商用车山区道路智能车速规划人机交互系统研究

摘要

我国山区地域广阔，地形崎岖，商用车作为山区道路行驶的主要交通运输工具，对该区域的经济发展发挥着重要作用。由于山区商用车运输量大、作业频繁和驾驶员不合理的驾驶习惯会增加燃油消耗，降低燃油经济性。为此，本文重点对基于驾驶员驾驶行为下的商用车山区坡道燃油经济性车速规划系统进行研究。 首先，论文对山区道路车速规划的原理进行论述，对影响汽车行驶经济性和安全性的重要因素进行分析，对如何实现商用车山区道路智能车速规划人机交互系统的方法进行了分析。本文提出结合车辆特征参数与山区路面特征，利用地势变化来规划车速，并通过人机交互的方式予以驾驶员实时车速提示，引导驾驶员以安全经济车速行驶，实现行车节能。另外，本文还完成了人机交互系统的结构及模块的设计，并对系统各模块功能和工作原理进行了分析。 其次，对车速规划人机交互系统进行建模。根据车辆特征参数和实时变化的道路坡度，基于汽车动力学特性建立车辆参数估算模型、道路特征参数计算模型和坡顶经济速度规划模型；通过对不同行车环境下驾驶员反应特征的分析，建立了驾驶员反馈模型；通过对山区道路特征下商用车规划车速与实时行车速度的相对变化区间的分析，完成了人机交互系统动态速度区间的规划，建立了人机交互引导模型。 基于人机工程学及设计心理学，结合以用户为中心的人机交互设计方法，对人机交互系统的提示方式和表现形式进行分析，确定人机交互系统提示方案和几何图形动态提示方法，完成人机交互系统界面设计及软硬件设计。通过对商用车驾驶员视觉特点及行车视线对驾驶安全影响的分析，确定人机交互抬头显示的安装位置。最后，进行实车试验，完成试验结果分析，对人机交互模型参数进行修正。对人机交互系统与行车环境的融合方法、驾驶员与车速规划系统的动态协同规律进行验证。 本文提出的智能车速规划人机交互系统，采用运动几何图形提示方法给予驾驶员实时车速提示，并通过抬头显示器实现驾驶反馈，使车辆以经济车速安全行驶，实现车辆节能减排。

目录

声明

第1章 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外现状研究

1.2.1 车辆节油方式研究

1.2.2 辅助驾驶系统人机交互方式研究

1.2.3 驾驶员反应时间和视觉感知研究

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法及技术路线

第2章 智能车速规划系统结构

2.1 山区道路车速规划原理

2.2 系统结构及模块设计

2.2.1 系统结构设计

2.2.2 系统模块设计

2.3 人机交互模块功能实现

2.3.1 系统工作原理

2.3.2 系统功能原理

2.4 本章小结

第3章 智能车速规划人机交互系统建模

3.1 商用车山区道路车速规划模型

3.1.1 坡顶经济车速规划模型

3.1.2 车辆参数估算模型

3.1.3 道路特征参数计算模型

3.1.4 车辆经济性模型

3.2 驾驶员反馈模型

3.2.1 驾驶员反应时间

3.2.2 驾驶员视线特性

3.3 人机交互引导模型

3.3.1 动态速度区间

3.3.2 车速引导

3.3.3 视觉感知模型

3.4 本章小结

第4章 车速规划人机交互系统设计及功能实现

4.1 人机交互界面设计

4.1.1 以用户为中心的人机交互设计方法

4.1.2 人机交互方式的确定

4.1.3 人机交互系统界面设计计算

4.2 系统软硬件设计及功能实现

4.2.1 系统软件及功能设计

4.2.2 系统硬件及功能设计

4.2.3 系统参数定义及功能实现

4.3 人机交互功能实现

4.3.1 抬头显示交互系统

4.3.2 人机交互模块安装位置

4.4 本章小结

第5章 人机交互系统试验研究

5.1 试验方案及系统装车

5.1.1 试验方案

5.1.2 系统装车调试

5.2 行驶工况选择及特征参数标定

5.2.1 行驶工况选择

5.2.2 车辆及道路参数标定

5.3 参数修正与数据分析

5.3.1 人机交互模型参数修正

5.3.2 特征数据分析

5.4 本章小结

第6章 结论

6.1 研究总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果