CAICV：中国智能网联汽车自动驾驶仿真测试白皮书（2023版）【下（共两册）】.pdfVIP

中国智能网联汽车自动驾驶

仿真测试白皮书

（版）

2023

《中国智能网联汽车自动驾驶仿真测试白皮书》第四章

第四章仿真测试模型

建立正确、可靠、有效的仿真模型是保证仿真结果具有高可信度的关键和前

提。本章节参照车辆行驶环境，对驾驶员、动力学、车端路段传感器、交通流以

及环境等仿真模型从概述、建模、应用等方面进行了介绍。

4.1驾驶员仿真模型

4.1.1驾驶员仿真模型概述

驾驶员根据对实时道路条件、交通情况和其他环境因素的感知，综合信息分

析决策，然后做出具体的操纵行为，这一过程被称为驾驶行为。驾驶员仿真模型

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就是对这一过程的模拟。

针对不同的仿真需求，驾驶员模型可分为以下两个层级：

（1）驾驶员行为的仿真模型，代替驾驶员控制方向盘、油门和刹车。根据

道路和交通环境信息，计算出下一时刻最优的速度、加速度和方向盘转角，然后

通过具体的操纵行为作用于车辆控制系统，最后再根据车辆实时的反馈对方向盘、

油门和刹车进行调整；

（2）驾驶员风格的仿真模型，模仿驾驶员行为习惯。驾驶风格是驾驶员的

驾驶行为习惯，是其做出驾驶决策的重要因素，不同驾驶员对加速、制动踏板和

方向盘的操作因其个性而有所不同，表现出不同的驾驶风格，大致可分为激进型、

稳健型和保守型。

4.1.2驾驶员仿真模型建模

驾驶员行为的仿真模型

根据驾驶员对方向盘、油门和刹车等的控制，驾驶员仿真模型主要包括横向

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控制、纵向控制和横纵向综合控制模型。

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（）横向控制

横向控制驾驶员模型可分为补偿跟踪模型和预瞄控制模型，其判定依据为是

否存在预瞄环节。补偿跟踪驾驶员模型以车辆与期望路径之间的侧向偏差作为修

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《中国智能网联汽车自动驾驶仿真测试白皮书》第四章

正信息，对下一时刻控制系统的方向盘转角进行修正。预瞄控制驾驶员模型在补

偿控制模型的基础上考虑了驾驶员预瞄行为，能观察道路情况预估出合适的车速

和方向盘转角，提前做出相应的驾驶操纵行为。

（2）纵向控制

纵向控制驾驶员模型主要应用于智能汽车巡航控制系统中，其包括速度规划

和速度控制两个方面，纵向速度是根据参考路径的曲率、附着条件和坡度等规划

的，速度控制是通过控制油门踏板开度和刹车踏板开度实现的。

（3）横纵向控制

横向和纵向控制在实际车辆中不是割裂的，因此为了更好地反映实际的驾驶

过程，需要建立横纵向综合控制驾驶员模型，其模型框图如图4-2所示。根据整

体构架图可知，纵向车速是预瞄模型或其他横向驾驶员模型的关键输入参数。首

先，根据参考路径的道路条件（路径曲率、横向坡度和附着系数）可以计算得到

纵向最大安全速度；然后，以纵向最大安全速度作为输入，可以计算出预瞄距离，

并作为预瞄模型的输入，进而计算出横向误差和航向误差，最终和实时纵向速度

一起作用于横向MMPC控制器。同时，纵向最大安全速度和实时纵向速度的差

值作用于纵向PID控制器。由此可见，纵向车速贯穿于横向和纵向控制之中，

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实现了横纵向耦合控制。

图4-1横纵向耦合控制驾驶员模型框图

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《中国智能网联汽车自动驾驶仿真测试白皮书》第四章

驾驶员风格的仿真模型

驾驶员风格大致可分为激进型、稳健型和保守型。在实际的驾驶过程中，激

进型驾驶员的超车和变道行为会较为频繁，同时方向盘转动角速度也会较快，其

导致道路跟踪精度和驾驶舒适性都会变差；保守型驾驶员更倾向于稳定的跟车，

避免出现较大的加减速的情况；稳健型驾驶员则介于前两种驾驶风格之间。通过

调节驾驶员模型中关