360 工程科学学报，第43卷，第3期 和车辆稳定性的其他目标进行评估的.控制器一 息，但车辆信息的检测精度低.如何将驾驶员生理 直居于控制状态，但在安全的状况下偏向于完全 信息、视觉信息与车辆信息整合，提升驾驶员特性 匹配驾驶员的命令 的检测准确性进而应用于动态协同控制，是控制 综上所述，本部分介绍了驾驶员与控制器的 系统中值得关注的问题.目前大部分的动态协同 3种驾驶权动态分配方式，表2总结了这几种协同 控制不能满足系统对实时性的要求，而随着第 方式的特点.如何在保证良好的路径跟踪性能与 5代移动通信(5G)的快速发展，5G通信技术可以 车辆稳定性的前提下，减少人机冲突，提升驾驶员 应用于低时延、高移动性的交通场景中如何保 乘坐舒适性，是目前的研究热点.目前动态协同控 证动态协同控制系统的实时性，是将研究成果应 制系统中对驾驶员特性的检测多基于车辆本身信 用于实践的重要保障 表2驾驶权动态分配方式特点比较 Table 2 Comparison of characteristics of driving rights dynamic-allocation methods Dynamic allocation of driving rights Advantages Disadvantages Weighted sum Good path-tracking performance Human-machine conflict is likely to occur when the driver's planned path is inconsistent with the controller's planned path. Weighted sum with Due to the existence of weight coefficients,driver Abrupt changes in weight coefficients or switch between controllers weight coefficient characteristics can be flexibly considered. are not conducive to flexible interaction. Weight distribution in Since the driver and the controller have the same control Due to the rolling optimization in the MPC algorithm,it is not easy to optimization problems target,there is little human-machine conflict. guarantee real-time performance. 3 性能评估指标 触觉共享控制与手动控制实验中采集的方向盘反 转率与方向盘角度标准偏差，证明了触觉共享控 车道保持辅助系统的性能评估能够衡量所设 计系统的专业程度，对系统的设计和改进具有重 制比手动控制需要更少的控制活动.Benloucif等I6 在动态驾驶模拟器的基础上设计了自适应车道保 要意义.基于人机动态协同控制的车道保持辅助 系统，驾驶员与控制器共同控制车辆完成驾驶任 持辅助系统.驾驶员的转向力度被计算为感兴趣 务，形成了驾驶员-车辆-环境-任务强耦合的系 的时间窗口内驾驶员扭矩平方的积分，该度量标 统.该系统与传统的车道保持辅助系统相比，性能 准已用于评估驾驶员控制其车辆所花费的总力 评估中的测试环境、测试路线及车辆状况基本一 Li等5建立一种间接共享控制的车道保持方法， 致.由于基于人机动态协同控制的车道保持辅助 通过分析仿真结果中的方向盘转角可以看出，与 系统中更多地考虑了人的因素，需要相比传统系 手动驾驶相比，间接共享控制可以显著减少驾驶 统更加复杂与完善的评价指标，从而保证对系统 员的转向控制工作量.如果驾驶员可以很好地适 性能进行全面评估 应控制器，则可以进一步减少其控制工作量，因为 传统的车道保持辅助系统需要符合车辆操纵 驾驶员将利用控制器的优势来承担其部分路径跟 稳定性以及路径跟踪的设计要求.IS011270中规 踪任务.还有车道保持辅助系统被期望降低人机 定了车道保持辅助系统性能评估的标准，横向加 冲突.Inoue等设计的车道保持系统将触觉转向 速度、车速、横向偏移速度和横向偏移距离被用 引导转矩与直接偏航力矩控制结合在一起，通过 于评估车辆操纵稳定性以及系统执行路径跟踪的 对比实车实验结果中的辅助力矩与驾驶员力矩， 能力.Marino等s设计了基于视觉的嵌套比例积 可以证明该系统相比常规转向辅助系统降低了辅 分微分车道保持控制，并进行了实验测试，利用 助扭矩的干扰程度.高振刚等5在MPC的基础上 横摆角速度评估车辆在曲率不确定的道路上的稳 建立了辅助控制系统，对比硬件在环试验结果中 定性 的辅助力矩与驾驶员力矩，可以发现人机动态协 基于人机动态协同控制的车道保持辅助系统 同控制比无协同控制产生的对驾驶员的干扰明显 除了需要满足车辆操纵稳定性以及路径跟踪要求 减少.Sentouh等6s为了避免在避障期间的复杂冲 之外，有的系统被期望减少驾驶员的控制活动， 突情况，提出并实现了用于控制权转移的决策算 Mulder等IB9的研究中，驾驶员需要掌控驾驶模拟 法，并将驾驶员扭矩和辅助扭矩的乘积用作人机 器的转向盘，将车辆保持在虚拟车道内.通过对比 冲突的性能评估指标和车辆稳定性的其他目标进行评估的. 控制器一 直居于控制状态，但在安全的状况下偏向于完全 匹配驾驶员的命令. 综上所述，本部分介绍了驾驶员与控制器的 3 种驾驶权动态分配方式，表 2 总结了这几种协同 方式的特点. 如何在保证良好的路径跟踪性能与 车辆稳定性的前提下，减少人机冲突，提升驾驶员 乘坐舒适性，是目前的研究热点. 目前动态协同控 制系统中对驾驶员特性的检测多基于车辆本身信 息，但车辆信息的检测精度低. 如何将驾驶员生理 信息、视觉信息与车辆信息整合，提升驾驶员特性 的检测准确性进而应用于动态协同控制，是控制 系统中值得关注的问题. 目前大部分的动态协同 控制不能满足系统对实时性的要求 ，而随着第 5 代移动通信（5G）的快速发展，5G 通信技术可以 应用于低时延、高移动性的交通场景中[63] . 如何保 证动态协同控制系统的实时性，是将研究成果应 用于实践的重要保障. 表 2 驾驶权动态分配方式特点比较 Table 2   Comparison of characteristics of driving rights dynamic-allocation methods Dynamic allocation of driving rights Advantages Disadvantages Weighted sum Good path-tracking performance Human–machine conflict is likely to occur when the driver’s planned path is inconsistent with the controller’s planned path. Weighted sum with weight coefficient Due to the existence of weight coefficients, driver characteristics can be flexibly considered. Abrupt changes in weight coefficients or switch between controllers are not conducive to flexible interaction. Weight distribution in optimization problems Since the driver and the controller have the same control target, there is little human–machine conflict. Due to the rolling optimization in the MPC algorithm, it is not easy to guarantee real-time performance. 3    性能评估指标 车道保持辅助系统的性能评估能够衡量所设 计系统的专业程度，对系统的设计和改进具有重 要意义. 基于人机动态协同控制的车道保持辅助 系统，驾驶员与控制器共同控制车辆完成驾驶任 务，形成了驾驶员‒车辆‒环境‒任务强耦合的系 统. 该系统与传统的车道保持辅助系统相比，性能 评估中的测试环境、测试路线及车辆状况基本一 致. 由于基于人机动态协同控制的车道保持辅助 系统中更多地考虑了人的因素，需要相比传统系 统更加复杂与完善的评价指标，从而保证对系统 性能进行全面评估. 传统的车道保持辅助系统需要符合车辆操纵 稳定性以及路径跟踪的设计要求. ISO 11270 中规 定了车道保持辅助系统性能评估的标准，横向加 速度、车速、横向偏移速度和横向偏移距离被用 于评估车辆操纵稳定性以及系统执行路径跟踪的 能力. Marino 等[64] 设计了基于视觉的嵌套比例积 分微分车道保持控制，并进行了实验测试，利用 横摆角速度评估车辆在曲率不确定的道路上的稳 定性. 基于人机动态协同控制的车道保持辅助系统 除了需要满足车辆操纵稳定性以及路径跟踪要求 之外，有的系统被期望减少驾驶员的控制活动. Mulder 等[39] 的研究中，驾驶员需要掌控驾驶模拟 器的转向盘，将车辆保持在虚拟车道内. 通过对比 触觉共享控制与手动控制实验中采集的方向盘反 转率与方向盘角度标准偏差，证明了触觉共享控 制比手动控制需要更少的控制活动. Benloucif 等[65] 在动态驾驶模拟器的基础上设计了自适应车道保 持辅助系统. 驾驶员的转向力度被计算为感兴趣 的时间窗口内驾驶员扭矩平方的积分，该度量标 准已用于评估驾驶员控制其车辆所花费的总力. Li 等[56] 建立一种间接共享控制的车道保持方法， 通过分析仿真结果中的方向盘转角可以看出，与 手动驾驶相比，间接共享控制可以显著减少驾驶 员的转向控制工作量. 如果驾驶员可以很好地适 应控制器，则可以进一步减少其控制工作量，因为 驾驶员将利用控制器的优势来承担其部分路径跟 踪任务. 还有车道保持辅助系统被期望降低人机 冲突. Inoue 等[41] 设计的车道保持系统将触觉转向 引导转矩与直接偏航力矩控制结合在一起，通过 对比实车实验结果中的辅助力矩与驾驶员力矩， 可以证明该系统相比常规转向辅助系统降低了辅 助扭矩的干扰程度. 高振刚等[54] 在 MPC 的基础上 建立了辅助控制系统，对比硬件在环试验结果中 的辅助力矩与驾驶员力矩，可以发现人机动态协 同控制比无协同控制产生的对驾驶员的干扰明显 减少. Sentouh 等[66] 为了避免在避障期间的复杂冲 突情况，提出并实现了用于控制权转移的决策算 法，并将驾驶员扭矩和辅助扭矩的乘积用作人机 冲突的性能评估指标. · 360 · 工程科学学报，第 43 卷，第 3 期