CN109613916B - 一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台，包括：硬件控制***，包括ESP液压制动子***和EPS电动助力转向子***，并按照实际车辆布局；数据采集单元，包括设在硬件控制***中的多个传感器及数据采集卡；在环仿真控制单元，与所述数据采集单元和硬件控制***连接，包括显示器、互连的上位机和快速原型控制器，设置有车辆与轮胎模型、驾驶场景模型、主动避撞控制模型等；视景***，与所述在环仿真控制单元连接，用于产生虚拟的车辆运行环境。与现有技术相比，本发明引入视景***建立了避撞工况，通过汽车避撞执行***实现了驾驶员在环主动避撞控制仿真，可用于汽车避撞算法的开发、验证及驾驶员行为的研究，具有较高的可重复性。
Description
技术领域
本发明涉及一种仿真试验台，尤其是涉及一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台。
背景技术
随着机器视觉、雷达等传感器技术的进步，主动避撞等汽车安全辅助驾驶技术也得到了快速发展。
专利CN101739857A提出了一种模拟汽车在各种工况下对驾驶员操作响应的人机交互仿真***。该平台分别在汽车的制动装置、离合器、档位、油门及转向盘上安装传感器，通过数据采集卡收集各传感器信号，将其转换为数字信号送给计算机处理，并通过试听输出***将车辆状态反馈给驾驶员，形成闭环。该***易于采集人-车***对输入的多种输出响应信号，可以提前根据控制策略设计相应工况且仿真环境接近于实际驾驶。但是该***未能实现与软件的联合仿真，且对硬件依赖较大，不便于修改汽车参数，通用性较差。
专利CN 104614187B提出了一种基于虚拟车辆的真实驾驶循环测试装置。该***在人-车-路软件平台上选择并配置车辆模型、道路模型，配置完成后运行软件平台，同时采集真实的驾驶员在台架中对虚拟车辆的操作，完成驾驶后将驾驶员的操作信息保存为特定的文件格式并提取驾驶员的特征参数，该***可以实现整车标定及试验，且车辆道路信息可以实时更新，通用性较强。但是该***未能实现软件的联合仿真和硬件在环，不能实时对控制算法进行验证与优化。
基于上述研究不足，验证汽车主动避撞控制功能的实车试验危险性较高，且费用昂贵，给实车试验带来了困难；而普通的硬件在环测试***，由于没有驾驶员的实时参与和反馈，不能全面复现实际人-车-路***的相互作用特性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台，包括：
硬件控制***，包括ESP液压制动子***和EPS电动助力转向子***，并按照实际车辆布局；
数据采集单元，包括设在硬件控制***中的多个传感器及数据采集卡；
在环仿真控制单元，分别与所述数据采集单元和硬件控制***连接，包括显示器、互连的上位机和快速原型控制器，设置有车辆与轮胎模型、驾驶场景模型、主动避撞控制模型和动态转向阻力矩模型；
视景***，与所述在环仿真控制单元连接，用于产生虚拟的车辆运行环境；
驾驶员根据视景***的输出画面，通过硬件控制***输入制动和转向信号，传感器采集数据经数据采集卡输入到在环仿真控制单元中，同时数据结果输出到显示器上。
优选的，所述ESP液压制动子***包括：X型制动***的制动管路、制动卡钳、制动主缸、制动踏板、ESP控制模块；所述EPS电动助力转向子***包括：转向盘、转向柱、转向负载模拟装置、EPS助力电机及EPS控制器。
优选的，所述传感器包括轮缸压力传感器、主缸压力传感器、制动踏板开度传感器、转向盘转角传感器、EPS助力电机转矩传感器和温度传感器。
优选的，所述仿真试验台配置了启动与急停物理按钮、状态指示灯和报警器。
优选的，所述仿真试验台的纵向避撞主动制动实施方法包括：
通过电动的真空泵模拟实际车辆上发动机带动的真空助力***对驾驶员驾驶感受的影响，通过控制ESP液压制动子***中的电磁阀的动作动态分配四个轮缸制动压力的大小，从而对紧急制动的强度加以控制。
优选的，所述仿真试验台的横向避撞主动转向实施方法包括：
所述上位机通过控制所述EPS控制器对EPS助力电机实现PWM转矩控制，并通过控制所述转向负载模拟装置对转向阻力矩进行模拟。
优选的，所述主动避撞控制模型的实现方法包括以下步骤：
S1、输入包括车辆运动轨迹、横摆角速度轨迹和车辆接受度轨迹在内的参考轨迹；
S2、以路径跟踪精度、驾驶员避撞接受度和车辆稳定性为目标，设计成本函数，并在线求解最小偏差下的最低输入变化值；
S3、将最低输入变化值分别输入车辆运动轨迹和车辆稳定性的预测模型以及被控对象，得到预测输出值和实际输出值；
S4、将预测输出值与实际输出值的偏差对输入的参考轨迹进行反馈校正。
优选的，所述最低输入变化值为：
其中，k为仿真步长，yp(k)为控制目标参考轨迹，yr(k)为***输出轨迹，Δu(k)为***的控制增量，Q为预测输出权系数，R为预测控制的权系数，nP为预瞄点个数，nc为控制点个数，i为预瞄步长。
优选的，所述车辆运动轨迹的预测模型为：
其中，
为状态变量导数，Xe＝[xe ye ψe]T为代表纵向位移、横向位移与航向角的状态变量，其中(x,y)为车辆质心位置，ψ为航向角，v为车速，δ为前轮转角，L为预瞄距离，vr为轨迹预瞄点速度，δr为轨迹预瞄点前轮转角，
为期望航向角。
所述车辆稳定性的预测模型包括横摆角速度与质心侧偏角的预测模型，分别为：
其中，β为质心侧偏角，
为质心侧偏角的预测值，m为整车质量，Vx为纵向车速，lf为整车质心距前轴距离，lr为整车质心距后轴距离，γ为横摆角速度，
为横摆角速度的预测值，C1与C2分别为前后轮侧偏刚度，δ为方向盘转角，M为横摆力矩，Iz为转动惯量。
优选的，所述动态转向阻力矩模型中的数据来自车辆与轮胎模型，包括车辆静止与车辆运动两个状态下的转向阻力模型，分别为：
Ts＝Fyt
其中，Tf表示车辆静止时的转向阻力矩，μ为静止摩擦系数，p为轮胎压力，Fz为轮胎垂直载荷；Ts为车辆运动时的转向阻力矩，t为前轮主销距离前轮的距离，Fy为轮胎受侧向力：
其中，Cα为侧偏刚度，α为侧偏角，σ为滑移率，λ定义如下：
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、引入视景***建立了避撞工况，以激发驾驶员的真实驾驶行为，通过汽车避撞执行***(转向***与制动***)实现了驾驶员在环主动避撞控制仿真，该仿真试验台可以用于汽车避撞算法的开发、验证及驾驶员行为的研究，具有较高的可重复性，且试验成本低廉。
2、引入驾驶员在环实时视景***，实现了“人机共驾”，实时视景***将虚拟车辆的运行状态可视化，驾驶员通过视景输出对仿真***动态控制，从而使得该驾驶感更加接近于真实情况，且成本低廉，操作简易。
3、通过车辆与轮胎模型，实时计算车辆动态转向阻力矩，并通过可调的磁粉制动器对转向阻力矩进行模拟，这样在试验台上通过软硬件结合对实际的转向阻力矩模拟并反馈给驾驶员，真实性高。
4、采用多优化目标的模型预测主动避撞控制方法，包括参考轨迹、在线优化、预测模型与反馈校正四大部分，实现了避撞过程中高路径跟踪精度、稳定性好与驾驶员避撞辅助接受度优的避撞算法开发。
5、采用CarSim与MATLAB/Simulink联合仿真，便于策略优化，提高试验结果可信度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的试验过程示意图；
图3为本发明主动制动工作过程示意图；
图4为本发明主动转向工作过程示意图；
图5为本发明主动避撞控制模型框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
本申请提出一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台，如图1所示，包括硬件控制***、数据采集单元、在环仿真控制单元及视景***。驾驶员根据视景***的输出画面，通过硬件控制***输入制动和转向信号，传感器采集数据经数据采集卡输入到在环仿真控制单元中，同时数据结果输出到显示器上。
硬件控制***包括ESP液压制动子***和EPS电动助力转向子***，并按照实际车辆布局，能真实反映避撞执行机构的作动特性以及主动避撞控制实施效果的反馈，且能准确的采集驾驶行为。ESP液压制动子***包括：X型制动***的制动管路、制动卡钳、制动主缸、制动踏板、ESP控制模块。ESP液压制动子***中的真空助力泵能模拟实际车辆制动真空助力，真空度可按照真实车辆使用值进行调节。EPS电动助力转向子***包括：转向盘、转向柱、转向负载模拟装置、EPS助力电机及EPS控制器。本实施例中，转向负载模拟装置采用磁粉制动器，模拟实际驾驶中不同行驶工况下作用到转向盘上的转向阻力矩，磁粉制动器的制动强度可根据仿真需要进行实时调节。
数据采集单元，包括设在硬件控制***中的多个传感器、CAN总线以及相应的数据采集卡。传感器包括四个轮缸压力传感器、主缸压力传感器、制动踏板开度传感器、转向盘转角传感器、EPS助力电机转矩传感器和温度传感器。
在环仿真控制单元分别与数据采集单元和硬件控制***连接，包括互连的上位机和快速原型控制器MicroAutobox，以及供人机交互及结果输出的键盘和显示器。上位机包括台架内置计算机主机和笔记本电脑。在环仿真控制单元设置有由Simulink、CarSim、Labview、ControlDesk等软件分别开发的车辆与轮胎模型、驾驶场景模型、主动避撞控制模型、参数标定软件、动态转向阻力矩模型和集成避撞驾驶员模型。其中，车辆与轮胎模型为CarSim整车车辆与魔术公式轮胎模型，参数标定软件为ControlDesk开发的参数标定软件。在环仿真控制单元可控制ESP液压制动子***的电磁阀与电机动作，实现制动管路主动增压，轮缸压力可经过MicroAutoBox实现信号采集，并将其反馈至CarSim整车模型中。
MicroAutobox可将MATLAB/Simulink控制代码与CarSim整车模型下载其中，同时进行模拟量、数字量与CAN信号的采集与输出。另一方面为了便于数据观测，基于Labview的数据采集单元采集制动***压力传感器输出的模拟信号及转向***转角传感器输出的CAN信号，这样提高了测试的便捷性。***试验结果可以通过DSpace软件、Simulink或CarSim输出的数据形式进行保存。基于此仿真试验台，一方面可以采集驾驶员行为数据，为后续驾驶员行为分析提供数据支撑，尤其是真实环境中较危险的测试工况，在此仿真环境下可多次重复测试，保证了测试条件的一致性。另一方面，可实现控制策略的在线开发与验证优化，通过测试结果快速调整策略或参数标定，在线编译与下载，提高了开发效率。
仿真环境集成在MicroAutobox中进行，MicroAutobox可以看成用来运行虚拟整车仿真的强大计算处理单元。一方面MicroAutobox通过CAN总线***接受传感器传来的制动和转向***的实际状态参数，另一方面和上位机交互，从而实现了驾驶员通过制动踏板和转向盘这样的物理接口控制虚拟车辆，虚拟车辆的运行数据可以实时反映在上位机。上位机可以模拟整车控制器对虚拟车辆按既定算法施以控制，并观测其对车辆和驾驶员的作用及其反馈。
仿真运行时，传感器信号可经过数据采集卡采集，数据在Labview中观测。便于对台架的调试。
视景***与在环仿真控制单元连接，用于产生虚拟的车辆运行环境。本实施例中基于CarSim软件设计了视景***，道路、车速等测试工况可进行自定义，仿真结果以动画形式在台架的显示屏上输出实现人机可视化交互。并可以从驾驶员、车辆与第三等视角实时观察虚拟车辆的运行情况，从而驾驶员可以根据真实的车辆状态与位置实时调整方向盘、油门与制动踏板，达到虚拟驾驶车辆在道路上行驶的目的。
驾驶员在CarsSim提供的实时视景环境下，操纵方向盘、油门与制动踏板，对车辆进行操作，完成正常驾驶与避撞等测试工况。通过控制EPS电机即可在传统助力规律的基础上施加辅助力矩，实现转向辅助避撞。通过控制EPS电机的主动增压功能，实现纵向主动刹车，避免碰撞发生。
本仿真试验台具备一键启动与紧急停止功能，在前面板上配置了启动与急停物理按钮，同时具备状态指示灯与报警器，实现了控制策略的运行状态与避撞辅助***工作的监控。
本实施例中，试验台的机械结构具体为：除笔记本计算机外均集成在经过设计加工的铝合金支架上，试验台底座装有4个滚轮以方便台架的搬运。内置电力转换装置及空气断路器，整个***可由接入220V电网供电，并且在控制面板上集成了物理的一键断电按钮以保证安全。
试验台由前面板、中间部分、后面板、底座组成。试验台的前面板包括显示器、数显装置、启动急停按键、磁粉制动器控制按键及灯光控制。驾驶员操作面板布置在前面板下方，仿照实际车辆布局，包括转向盘及油门踏板和制动踏板。前面板后方放置试验台主机。驾驶员操作面板后面布置转向***的转向柱、磁粉制动器、ESP电机及其控制器、装于转向盘的转角传感器、助力电机的矩传感器及制动***的制动主缸、真空助力器、主缸压力传感器。后面板上集成了CAN卡和NI的数据采集卡、插线板及集线盒。上述的这些零部件集成在用铝合金板材加工出的试验柜中，在底座上装有带锁死机构的轮子，方便试验柜的移动，试验柜中还配备了照明用LED灯。
试验台的试验过程如图2所示：
驾驶员通过试验台的操纵接口给***输入制动踏板和转向盘。硬件控制***中压力传感器产生模拟信号，经数据采集卡转换后输入到上位机中；方向盘转角传感器通过CAN卡将绝对值多圈转角输入至MicroAutobox。在MircoAutobox进行数据采集的同时，数据结果也通过Labview前面板输出到前面板的显示器上，以便于观测调试。Labview向CAN总线发送特定的帧控制ESP液压制动子***动作。对于转向***，由于转角传感器输出的信号为CAN数字量，一般直接通过CAN总线读取，也可以通过Labview测试程序对其进行零点标定。
试验台调试涉及下位机MicroAutobox及上位机。上位机在CarSim中设置仿真车辆的结构与道路环境参数。控制策略以Simulink模型给出，通过CarSim中设置车辆模型的输入输出接口接入仿真环境。dSPACE可以实时采集MicroAutobox中的仿真数据，并反馈给控制策略。上位机和MicroAutobox通过网线相连，MicroAutobox通过CAN通讯卡接入试验台的CAN总线通讯***。这样MicroAutobox采集传感器发来的硬件响应，并将其和虚拟车辆模型和控制策略融合，利用其强大的计算功能运行仿真，并实时通过视景***给驾驶员进行反馈，同时显示面板显示当前车辆与驾驶员输入状态。驾驶员根据驾驶经验通过对硬件控制***的操作控制虚拟车辆形成闭环。
在环仿真控制单元中的控制模型具体说明如下。
试验台中集成转向阻力矩模型，其目的为使驾驶员在避撞转向与制动过程中准确的感受车辆转向阻力，从而产生正确的驾驶员操纵行为。转向阻力矩的计算基于车辆二自由度模型与轮胎模型，并分为车辆静止与车辆运动两种工况下的转向阻力模型。基于车辆与轮胎模型可实时计算转向阻力矩，并调节磁粉制动器模拟真实汽车的转向阻力矩，与EPS电机的输出转矩一同作用，通过转向机构回馈给驾驶员路感，通过驾驶员的反馈验证主动转向避撞算法。
①车辆静止时，转向阻力的来源主要为主销后倾与内倾分别带来的摩擦阻力矩Tf：
其中，Tf表示车辆静止时的转向阻力矩，μ为静止摩擦系数，p为轮胎压力，Fz为轮胎垂直载荷。
②车辆运动时，转向阻力的来源主要为轮胎侧向力回正力矩与轮胎自回正力矩，动态转向阻力矩Ts通过车辆轮胎模型进行计算。
轮胎受侧向力为Fy：
其中，Cα为侧偏刚度，α为侧偏角，σ为滑移率，λ定义如下：
最终转向阻力矩Ts为：
Ts＝Fyt
其中，t为前轮主销距离前轮的距离。
集成避撞驾驶员模型可实现主动制动与主动转向等主动避撞辅助控制底层执行动作。
仿真试验台的纵向避撞主动制动实施方法如图3所示，包括：
在进行纵向紧急避撞试验时，驾驶员通过制动踏板给出输入信号，试验台配置了电动的真空泵，用以模拟实际车辆上发动机带动的真空助力***对驾驶员驾驶感受的影响。这些装置确保驾驶员能获得与实际车辆相似的驾驶感受，提高了该台架测试***的实用性。
汽车纵向制动时，制动主缸产生压力经过ESP控制模块传递给四个车轮制动轮缸，制动液压力直接决定了汽车四个轮胎受力，进而决定了车辆制动减速度。通过控制制动***中ESP液压制动子***的电磁阀的动作可以动态分配四个轮缸制动压力的大小，从而实现紧急避撞时车辆的纵向与横向动力学控制。ESP控制模块可以控制其电磁阀动作，从而对紧急制动的强度加以控制。
据试验计划中的分组，在CarSim中设置不同的道路环境参数及车辆初始状态。仿真过程通过CarSim记录下相应的车辆状态参数。通过对大量数据的分析，提取出可用于工况及驾驶员风格辨识的参数及紧急制动的可控因子。在CarSim中可以给虚拟仿真车辆配置虚拟传感器，可以方便的获取仿真过程中的各种参数。特别的，CarSim中可以配置雷达模块，而雷达是车辆自动紧急制动***的重要传感器，对车辆自动紧急制动***的开发和后期实车验证有较大意义。
仿真试验台的横向避撞主动转向实施方法如图4所示，包括：
驾驶员通过安装于转向盘上的转角传感器及EPS助力电机的转矩传感器的输出信号通过CAN总线与数据采集卡输入到MicroAutobox中，实现软硬件交互。上位机中的控制策略通过CAN总线发送命令给EPS控制器，从而对EPS助力电机实现PWM转矩控制，对作用在转向机构的提供辅助转向力矩的。
除通过直接施加转向力矩实现辅助转向，也可以利用ESP***对内外侧车轮施以不同制动力矩给车辆提供附加的横摆力矩完成转向避撞。紧急避撞过程必须考虑汽车的行驶稳定性，可以通过CarSim中检测车辆横摆角速度与质心侧偏角等参数，再由Simulink中编写的稳定性判定程序判断汽车是否失稳，也可以通过控制制动***中的ESP液压制动子***来纠正车辆姿态。磁粉制动器用以对转向***施加负载，磁粉制动器的制动强度可以在线调节。这样可以根据仿真环境实时调节转向负载，用以模拟驾驶员在不同路面上操纵转向盘时的手感，使得该台架更接近于真实情况。
主动避撞控制模型采用多优化目标的模型预测控制，跟踪目标避撞路径避免碰撞的发生，且防止车辆失去稳定性，同时提高了驾驶员对控制***的接受程度。如图5所示，其中，yt为驾驶员模型输出轨迹、u为目标车速、y为车辆模型输出轨迹、ye为轨迹反馈误差、
为预测模型输出轨迹。模型包括参考轨迹、在线优化、预测模型与反馈校正四大部分。参考轨迹包括了车辆运动轨迹、横摆角速度轨迹与车辆接受度轨迹。考虑了过程的动态性，避免输入与输出剧烈变化，当目标值为阶跃型时，采用指数函数作为其参考轨迹。在线优化以路径跟踪精度、稳定性与驾驶员避撞辅助接受度为目标进行滚动优化。反馈校正模型根据实际与预测输出间误差修正预测模型，提高其准确性。主动避撞控制模型的实现方法包括以下步骤：
S1、输入包括车辆运动轨迹、横摆角速度轨迹和车辆接受度轨迹在内的参考轨迹；
S2、以路径跟踪精度、驾驶员避撞接受度和车辆稳定性为目标，设计成本函数，并在线求解最小偏差下的最低输入变化值：
其中，k为仿真步长，yp(k)为控制目标参考轨迹，yr(k)为***输出轨迹，Δu(k)为***的控制增量，Q为预测输出权系数，R为预测控制的权系数，nP为预瞄点个数，nc为控制点个数，i为预瞄步长；
S3、将最低输入变化值分别输入车辆运动轨迹和车辆稳定性的预测模型以及被控对象，得到预测输出值和实际输出值；
车辆运动轨迹的预测模型为：
其中，
为状态变量导数，Xe＝[xe ye ψe]T为代表纵向位移、横向位移与航向角的状态变量，其中(x,y)为车辆质心位置，ψ为航向角，v为车速，δ为前轮转角，L为预瞄距离，vr为轨迹预瞄点速度，δr为轨迹预瞄点前轮转角，
为期望航向角；
车辆稳定性的预测模型包括横摆角速度与质心侧偏角的预测模型，分别为：
其中，β为质心侧偏角，
为质心侧偏角的预测值，m为整车质量，Vx为纵向车速，lf为整车质心距前轴距离，lr为整车质心距后轴距离，γ为横摆角速度，
为横摆角速度的预测值，C1与C2分别为前后轮侧偏刚度，δ为方向盘转角，M为横摆力矩，Iz为转动惯量；
S4、将预测输出值与实际输出值的偏差对输入的参考轨迹进行反馈校正。
避撞驾驶行为分析方法为：
针对不同的驾驶员，不同工况、不同车速下的紧急制动数据进行采集，通过对该数据的分析得出能辨别驾驶员驾驶行为与工况的因子，并找出作为汽车紧急自动控制的参数，进一步的制定汽车避撞的控制策略。
Claims (8)
1.一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台，其特征在于，包括：
硬件控制***，包括ESP液压制动子***和EPS电动助力转向子***，并按照实际车辆布局，
数据采集单元，包括设在硬件控制***中的多个传感器及数据采集卡，
在环仿真控制单元，分别与所述数据采集单元和硬件控制***连接，包括显示器、互连的上位机和快速原型控制器，设置有车辆与轮胎模型、驾驶场景模型、主动避撞控制模型和动态转向阻力矩模型，
视景***，与所述在环仿真控制单元连接，用于产生虚拟的车辆运行环境，
驾驶员根据视景***的输出画面，通过硬件控制***输入制动和转向信号，传感器采集数据经数据采集卡输入到在环仿真控制单元中，同时数据结果输出到显示器上；
所述主动避撞控制模型的实现方法包括以下步骤：
S1、输入包括车辆运动轨迹、横摆角速度轨迹和车辆接受度轨迹在内的参考轨迹，
S2、以路径跟踪精度、驾驶员避撞接受度和车辆稳定性为目标，设计成本函数，并在线求解成本函数，得到最小偏差下的最低成本作为最低输入变化值，
S3、将最低输入变化值分别输入车辆运动轨迹和车辆稳定性的预测模型以及被控对象，得到预测输出值和实际输出值，
S4、将预测输出值与实际输出值的偏差对输入的参考轨迹进行反馈校正；
所述成本函数为：
其中，k为仿真步长，yp(k)为控制目标参考轨迹，yr(k)为***输出轨迹，Δu(k)为***的控制增量，Q为预测输出权系数，R为预测控制的权系数，nP为预瞄点个数，nc为控制点个数，i为预瞄步长。
2.根据权利要求1所述的一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台，其特征在于，所述ESP液压制动子***包括：X型制动***的制动管路、制动卡钳、制动主缸、制动踏板、ESP控制模块；所述EPS电动助力转向子***包括：转向盘、转向柱、转向负载模拟装置、EPS助力电机及EPS控制器。
3.根据权利要求2所述的一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台，其特征在于，所述传感器包括轮缸压力传感器、主缸压力传感器、制动踏板开度传感器、转向盘转角传感器、EPS助力电机转矩传感器和温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台，其特征在于，所述仿真试验台配置了启动与急停物理按钮、状态指示灯和报警器。
5.根据权利要求1所述的一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台，其特征在于，所述仿真试验台的纵向避撞主动制动实施方法包括：
通过电动的真空泵模拟实际车辆上发动机带动的真空助力***对驾驶员驾驶感受的影响，通过控制ESP液压制动子***中的电磁阀的动作动态分配四个轮缸制动压力的大小，从而对紧急制动的强度加以控制。
6.根据权利要求2所述的一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台，其特征在于，所述仿真试验台的横向避撞主动转向实施方法包括：
所述上位机通过控制所述EPS控制器对EPS助力电机实现PWM转矩控制，并通过控制所述转向负载模拟装置对转向阻力矩进行模拟。
7.根据权利要求1所述的一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台，其特征在于，所述车辆运动轨迹的预测模型为：
其中，
为状态变量导数，Xe＝[xe ye ψe]T为代表纵向位移、横向位移与航向角的状态变量，其中(x,y)为车辆质心位置，ψ为航向角，v为车速，δ为前轮转角，L为预瞄距离，vr为轨迹预瞄点速度，δr为轨迹预瞄点前轮转角，
为期望航向角；
所述车辆稳定性的预测模型包括横摆角速度与质心侧偏角的预测模型，分别为：
其中，β为质心侧偏角，
为质心侧偏角的预测值，m为整车质量，Vx为纵向车速，lf为整车质心距前轴距离，lr为整车质心距后轴距离，γ为横摆角速度，
为横摆角速度的预测值，C1与C2分别为前后轮侧偏刚度，δ为方向盘转角，M为横摆力矩，Iz为转动惯量。
8.根据权利要求1所述的一种驾驶员在环汽车主动避撞仿真试验台，其特征在于，所述动态转向阻力矩模型中的数据来自车辆与轮胎模型，包括车辆静止与车辆运动两个状态下的转向阻力模型，分别为：
Ts＝Fyt
其中，Tf表示车辆静止时的转向阻力矩，μ为静止摩擦系数，p为轮胎压力，Fz为轮胎垂直载荷；Ts为车辆运动时的转向阻力矩，t为前轮主销距离前轮的距离，Fy为轮胎受侧向力：
其中，Cα为侧偏刚度，α为侧偏角，σ为滑移率，λ定义如下：
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