶或自动驾驶下的人机和谐交互提供理论指导。

结项摘要

本课题基于自然驾驶大数据和驾驶员问卷调查,利用因子分析方法、结构方程模型等统计学方法,采用主客观综合评估方法研究驾驶员人口统计学特征、驾驶员心理因素与危险驾驶行为的关联关系,即驾驶经验对高风险驾驶行为的影响中,感觉寻求和风险认知起到的中介作用。基于主观问卷数据,结合客观碰撞发生率,对驾驶风格进行评估和分类,结果显示对高风险驾驶员的甄别率达到90%以上。针对高速公路稳定跟驰事件,从跟驰安全性和跟驰稳定性采用主成分分析方法筛选驾驶风格特征,并构建基于卷积神经网络和高斯过程分类方法识别驾驶风格,然后基于强化学习方法构建自适应驾驶风格的车辆纵向跟驰决策模型,模型结果显示:所提出的跟驰行为决策过程类似于人类驾驶员,且表现出了对应类别的驾驶风格特征。最后,面向道路纵坡场景,基于鲁棒反演滑模方法实现车辆纵向速度的鲁棒跟踪控制,仿真结果表明所提出的模型具有较好的抗干扰能力及优异的跟踪精度。此外,在本基金的资助下,还进一步探索了基于Koopman数据驱动的人机协同驾驶模型,以及抗干扰的鲁棒轨迹跟踪控制方法在其他类型车辆(如无人水面车辆)的应用。本课题的研究将初步探索“以人为中心”的智能驾驶系统设计方法,为设计“宜人性”的车辆辅助驾驶或自动驾驶下的人机和谐交互提供理论指导。

项目成果

期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The mediating effect of driver characteristics on risky driving behaviors moderated by gender, and the classification model of driver’s driving risk
  • DOI:
    https://doi.org/10.1016/j.aap.2021.106038
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Accident Analysis and Prevention
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xiaolin Song;Yangang Yin;Haotian Cao;Song Zhao;Mingjun Li;Binlin Yi
  • 通讯作者:
    Binlin Yi
How to identify the take-over criticality in conditionally automated driving? An examination using drivers’ physiological parameters and situational factors
如何识别有条件自动驾驶的接管关键性?
  • DOI:
    10.1016/j.trf.2021.12.007
  • 发表时间:
    2022-02
  • 期刊:
    Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Binlin Yi;Haotian Cao;Xiaolin Song;Song Zhao;Wenfeng Guo;Mingjun Li
  • 通讯作者:
    Mingjun Li
Driver activity recognition using spatial-temporal graph convolutional LSTM networks with attention mechanism
使用具有注意机制的时空图卷积 LSTM 网络进行驾驶员活动识别
  • DOI:
    10.1049/itr2.12025
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IET Intelligent Transport Systems
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Chaopeng Pan;Haotian Cao;Weiwei Zhang;Xiaolin Song;Mingjun Li
  • 通讯作者:
    Mingjun Li
基于一种多分类半监督学习算法的驾驶风格分类模型
  • DOI:
    10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2020.04.002
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    湖南大学学报. 自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李明俊;张正豪;宋晓琳;曹昊天;易滨林
  • 通讯作者:
    易滨林
基于模仿学习和强化学习的智能车辆换道行为决策
  • DOI:
    10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.01.008
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    汽车工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋晓琳;盛鑫;曹昊天;李明俊;易滨林;黄智
  • 通讯作者:
    黄智

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其他文献

基于轨迹预测的车辆协同碰撞预警仿真研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    湖南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋晓琳;熊琦伟;曹昊天
  • 通讯作者:
    曹昊天
基于多特征融合的行人意图以及行人轨迹预测方法研究
  • DOI:
    10.19721/j.cnki.1001-7372.2022.10.027
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国公路学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹昊天;施惠杰;宋晓琳;李明俊;戴宏亮;黄智
  • 通讯作者:
    黄智
基于HMM-SVM的驾驶员换道意图辨识研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电子测量与仪器学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋晓琳;郑亚奇;曹昊天
  • 通讯作者:
    曹昊天
基于弹性绳理论的自主车辆防碰撞的路径规划
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    汽车工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹昊天;宋晓琳;黄江
  • 通讯作者:
    黄江
基于危险斥力场的自动驾驶汽车主动避撞局部路径规划
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    工程设计学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖浩;宋晓琳;曹昊天
  • 通讯作者:
    曹昊天

其他文献

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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