箩筐分享自动驾驶的控制过程还需要解决哪些

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虽然无人驾驶被广泛为时汽车智能的终极目标，然而，受限于汽车技术各个阶段的发展规律、法律与法规、事故责任划分等约束，驾驶人作为驾驶过程的参与者，甚至驾驶主体在很长一段时间内仍将是事实。深入理解驾驶人驾驶行为和机器智能控制系统之间的交互机制和冲突机理，进而建立人机协同共驾系统，也是智能汽车技术发展过程中亟待解决的关键问题。

其中的人机共驾系统是指驾驶人和机器均具有车辆控制权的智能汽车系统。人类智能和机器之间存在很强的互补性，与机器系统的精细化感知、规范化决策、精准化控制相比，人的驾驶行为具有模型、退化、延迟、个性化等特点，且易受心理和生理状态等因素的影响。而机器对比人而言，学习能力和自适应能力相对较弱，环境理解的综合处理能力不够完善，对于未知复杂工况的决策能力较差。因此，人机共驾系统主要功能就是要整合驾驶人和机器的优势，屏蔽两者的劣势，实现人机智能的混合增强，最终达到“1+12”的效果，从而提高汽车的安全性、舒适性等性能。

人机共驾系统的分类与原理

根据控制权分配方式的不同，人机共驾系统可以分为切换型和共享型人机共驾两种模式，在切换型人机共驾系统中，驾驶权被分时赋予驾驶人或机器，在共享型人机共驾系统中，驾驶权按照一定的权重被同时分配给驾驶人和机器。

图1两种人机共驾系统的控制模式

在切换型人机共驾系统中，驾驶权可以在驾驶人和机器之间进行灵活自由的转移。系统中存在一种判断机制，根据驾驶人和机器的工作状态、操纵模式等对两者的控制输入进行评价，选择其中更优的一方接入车辆控制。对于切换型人机共驾系统，控制权切换过程是重点。以驾驶人接管机器为例，切换过程如下图表示。

图2驾驶员接管切换过程示意图

该模式的优点包括：驾驶人和机器之间不存在交互和耦合，车辆控制过程明确清晰；驾驶方式改变较小，驾驶人适应性好。而它的缺点主要是在驾驶权切换过程中，难以保证驾驶人具有良好的工作状态。在机器驾驶过程中，驾驶人注意力可能已经分散，当控制权被切换到驾驶人是你，需要驾驶人几种注意力，重新形成对周围驾驶环境的感知。这一过程存在较大的不确定性，制约了控制权的自由切换。因此，该模式的主要设计难点在于如何评价驾驶人和机器哪一方面的表现更优，并在此基础上根据驾驶人状态等因素合理选择驾驶权切换时机，实现控制权平滑、无忧切换。

在共享型人机共驾系统中，驾驶人和机器同时占有车辆的控制权，两者通过操纵机构进行交互和耦合，任何一方均可实现实时地控制车辆。双方共同驾驶过程类似于一场博弈，各方会根据自身的目标和对方的行为形成最优的控制输入，以期望在控制权共享的情况下最大化的实现自身目标。

进一步分析，按照驾驶人和机器控制结合方式的不同，该模式可以分别为串联式共享型人机共驾和并联式共享型人机共驾。串联式共享型人机共驾系统示意图，机器不直接对操纵输入端（踏板、转向）进行控制。仅对按照一定的比例进行叠加或修正，达到驾驶人和机器时间控制车辆的效果。

图3串联式共享型人机共驾系统示意图

并联式共享型人机共驾系统示意图如下，驾驶员的控制同时直接施加到操纵输入端，系统通过调节控制权系数K实现人机耦合优化。实际控制输入可用以下公式表示：

U=UhK+Um(1-K)

K为控制权分配系数，Uh为驾驶人输入，Um为机器输入，U为系统实际输入。

图4并联式共享型人机共驾系统示意图

如上并联式共享人机共驾系统优点包括：驾驶人始终参与驾驶过程，可以保证驾驶人状态的一致性；操纵过程中存在人机交互、便于驾驶人掌握机器状态，该模式的缺点主要在于驾驶人和机器易于形成冲突，由于双方可以同时对车辆进行控制，当两者在对相同的环境判断产生不同的驾驶意图时，不同的控制目标将作用于同一个车上，由此将产生较大的冲突。因此，在该模式下需要重点