基于改进模型RP-YOLOv3的洗扫车扫盘避障系统研究

洗扫车在道路清洗作业过程中,往往会遇到一些复杂的道路环境,如作业区域有高大遮挡物或者是路边有站立的行人或停放的车辆等,驾驶员受驾驶水平的影响,时常不能第一时间观察到遮挡物采取主动避让,从而导致车辆对行人和路边停放车辆造成伤害或者扫盘结构因碰撞而损坏。针对以上问题,采用深度学习方法探究洗扫车作业目标检测智能算法,构建实时准确的扫盘避障应用系统。     

新型“护栏自动清洗车”亮相苏州

2011年12月5日，一辆新型“护栏自动清洗车”在苏州十梓街头作业。近日，苏州市容市政环卫部门引进的首批新型“护栏自动清洗车”陆续上街作业。     

乘用车与两轮车事故特征分析和目标识别因素研究

为探究自动紧急制动(AEB)系统在事故场景中的避障作用,基于中国交通事故深入研究(CIDAS)数据库,分析了乘用车与两轮车事故成因及典型场景,确定其分布特性,建立了碰撞前1 s两轮车与乘用车的相对位置分布情况,基于此对自动紧急制动系统进行了工程探索,结果表明,两轮车被检测到的概率随自动紧急制动系统视场角的增大而增大。对真实道路行驶数据的研究表明,电动自行车在与乘用车同向或反向行驶时易被识别为摩托车,横穿场景易漏检或归类为行人。     

基于ABAQUS的机械臂结构件优化与分析

针对典型工况下隧道清洗车机械臂结构件的受力问题,通过ABAQUS有限元软件对机械臂结构件进行模拟分析,得出其作业时的最大应力分布与变形情况,并在此基础上对机械臂结构件进行了改进。结果证明:改进后的清洗车机械臂能够满足实际使用需求,具有良好的适应性和可靠性。     

隧道衬砌质量全断面检测台车研究与应用

为解决人工手持雷达天线进行隧道衬砌质量无损检测存在的测线偏移、仪器脱离隧道表面、往复作业检测效率低、安全隐患多等问题，研制一款可实现单次全断面机械化作业的隧道衬砌质量检测台车。该台车集成多级伸缩机械臂及九通道隧道质量检测系统，具有单次多线机械化同步检测、多通道雷达天线数据采集控制、雷达天线与隧道壁自适应、里程综合定位及视频采集等关键技术，并已在湖北郑万高铁某隧道使用，检测效果良好。相较于传统单次单线检测方式，检测效率由15 h/km提高至1 h/km；雷达天线自适应功能保证仪器紧贴隧道表面，检测连续可靠；同时，九通道隧道质量检测系统的应用，一定程度上实现了衬砌质量检测的信息化。     

推雪板避障方式的比较

除雪车在推雪行驶过程中,经常遇到路面上凸出的障碍,如窨井盖等,另外路面也经常起伏不平,推雪板必须能够自动避障,才能保证除雪作业的正常进行。因此,自动避障性能是推雪板使用性能的重要指标之一,依照汽车行业标准QC/T807-2009《除雪车》要求,需保证推雪板避障能力≥120mm。     

隧道检测设备的发展及未来展望

近年来,我国隧道建设规模和运营里程不断增长,且隧道所处的运营环境较为复杂,其结构长期服役安全性能面临极大挑战。目前,隧道衬砌结构安全检测多以传统的人工方法为主,这类方法不仅具有检测结果主观性强、工作劳动量大和效率低等问题,且隧道的不利环境对检测作业人员身体健康存在危害。基于智能方法和无损技术的隧道检测设备的开发可以有效地克服现有人工检测方法的不足,并能提供更加丰富的量化数据来评估隧道的安全状态。介绍了国内外近年来发展的隧道检测设备。基于不同的隧道检测方法,剖析了隧道检测设备的特点,对比了隧道主要检测系统的技术性能,探讨目前隧道检测系统在技术和功能方面存在的不足,并对隧道未来检测系统的研发进行了展望。最后,针对当前隧道检测系统的不足,从公铁两用检测设备、全自动化机器人检测系统、动态智能检测平台、虚拟现实检测技术和检修一体自动化检测系统这5个方面对隧道检测技术体系进行了展望。本综述可为现有隧道检测设备的技术优化和隧道未来检测系统的全自动化、智能化、多功能化、大数据化、高效与高精度的方向发展提供一定的借鉴与指导。     

智能控制小车的设计

文章设计了一种基于单片机控制的简易循迹避障小车系统,重点阐述了小车系统的软、硬件设计与构成方法。小车以STC89C52为控制核心,用单片机控制电机驱动模块,控制小车行走,同时小车携带Wifi通讯设备,可以使用移动设备进行控制。利用光电传感器对障碍物进行检测,从而实现避障;利用红外传感器监测路面黑色轨迹,将检测信号反馈给单片机,实现循迹功能。单片机对釆集到的信号进行分析判断,及时控制小车驱动电机,达到避开障碍物,沿着黑线行走,实现小车自动循迹避障的目的。     

排水性沥青路面运营期渗水性能及其恢复研究

通过对运营期排水路面渗水情况进行检测分析,基于现场检测结果,选用排水路面机能恢复车对堵塞最为严重的路段进行现场清洗,并对清洗前后路面渗水系数进行检测。研究表明,排水路面在运营期渗水性能出现不同程度的衰减,与行车道相比,应急车道衰减更显著,桥面应急车道衰减最为严重;排水路面机能恢复车现场清洗效果良好,可有效恢复路面排水性能,桥面应急车道严重堵塞处清洗3～4遍后,渗水系数可恢复到设计要求值。     

洗扫车高压水路系统的设计分析

洗扫车高压水路系统是洗扫车的关键部件之一,其构成由水泵选型、管路设计、清洗喷杆设计和喷嘴参数选定,以及流量控制设计这四大部分确定。由此,针对洗扫车所需的高压水泵的流量和工作压力,对水泵进行合理选型;并根据水泵流量与管路压力损失的关系,介绍了选择管路内径的方法;对不同作业模式下清洗喷杆的布置和喷嘴参数选定进行了分析;在流量控制设计上提出了一种通过合理地减少水流量来延长作业时间和提高清洗效率的改进方案。     

面向动态避障的智能汽车滚动时域路径规划

为解决城市低速条件下智能汽车在避障过程中的路径规划问题，提出面向动态避障的智能汽车滚动时域路径规划方法。首先，划分车道可行区域，利用3次拉格朗日插值法拟合车道边界，并根据"车-路"的相对位置关系将车道区域进一步划分为车道间区域与车道内区域两部分。其次，以区域虚拟力场进行动态交通场景模拟，包括在障碍车周身沿车道方向的虚拟矩形区域斥力场，行驶目标位置的虚拟引力场和车道保持虚拟区域引力场3个部分，然后结合划分的车道区域确定各虚拟力场的作用区域。再次，建立主车动力学与运动学模型，障碍车运动学预测模型，把主车与障碍车无碰撞，主车行驶在车道内区域，趋向目标位置以及保证车辆稳定性作为优化目标，综合车辆模型的控制输入、状态变量等动力学约束条件，构建多目标的滚动时域控制器用于车辆避障路径规划，求解获得前轮转角作为控制量。最后，利用MATLAB和veDYNA软件对提出的路径规划控制系统分别在静态障碍和动态障碍工况下进行联合仿真。研究结果表明：该方法能够很好地解决躲避静态障碍和低速动态障碍车的问题，控制车辆驶向目标位置，并且在避障过程中满足车辆的动力学约束，同时又不会与道路边界发生碰撞，保证了车辆的安全性和稳定性。     

An Emergency Obstacle Avoidance Control Strategy for Automated Highway Vehicles

Summary This paper presents an emergency obstacle avoidance control strategy that may be used in automated highway vehicles. In the proposed control strategy, an inverse vehicle dynamics problem is solved on the selected emergency lane-change path to find out the nominal feedforward control inputs such as the steering wheel angle and the braking force. Then the overall vehicle lateral and yaw motion is controlled additionally in the feedback path by an active yaw moment for stability augmentation as well as a corrective steering angle that is added to the nominal steering angle in order to compensate for uncertainties involved in the nominal control input computation. The proposed control strategy has been tested by an ABS Hardware-In-the-Loop Simulation (HILS) system for rapid and safe control prototyping in a lab. Simulation results with a sample emergency avoidance distance (45 m) show that the proposed control strategy may be used as a feasible obstacle avoidance strategy for automated highway vehicles.     

An Emergency Obstacle Avoidance Control Strategy for Automated Highway Vehicles

Summary This paper presents an emergency obstacle avoidance control strategy that may be used in automated highway vehicles. In the proposed control strategy, an inverse vehicle dynamics problem is solved on the selected emergency lane-change path to find out the nominal feedforward control inputs such as the steering wheel angle and the braking force. Then the overall vehicle lateral and yaw motion is controlled additionally in the feedback path by an active yaw moment for stability augmentation as well as a corrective steering angle that is added to the nominal steering angle in order to compensate for uncertainties involved in the nominal control input computation. The proposed control strategy has been tested by an ABS Hardware-In-the-Loop Simulation (HILS) system for rapid and safe control prototyping in a lab. Simulation results with a sample emergency avoidance distance (45 m) show that the proposed control strategy may be used as a feasible obstacle avoidance strategy for automated highway vehicles.     

基于贝叶斯概率估计的智能电动车动态目标避障算法

为了实现智能电动车在中汽中心智能网联示范基地内的动态避障，首先将直角坐标系与曲线坐标系进行转换，构建以参考路径的弧长s为横坐标，横向偏移距离q为纵坐标的曲线坐标系；其次，在曲线坐标系中利用三次多项式生成满足初始位姿与子目标点位姿的候选路径，同时对标准化常量的似然函数进行定义，在此基础上利用贝叶斯定理对每条候选路径的危险等级进行概率估计；在动态避障过程中，借鉴速度障碍法对碰撞威胁进行实时检测，并建立最短避障时间和安全距离的数学模型来实现高效的动态避障，最后对行人占用车道行走与横穿马路2种典型场景进行动态避障试验。研究结果表明：在曲线坐标系中，通过横向偏移距离能够便捷地建立起一系列候选路径，克服在直角坐标系中寻找移动子目标点这个难题；在寻找安全路径方面，由于智能电动车工作环境的不确定性，利用贝叶斯定理对候选路径危险等级进行概率计算的方法可靠性更高，速度障碍法与避障数学模型的结合满足碰撞危险检测的实时性和动态避障的高效性要求。试验结果表明：采用曲线坐标系中的动态避障算法对行人占用车道和横穿马路2种场景进行了有效的避障，在路径选择上符合实际驾驶习惯，达到了智能网联示范基地动态避障的要求。     

智能小车坡度采集与避障模块的设计研究

本设计以STC89C51单片机为控制核心,小车速度和方向的控制通过PWM脉宽调制完成。利用控制系统中的超声波检测模块来测量距前方坡道的长度,同时由单片机计算出斜坡角度,并自主判断采取爬坡或者避障动作。若障碍物的坡度超出智能小车的爬坡能力范围,则由红外避障模块检测障碍物的外形尺寸参数,采用绕行方式来躲避障碍物。     

装载机避障轨迹规划及模型预测轨迹跟踪

轮式装载机在工作区域行驶时，避障过程频繁，以往的避障轨迹规划未考虑整车转向半径约束和车速变化，也较少考虑整车在动力学模型条件下的轨迹跟踪性能。针对上述情况，以自动驾驶轮式装载机为对象，基于最优快速随机扩展树算法（RRT^*），考虑车身膨胀圆个数，生成全局最优避障路径，以整车最小稳定转向半径为约束，利用CC-Steer算法对避障路径进行平滑处理，采用路径-速度分解算法规划满足整车在加速、匀速和减速状态下的避障行驶轨迹。基于整车动力学模型，考虑行驶过程中的横向位置偏差和航向角偏差，并将整车动力传动系统视为1阶惯性环节，构建装载机动力学状态空间方程。以加速度和铰接角为控制输入，以车速、横向位置偏差和航向角偏差为控制输出，建立整车动力学预测模型，以加速度、铰接角和车速为约束条件，将目标函数转换为二次规划问题，建立满足装载机在工作区域避障的模型预测轨迹跟踪控制系统。以规划的非匀速行驶避障轨迹为目标，利用构建的模型预测轨迹跟踪系统，进行自动驾驶轮式装载机的轨迹跟踪仿真。研究结果表明：所提方法能够很好地控制自动驾驶轮式装载机从初始位姿驶向目标位姿，实现整车在工作区域的避障过程，且在避障过程中满足整车的约束要求，保证整车在轨迹跟踪过程中的安全稳定性能。     

Vehicle stability control based on driver’s emergency alignment intention recognition

In this work, the reference model modification strategy for vehicle stability control based on driver's intention recognition under emergent obstacle avoidance situation was proposed. First the conflicts between the driver's emergency alignment (EA) intention and vehicle response characteristics were analyzed in critical emergent obstacle avoidance situation. Second combining steering wheel angle and its speed, the driver's EA intention was recognized. The reference model modification strategy based on steering operation index (SOI) was presented. Then a LQR model following controller with tire cornering stiffness adaption was used to generate direct yaw moment for tracking modified reference yaw rate and reference sideslip angle. Finally based on the four-in-wheel-motor-drive (FIWMD) electric vehicles (EV), double lane change and slalom tests were conducted to compare the results using modified reference model with the results using normal reference model. The experimental tests have proved the effectiveness of the reference model modification strategy based on driver's intention recognition.     

基于改进人工势场的自动驾驶汽车弯道超车动态路径规划

动态路径规划是自动驾驶汽车避障控制的关键技术。针对自动驾驶汽车弯道超车工况，建立基于改进人工势场(Artificial Potential Field, APF)的动态路径规划方法。为使基于APF的动态路径规划方法能运用于包含弯曲道路的复杂交通环境，将已在直道环境验证过的道路APF函数通过极坐标系与笛卡尔坐标系的相互转换，建立考虑道路曲率的弯曲道路APF函数。针对根据车辆质心位置判断车辆碰撞风险方法存在的缺陷，提出考虑车辆体积的碰撞风险预判方法，建立综合考虑车辆位置、速度和体积的障碍车辆APF函数。基于弯曲道路APF和改进障碍车辆APF，建立道路环境综合APF，引导车辆实现弯道超车。为避免目标函数中子目标相互干涉，提高弯道超车安全性，提出根据本车与障碍车辆相对位置关系自适应调整权重矩阵的方法。基于Carsim/Simulink联合仿真平台，分别在静态障碍车辆和动态障碍车辆2种工况下，验证自动驾驶汽车弯道超车动态路径规划的有效性。研究结果表明：所建立的弯曲道路APF能引导车辆转弯行驶，避免冲出车道；目标函数权重自适应调整方法能根据超车过程动态调整子目标的权重，规划出符合道路交通安全法规的路径，避免车辆超车时提前折返原车道，提高了超车安全性；考虑车辆体积的障碍车辆APF提高了车辆碰撞风险的预判精度，有效避免碰撞事故发生。     

智能车辆的障碍物检测研究方法综述

按照使用传感器的不同类型来分类，对智能车辆的障碍物检测和识别技术进行了综述，并分析各种障碍物检测方法。这些方法中主要包括基于立体视觉方法、基于激光雷达的方法：基于彩色机器视觉的方法及基于结构光的方法等等，同时作者指出任何一种有效的障碍物检测系统不能只依靠单一传感器进行环境感知，因此利用多种传感器信息融合技术检测智能车辆前方障碍物，是未来该领域的研究重点与难点。另外，还介绍了近几年一些研究机构在该领域的研究成果，并对所使用的一些算法进行简要的概括，为我国在智能车辆的障碍物检测领域的发展提供借鉴。     

融合预瞄与势场栅格法的紧急避撞驾驶人模型

紧急避障工况下的驾驶人操作具有响应快且动作幅值较大的特点，传统预瞄驾驶人模型已不能适应紧急避障工况的需求，故考虑实际避撞场景开发相应的驾驶人模型就显得尤为必要。针对此种状况，基于驾驶模拟器，结合紧急避撞工况实际驾驶人操纵数据，提出了一种融合预瞄与势场栅格法的紧急避撞驾驶人模型。首先针对紧急避撞工况下车辆运动特点，建立车辆横、纵向耦合非线性动力学模型，并给出其状态空间方程描述；其次，离线仿真分析紧急避撞系统特征，并结合线性二次型最优控制，建立最优曲率预瞄+跟踪误差反馈驾驶人模型；再者，基于紧急避撞工况下真实驾驶人经验转向行为数据，开发基于势场栅格法的驾驶人模型，为进一步提高驾驶人模型对避障行驶工况的适应性，将基于势场栅格法的驾驶人模型与最优曲率预瞄+跟踪误差反馈驾驶人模型进行融合，并基于Sigmoid函数实现两者输出的权重分配；最后，针对所提出的融合预瞄与势场栅格法的驾驶人模型，开展基于避撞台架的驾驶人在环仿真试验以及实车试验。研究结果表明：在紧急避撞工况下，对比最优曲率预瞄+跟踪误差反馈驾驶人模型，融合预瞄与势场栅格法的驾驶人模型输出的转向动作与实际驾驶人行为较为接近，可在保证避障安全性的前提下，兼顾避障路径跟踪精度与车辆行驶的稳定性。