基于相关向量机和样条曲线的换道轨迹规划

针对现有跟踪算法不能很好地适应强非线性动态跟踪问题,提出利用稀疏特性更强的相关向量机(RVM)对换道参数进行估计,并采用样条曲线对估计值进行规划。将车辆纵向车速和横向车速以及横摆角速度作为表征参数,依据真车试验数据建立相应的运动方程、RVM输出方程以及条件概率方程,选取具有良好非线性特性的高斯函数作为核函数,依据不同带宽下模型性能的优劣确定最佳的带宽。对较为敏感的横摆角速度进行了滤波处理,通过对边缘似然函数进行迭代求解确定出权重分布和估计噪声,并采用RVM模型对换道参数进行估计,利用B样条曲线规划换道轨迹。测试结果表明:RVM具有良好的估计特性,相比SVM而言,其对核函数的敏感度较低,测试时间短,对大样本数据具有良好的适应特性,经过B样条曲线规划后,估计值的连续性和尖峰特性得到最大限度地改善。     

基于中心差分卡尔曼滤波的车速估计研究

针对车辆行驶过程中车速估计问题,论文基于中心差分卡尔曼滤波理论设计了车速的估计算法。建立了非线性三自由度车辆估算模型,根据纵向加速度、侧向加速度和方向盘转角低成本传感器信号的信息融合,实现对车速的准确估计,应用CarSim与Matl ab/Simulink联合仿真实验对算法进行验证。结果表明:估计算法能够准确估计车辆行驶过程中的纵向车速、侧向车速和质心侧偏角。     

弯道安全车速建模及影响因素分析

车速的合理选择,是影响弯道行车安全的关键.为此,针对车辆在弯道行驶过程中因超速导致的侧滑、侧翻等侧向失稳事故,通过建立车辆转向行驶动力学模型,结合道路环境信息,在分析车辆转向时载荷横向偏移、悬架变形等基础之上,对传统模型进行改进,建立精度更高的弯道安全车速计算模型.并采用车辆动力学仿真软件CarSim和TruckSim进行不同工况下的仿真试验验证.运用正交试验方法对试验结果进行极差和方差分析,获取弯道安全车速对7种主要影响因素的敏感度.结果表明,该模型所得的安全车速值,与车辆侧向失稳时的临界车速值之间的平均误差为1.55%;相比于其他因素,弯道半径和路面附着系数对安全车速的影响最为显著;当路面附着系数达到特定值时,模型考虑了车辆的侧翻危险,使其计算得到的弯道安全车速呈现饱和现象.      

基于长下坡路段车速与制动器温度实时监测的模糊推理预警算法

提出一种实时的车辆长下坡路段车速与制动器温度预警算法.建立长下坡路段的整车纵向力平衡方程和能量方程,分析制动器耗散能量占总能量的比例,研究车速对制动器耗散能量大小的影响,结合制动器吸收能量占制动器耗散能量的比例经验公式,建立制动器温升计算模型;基于试验数据,采用最小二乘法确定模型中的待定系数,比较模型计算的温升与试验数据,最大的均方根误差为12.1℃,对应车速为38 km/h,最小均方根误差为3.7℃,对应车速为50 km/h.安全车速根据安全制动距离和路面纵坡计算得出.预警算法依据车速和制动器温度变化,构造模糊推理系统计算车辆危险指数,综合评价车辆下长坡的危险程度.     

一种超高设计的简化方法--对其优点和缺点的讨论

在平曲线设计中,超高起着补充横向摩擦力以提供足够的横向力的作用。尽管超高是道路几何设计的一个基本要素。但经验表明,它对于确定曲线上的行车速度并不起重要作用,与此相比。平曲线半径却一向与第85位观测车速V85(即在所有观测车辆中,85％的车辆以该速度行驶)相关。尽管如此。大部分以设计车速概念为基础的传统几何设计准则中都暗示．在规定的范围内。任何曲线半径和超高的组合都是可以接受的。使用大容许半径和低设计车速会导致过高的实际行车速度．这对于道路安全不利。一些设计标准中引入V85作为设计参数,对于检查设计车速的适宜性提供了一种行之有效的手段。该文对简化曲线半径与超高的关系提出了建议,并作为解决上述问题的替代方法。文中站在道路设计者和使用者的角度论述了这种简化方法的优点。同时讨论了其理论上和实践上可能存在的缺陷。     

基于风速风向联合分布的桥面侧风所致车辆事故概率性分析

采用风速概率密度函数和风向频度的乘积表示联合概率密度函数,用极大似然法和概率曲线相关系数法相结合的逐步迭代估计法估计杭州湾跨海大桥桥位处桥面高度各风向的有效最优概率分布类型及参数;利用已建立的风-汽车-桥梁系统安全性分析框架计算得到各个方向下车辆发生事故的临界风速;为了确定桥面局部风环境的状况,在同济大学TJ-3风洞中进行了杭州湾跨海大桥桥面风环境风洞试验研究,并引入等效桥面风速和影响系数以考虑桥梁结构绕流和附属构造物对行车高度处风速的影响;最后,对杭州湾跨海大桥的行车安全进行了基于风速风向的概率性分析,并研究了增设风障对行车安全的影响。结果表明:增设风障是一种非常有效的提高安全行车概率的方法;杭州湾跨海大桥全桥采用70%透风率的风障完全可以满足车辆安全行驶的要求。     

一种基于车辆运动状态估计的商用车侧翻预警方法

以商用车侧翻预警系统的开发为目标,提供一种实用的侧翻预警方法,提高车辆安全性。分析具备应用条件的车辆传感器,通过侧翻特性和侧翻相关车辆状态响应特性的分析,提出基于车速和转向的侧向运动状态估计方法,并设计基于转向盘转角和侧向加速度的侧翻预警融合算法,用于侧翻预警系统开发。     

侧风作用下山区高速公路行车稳定性仿真分析

为研究山区高速公路在侧风作用下的行车安全问题,基于CarSim仿真软件构建特定道路模型和侧风模型,选取车辆滑移角和侧向加速度作为行车风险评价指标,将圆曲线半径、路面摩擦系数、行驶速度分别作为单一变量,系统地模拟了侧风作用下山区高速公路行车稳定性.结果表明,降低车速、增大路面摩擦系数和圆曲线半径,可以有效地减小车辆的滑移角和侧向加速度.以7级侧风为仿真条件进行定量分析可知:80 km/h设计速度对应的圆曲线半径极限值应为280 m;路面摩擦系数为0.4和0.18时,分别限速70 km/h和60 km/h可维持车辆稳定性;105 km/h是车辆危险驾驶的临界车速,如进一步考虑舒适性,则应适当减速.      

基于自适应模糊扩展卡尔曼滤波的车辆运动状态联合估计

为准确实时地获取车辆运动状态信息,满足车辆主动安全控制系统的需求,基于模糊控制器和扩展卡尔曼滤波（EKF）算法,采用非线性3自由度车辆动力学模型,提出一种基于自适应模糊扩展卡尔曼滤波（AFEKF）的车辆运动状态联合估计策略。首先利用EKF算法对待测量噪声的输入量联合估计得到所需的状态量,然后建立模糊控制器对其进行自适应调节,最后应用MATLAB/Simulink仿真平台建立14自由度车辆动力学模型对估计算法进行仿真和实车试验验证。结果表明：AFEKF算法能够准确有效地估计车辆的行驶状态,且与EKF算法相比,准确性和鲁棒性更好。     

双车道公路小半径弯道转向行为及控制对策研究

基于驾驶模拟实验研究双车道公路弯道路段的车辆转向行为。采集了10名驾驶员在不同半径、不同坡度条件下的弯道转向行为数据。分析了车速、横向偏移距离和心率的变化规律。得到了横向偏移突变距离和半径之间的数学关系。结果表明:弯道行驶车辆在曲中点之前车速会降至最低值;随后驾驶员会采取加速操作,此时车辆会产生一次横向偏移突变;突变的长度与车速、半径均有关;偏移形态以向道路中线方向偏移为主;因此,针对弯道的安全改造应以限速和诱导车辆远离道路中线为主。     

基于高精地图的物流配送车路径规划与跟踪控制

为了解决园区等场景下无人车多途经点配送问题,提出了一种基于矢量化高精地图的车道级全局路径规划、生成和跟踪控制方法。考虑配送车往返途经点顺序对行驶路径总长度的影响,基于高精地图采用A*算法计算各配送点间的最优路径,在此基础上,利用动态规划算法求解经过多个配送点的全局最优路径。应用贝塞尔曲线对规划的路径进行平滑,并根据道路曲率设定不同路径处的参考行驶速度,进而生成车道级的可用于跟踪的目标轨迹。利用车辆二自由度模型设计模型预测控制器进行轨迹跟踪,实现低速物流配送车的自主控制。在 CarSim/Prescan/Simulink联合仿真平台和实车平台上对提出的规划控制方法进行了试验。结果表明,相比传统的依据最近配送点策略确定的路径,所提出的方法搜索出的路径长度平均缩短了 6.15%。所设计的轨迹跟踪控制器能确保配送试验车与目标轨迹的横向偏差在 0.25 m 以内,航向角偏差在5°以内。     

考虑多因素修正的山区二级公路弯坡组合路段小型车运行速度模型

为确定山区二级公路弯坡组合路段小型车运行速度规律,使用Metro Count 5600设备对国道G108和G244山区二级公路共128.8 km的71个特征断面车辆速度进行采集.基于实测数据分析了道路平纵线形及前一个断面车辆初始速度对当前断面运行速度的影响,在初步拟定自变量的基础上,分别采用偏相关分析和因子共线性分析对...     

城市干路交叉口右转车辆轨迹流线与曲率特性分析

为明确城市干路交叉口汽车右转的轨迹特性和轨迹曲率模式，使用无人机在重庆市4个城市道路交叉口上方进行高空拍摄。利用图像分析方法采集了右转车辆的轨迹数据，包括时间、行驶速度和轨迹坐标等，通过对相邻轨迹点外接圆半径的计算得到轨迹曲率。运用轨迹线-车道边缘线的间距值分析了右转车辆轨迹通过位置分布与交叉口几何布局之间的关系，明确了交叉口右转车辆轨迹的曲率特性。运用聚类方法识别了右转车辆的6种轨迹曲率形态，确定了不同轨迹曲率形态下的常见驾驶行为，并研究了车辆行驶速度与轨迹曲率的相关关系。研究结果表明:①交叉口几何布局（包括路缘半径、车道宽度和出口车道数）对右转轨迹通过位置分布存在影响；②带渠化设计的右转专用道可以限制轨迹分布范围，减少右转交通的冲突和延误；③在右转过程中公交车辆较小型汽车所需侧向空间更大，轨迹分布的离散程度更低；④轨迹曲率的关键点与圆曲线设计中的主要点变化趋势不一致；⑤车辆加速度与轨迹曲率变化率呈负相关关系，相关系数为-0.843 5；⑥行驶速度与等效半径存在正相关关系，车辆行驶速度越快，圆曲线内轨迹的等效半径越大。      

一种基于加速度及轮速信息的参考车速估计方法

以两轮驱动轿车为研究对象,提出了一种基于加速度及轮速信息的参考车速估计方法。以Kalman滤波为基本算法,结合试验分析,通过估计系统噪声特征和修正量测方程,改进了算法对加速度量测信号静态偏差变化的跟踪能力,提高了参考车速的估计精度。利用该方法估计参考车速具有不依赖大量试验、计算量小的特点,适于实车应用。     

Robust control of anti-lock brake system

A robust control algorithm for an anti-lock brake system is proposed. The method used is based on static-state feedback of longitudinal slip and does not involve controller scheduling with changing vehicle speed or road adhesion coefficient estimation. An improvement involving scheduling of longitudinal slip reference with longitudinal acceleration measurement is included. Electromechanical braking actuators are used in simulations, and the algorithm used in this study is shown to have high performance on roads with constant and varying adhesion coefficients, displaying nice robustness properties against large vehicle speed and road adhesion coefficient variations. Guidelines are provided for tuning controller gains to cope with unknown actuator delay and measurement noise.     

基于MPC的独立驱动电动汽车稳定性集成控制

针对独立驱动电动汽车在高附着系数路面高速急转时易发生侧翻事故,在低附着系数路面急转易发生侧滑失稳事故,且单一控制器在不同附着系数路面适应性较差等问题,根据独立驱动电动汽车特点设计了基于分层式结构的稳定性集成控制器。建立了整车动力学模型,并进行了车辆状态参数估计;设计了稳定性集成控制器的控制策略,对车辆的侧倾、横向稳定性状态判定条件和协调策略的制定进行了研究,分别设计了侧倾稳定性控制器和横向稳定性控制器;设置了路面附着系数0.9到0.2的对接路面仿真工况,并在此工况下对所设计的控制器的控制性能进行了仿真测试。结果表明,所设计的稳定性集成控制器相比于单一控制器具有更好的适应性,可有效降低车辆高速行驶过程中的横向载荷转移系数、质心侧偏角等状态量,提高车辆行驶的稳定性和安全性。     

超高速公路圆曲线半径参数的可靠性分析

为探究超高速公路路线设计确保车辆行车安全的圆曲线最小半径值,引入可靠度理论,以汽车在圆曲线路段行驶时不产生横向滑移为约束条件构建动力学模型,利用该模型对圆曲线半径进行分析,并提出圆曲线半径的可靠度功能函数.对功能函数中的车辆运行速度、路面横向摩擦系数、道路超高值等相关参数进行统计,并分析其分布规律.求解设计速度分别为1...     

左转圆曲线处避险车道流出角与引道设置

为了给设置于左转圆曲线处的避险车道流出角与引道长度设置提供参考，针对山区高速公路广泛采用的9.0 m宽制动床避险车道，考虑左转圆曲线半径和驶入速度的影响，进行了不同流出角度与引道长度的驾驶仿真试验研究。采用UC-win Road 9.0驾驶仿真平台，获取了不同场景下16名男性B照驾驶人由主线驶入紧急避险车道过程中的车辆运行特征数据。采用拟合回归的方法，分析了圆曲线半径和驶入速度对方向调整时间、最小转向半径、方向盘转角幅值、方向盘转角频率的影响，建立了各指标与圆曲线半径的定量回归关系模型，并对比了主线为直线时的试验结果。采用二阶聚类的方法对不同圆曲线半径条件下的引道与流出角度的设置水平进行分类，获取了适宜设置避险车道的初步条件。根据车辆的行驶稳定性，确定了左转圆曲线处避险车道流出角与引道的设计标准。研究结果表明：左转圆曲线处避险车道的流出角受圆曲线半径的影响，引道长度受圆曲线半径与驶入速度的影响；主线半径1 000 m及以上，流出角0°~5°，引道为6 s设计行程，流出角5°~10°，引道为9 s设计行程；条件困难时，紧急避险车道可设置于半径600~1 000 m的曲线处，流出角0°~5°，引道为9 s设计行程，流出角5°~15°，引道为12 s设计行程。     

基于安全车速的北京冬奥会山地道路冰雪路面通行能力研究

复杂山地线形和道路冰雪路面结合条件下的安全车速设置及通行能力保障是交通管理面临的新挑战。针对北京冬奥会延庆赛区复杂山地道路冰雪路面场景，建立了安全车速与道路线形设计及路面附着系数之间的关系，以安全车速为依据得到了不同路面条件下山地道路的通行能力。依据道路平曲线、竖曲线和横断面数据建立了山地道路三维空间模型；分析了车辆在山地道路平纵组合路段的受力情况，构建了车辆安全行驶速度与圆曲线半径、道路超高、纵坡坡度和路面附着系数的关系模型，并分析了基于安全车速模型的道路通行能力。为了验证模型，选取2种常见的冰雪路面状况和2种常用的车辆类型，获得不同条件下山地道路冰雪路面的安全车速。采用VISSIM软件设计了20种仿真场景，结合道路实测数据验证了安全车速模型的对山地道路冰雪路面车辆安全行驶的提升作用。实测与结果表明:相比全程单一限速模型，所建立的安全车速模型在冰膜路面的行程时间缩短了约38%（小汽车）和32%（大客车），雪板路面的行程时间缩短了约26%（小汽车）和24%（大客车）。山地道路交通流量存在1个自由流到饱和流的相变过程，冰膜路面小汽车下行最大交通量为241辆/h（单向行驶）和231辆/h（双向行驶），大客车下行最大交通量为227辆/h（单向行驶）和222辆/h（双向行驶）；雪板路面小汽车下行最大交通量为319辆/h（单向行驶）和249辆/h（双向行驶），大客车下行最大交通量为301辆/h（单向行驶）和236辆/h（双向行驶）。      

State observer-based sliding mode control for semi-active hydro-pneumatic suspension

This paper proposes an improved virtual reference model for semi-active suspension to coordinate the vehicle ride comfort and handling stability. The reference model combines the virtues of sky-hook with ground-hook control logic, and the hybrid coefficient is tuned according to the longitudinal and lateral acceleration so as to improve the vehicle stability especially in high-speed condition. Suspension state observer based on unscented Kalman filter is designed. A sliding mode controller (SMC) is developed to track the states of the reference model. The stability of the SMC strategy is proven by means of Lyapunov function taking into account the nonlinear damper characteristics and sprung mass variation of the vehicle. Finally, the performance of the controller is demonstrated under three typical working conditions: the random road excitation, speed bump road and sharp acceleration and braking. The simulation results indicated that, compared with the traditional passive suspension, the proposed control algorithm can offer a better coordination between vehicle ride comfort and handling stability. This approach provides a viable alternative to costlier active suspension control systems for commercial vehicles.