您的位置：智能汽車人機協(xié)同控制的研究現(xiàn)狀與展望
隨著人工智能、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)的飛速發(fā)展, 以電動化、智能化及網(wǎng)聯(lián)化為基礎(chǔ)的智能汽車成為解決能源消耗、環(huán)境污染及交通安全等問題的有效途徑。按照汽車智能化、自動化的發(fā)展進程, 美國汽車工程師協(xié)會將智能汽車的發(fā)展分為手動駕駛、駕駛輔助、部分自動化、有條件自動化、高度自動化和完全自動化6個級別, 如圖1所示. 隨著汽車駕駛智能化程度的不斷提高,智能汽車逐步具有了自適應(yīng)巡航、特定工況自動駕駛等更高級別的智能控制技術(shù). 在這個過程中, 控制系統(tǒng)的智能化水平不斷提高, 其在車輛運動中所起的作用也越來越大, 而駕駛員的作用逐漸被弱化. 但是, 駕駛員作為車輛的購買者和使用者, 其對智能汽車操控性、安全性、舒適性及經(jīng)濟性等性能的主觀感受與評價是衡量智能化技術(shù)好壞的核心標準, 也是汽車智能化技術(shù)能否被消費者接受的重要因素.
智能汽車人機協(xié)同控制是一種典型的人在回路中的人機協(xié)同混合增強智能系統(tǒng), 如圖2 所示. 人類駕駛員與智能控制系統(tǒng)之間存在很強的互補性, 一方面, 與智能控制系統(tǒng)的精細化感知、規(guī)范化決策、精準化控制相比, 駕駛員的感知、決策與操控行為易受心理和生理狀態(tài)等因素的影響, 呈現(xiàn)隨機、多樣、模糊、個性化和非職業(yè)性等態(tài)勢, 在復(fù)雜工況下極易產(chǎn)生誤操作行為; 另一方面, 智能控制系統(tǒng)對比人而言, 學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力相對較弱, 環(huán)境理解的綜合處理能力不夠完善, 對于未知復(fù)雜工況的決策能力較差. 因此, 借助人的智能和機器智能各自的優(yōu)勢, 通過人機協(xié)同控制, 實現(xiàn)人機智能的混合增強, 形成雙向的信息交流與控制, 構(gòu)建1 + 1 > 2" 的人機合作混合智能系統(tǒng), 可極大促進汽車智能化的發(fā)展.
在人機共駕系統(tǒng)中, 風(fēng)格各異的駕駛員與車輛智能控制系統(tǒng)共同構(gòu)成了對智能汽車的共駕控制, 兩者之間動態(tài)交互, 形成相互耦合與制約關(guān)系. 目前車輛駕駛?cè)蝿?wù)中人機交互方式大多只停留在感知、決策或執(zhí)行等單一層面, 交互方式相對簡單, 難以應(yīng)對未來人機共駕系統(tǒng)多層次多維度交互與協(xié)同的需求, 且缺乏深入研究駕駛員的狀態(tài)、意圖和行為, 以及駕駛員對智能控制系統(tǒng)在感知層、決策層和執(zhí)行層等駕駛過程中的影響. 因此, 深入剖析和理解復(fù)雜車輛智能控制系統(tǒng)和駕駛員的駕駛機理, 探索兩者之間的沖突與交互機制, 建立人機共駕理論體系, 構(gòu)建人性化、個性化的人機合作混合智能系統(tǒng), 搭建人機共駕系統(tǒng)測試驗證平臺, 可極大促進汽車智能化的發(fā)展進程. 具體研究展望包含如下幾個方面:
1)駕駛員駕駛意圖、狀態(tài)及習(xí)性建模與預(yù)測；
2)人機協(xié)同控制車輛的運動穩(wěn)定性和碰撞安全性控制；
3)駕駛員在回路的人機協(xié)同感知與認知；
4)人機在決策規(guī)劃以及控制執(zhí)行中的交互與協(xié)同；
5)個性化人機共駕系統(tǒng)開發(fā)；
6)人機協(xié)同控制系統(tǒng)驗證平臺開發(fā)與測試評價方法.
針對人機協(xié)同機理及切換控制提出創(chuàng)新性解決方案, 解決駕駛行為建模、駕駛員駕駛狀態(tài)感知和意圖識別、駕駛員在回路的人機協(xié)同感知與認知、人機在決策規(guī)劃和控制執(zhí)行中的交互與協(xié)同、個性化人機協(xié)同控制技術(shù), 以及人機協(xié)同控制技術(shù)的測試與評價等問題, 不僅在解決人機協(xié)同控制共性理論研究方面具有創(chuàng)新意義, 同時能夠?qū)ξ覈嚠a(chǎn)業(yè)、人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到強有力的支撐作用, 為實現(xiàn)《中國制造2025》的產(chǎn)業(yè)化目標提供基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)支撐.
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