基于STM32和Zigbee的智能车路协同系统的设计和实现

文章以车辆顺利安全通过有信号灯的城市十字路口为背景,研究基于STM32微处理器和Zigbee无线通讯协议的智能车路协同系统的设计和实现。整个系统包含智能车载单元和智能路侧单元。路侧单元和车载单元通过Zigbee无线传输协议实现信息交互,智能路侧单元通过实时获取的车辆位置和行驶方向及距离车辆最近的十字路口的红绿灯信息和道路信息,通过速度引导略为驾驶员提供行驶建议,使其不停车通过十字交叉路口,达到安全,畅行的目的。     

基于车路协同的车辆状态估计方法

提出了一种基于车路协同的车辆质心侧偏角估计方法。该方法通过专用短程通信技术获取路侧基站的差分GPS信息,在车辆运动学模型的基础上,通过建立二次卡尔曼滤波器,融合差分GPS的航向角、车速和车载传感器的纵向加速度、横向加速度与横摆角速度信号,来估计车辆横摆角和质心侧偏角,并进行了实验验证。结果表明,即使在横向加速度较大的情况下,该方法仍具有较好的估计精度,可满足车路协同系统中车辆安全控制的要求。     

改善我国公路路侧安全的系统化对策

为改善公路安全性能，降低车辆冲出路外的路侧事故，提高路侧安全设计水平。阐述了公路路侧设计理念，结合实施交通部公路安全保障工程的实际经验，总结提出了改善我国公路路侧安全的系统化对策：1）防止车辆驶离行车道冲出路外；2）降低冲出路外车辆发生碰撞和侧翻事故的可能性；3）减轻冲出路外车辆发生碰撞事故后的严重性。借助部分案例进行了简要的剖析，以期能够为广大公路工程技术人员，尤其是公路安全工程师提供参考。     

车路协同下路侧交通设施体系及道路分级研究

交通基础设施与自动驾驶车辆之间的协同能提高自动驾驶的安全性和可靠性。通过对自动驾驶车辆功能局限性进行分析,找出自动驾驶车辆对路侧交通设施的潜在需求,从功能角度将路侧交通设施分为常规交通管理设施、交通协同设施、基站及网络设施、高精度定位设施及路内服务设施等,构建了车路协同路侧交通设施体系;在此基础上,从路侧设施配套分级设置的角度,提出四级自动驾驶道路分级标准,以及配套路侧设施设置要求,细化完善当前自动驾驶“路端”管理方面的技术要求,为管理部门提供参考。     

异构智能网联汽车编队延迟补偿控制研究

智能网联汽车多车编队行驶可有效缩短跟车间距和提升交通系统通行效率，但多车编队控制须解决异构编队控制器的普适性问题，且能够在执行器响应延迟和通讯延迟情况下保证车辆编队的弦稳定性。本文提出一种面向异构智能网联汽车编队的延迟补偿控制方法，在无须获取他车系统动力学参数及控制输入前提下，利用他车加速度信息即可实现车辆编队纵向跟踪控制；此外，提出一种基于Smith预测器的延迟补偿控制架构，分别消除和降低了执行器响应延迟和通讯延迟对车辆编队弦稳定性的影响。典型工况仿真结果表明，相较常见车辆编队控制方法，本文提出的异构车辆编队延迟补偿控制器的跟车误差降低了80.7%，有效减小了最小车头时距和跟车间距。     

车路协同条件下智能网联高速公路通行效率信息自适应分发协议:NRT-V2X

车路协同技术是解决自动驾驶中单车智能现存缺陷的关键技术。而智能网联高速公路的出现为车路协同技术真正应用于实际提供了良好的平台，其中，路侧单元（Road Side Unit，RSU）如何将路侧传感器信息或交通监控中心发布消息传递给路上车辆，是车路协同技术的一个关键环节。为此，提出一种基于V2V（Vehicle to Vehicle）和V2I（Vehicle to Infrastructure）融合的自适应数据分发协议（Adaptive Network and Road Traffic Data Dissemination for V2X，NRT-V2X）。NRT-V2X协议在影响通行效率事件的车流上游为RSU定义了一段服务区域（ROI，Region of Interest）。RSU通过感知服务区域中车辆的无线通信网络状况和路面交通状况来自适应调整其信息发送间隔，从而在保证ROI中车辆信息全覆盖的前提下，降低RSU发送信息开销，抑制ROI内车辆的接收信息冗余。基于创建的2个场景和2个车路协同应用，利用双向耦合车联网仿真平台进行性能评估。试验结果表明：采用NRT-V2X协议的车路协同技术可使高速公路的通行效率提高28%以上；与RSU固定发送间隔协议和典型V2X协议ATB相比，NRT-V2X的信息覆盖率稳定在100%，发送信息开销降低了至少30%，接收信息冗余下降了20%以上；NRT-V2X能够将智能网联高速公路通行效率相关信息高效地由RSU分发到其定义的ROI中的所有车辆，从而保证所有车辆预先接收到相关信息，选择最优行车路线，提高通行效率。     

基于Wi-Fi Direct的道路交通状态信息采集方法

针对传统交通状态信息采集中采用的环形线圈车辆检测器存在布设和维护难度较大等问题,提出了一种基于Wi-Fi Direct的道路交通状态信息采集方法,以实现对基本的道路交通流状态参数进行采集估计。该方法利用车-路通讯设备实现车辆与路侧设备的通信;以车载通讯设备的Wi-Fi芯片MAC地址完成车辆个体识别;通过车载通讯设备中的北斗定位装置向路侧设备提供车辆实时位置及时间信息,进而实现道路区段内交通流基本状态信息估计。实验测试表明,该方法能够有效完成路段平均速度、交通流量及车流密度等交通状态信息的采集和估计。     

路侧振动带安全性试验研究

路侧振动带是一项有效预防和减少偏离公路单车事故的技术对策.笔者针对路侧振动带的安全性进行试验研究,主要通过测试驾驶员转向时方向盘最大力矩值和桥壳在动载荷下的弯曲应力,最后对振动带安全进行综合评价.试验结果显示:路侧振动带的设置不会给车辆行驶带来交通安全隐患.     

网联环境下高速公路辅助驾驶车辆编队评估

为评估智能网联环境下高速公路辅助驾驶车辆编队的效果，首先基于V2X （Vehicle to Everything）和智能驾驶人模型（Intelligent Driver Model，IDM）对网联环境下的车辆跟驰行为进行建模，并对其进行参数校准；其次从安全性评价指标和通行效率两方面构建编队效果评价体系；然后通过VISSIM和VBA联合仿真，改变编队的车道、交通流量、网联车渗透率等变量进行试验。仿真结果表明，网联环境下车辆辅助驾驶编队在不同层面对于安全性与效率性都有提升；最后以不同期望速度在网联环境和非网联环境下分别进行实车辅助驾驶编队试验，以验证评价指标体系以及仿真试验的有效性。其中，实车试验结果显示，期望速度为70 km·h^-1时，网联环境下的辅助驾驶编队通行效率比非网联环境提升56%，90 km·h^-1时提升37.2%，110 km·h^-1时提升39.8%。通过与仿真试验结果对比，表明网联环境下车辆辅助驾驶编队对交通流安全性有一定程度的提升。     

基于车轴图谱的城市道路汽车运行轨迹特性分析

为探究城市道路行车轨迹与路侧之间的横向距离对车辆运行的影响,提高驾驶员行车安全,在某市滨海路进行汽车运行轨迹样本采集试验,使用AxleLight RLU11系列路侧交通数据采集系统分车道采集试验路段汽车运行轨迹样本,利用SPSS Statistics对试验路段不同车道车辆运行轨迹样本进行数据处理,绘制不同行车道运行车辆横向距离的累积频率曲线,计算得到汽车运行轨迹与路侧的横向距离D85,通过绘制行驶车辆距路侧的横向距离直方图,得到不同车道的车辆分布规律。结果显示,驾驶员大多数偏向选择在内侧车道运行。根据试验路段内外2条车道车辆横向距离和运行轨迹特性,可为城市道路交通安全设施的设置提供理论依据,以期提高城市道路交通运行安全。     

基于改进跟驰模型的混合车辆编队研究

现有的车辆编队控制研究多基于全智能网联环境，不适用于智能网联汽车(Connected and Automated Vehicle, CAV)与人工驾驶汽车(Human-Driven Vehicles, HDV)组成的混合交通场景，因此以混合交通环境下CAV和HDV组成的车辆编队为研究对象，引入头车及前车、后方HDV信息，提出一种改进的智能驾驶员模型(Intelligent Driver Model, IDM)。为更贴合驾驶员的操作行为，缓解优化速度模型(Optimal Velocity Model, OVM)受前车影响产生的速度波动，通过引入驾驶员误差，对OVM模型进行改进。为验证模型的有效性，分别对以上改进进行仿真对比分析，结果表明改进后的IDM模型和OVM模型组成的混合车辆编队在速度响应时间、跟驰间距、油耗、安全性、稳定性等性能方面得到明显改善。     

公路路侧安全设计理念与案例

为改善公路安全性能，降低车辆冲出路外的路侧事故，提高路侧安全设计水平，阐述了公路路侧设计理念．结合实施交通部公路安全保障工程的实际经验，总结了实施路侧安全整治措施时应遵循的一些理念与原则，并对部分案例进行了简要的剖析。     

基于车辆最大动态外倾当量值的路侧障碍物危险性分析

为探讨波形梁护栏处的路侧障碍物对车辆的安全影响,采用计算机仿真技术,通过变化障碍物与不同等级的波形梁护栏的横向距离,以车辆与障碍物碰撞的状态作为路侧障碍物危险性判断指标,研究路侧障碍物对车辆行车安全的危险性,量化了障碍物距护栏迎撞面的距离对碰撞护栏车辆的风险影响程度,提出了基于车辆最大动态外倾当量值(VI_n)的路侧障碍物危险程度判别方法。     

危险品运输车辆车型、轴载及运载容器形式分析

如果道路危险品运输车辆发生事故或失控后撞击路侧安全设施时得不到有效阻止,将会冲出路外,继而造成难以预料的严重后果,故重点路段的安全设施需针对危险品运输车辆进行特殊设计。文中通过在四川省及重庆市的多条公路上开展危险品运输车辆调查,得到车辆结构、装载容器形式和总轴重(车辆总重)数据,根据调查数据进行统计分析,确定了代表性的危险品运输车辆类型及每种类型车辆的设计轴重,为重点路段路侧安全设施的特殊设计提供防护对象的特性参数和控制依据。     

基于一致性算法的车联网调度研究

近年来，随着通信技术、计算机技术的不断进步，车联网与多智能体系统的一致性控制方法引起了广泛关注。车联网技术可以有效补充单车智能的感知限制，而多智能体一致性控制可以用于解决交通流与车辆编队在动态变化中的控制与协调问题，通过设计合适的算法，使车辆编队在有限时间、动态变化、互相通信的条件下实现调控目的。本文根据图论和矩阵理论，介绍并分析了一种带有通信时延线性系统的快速一致性算法，并且通过仿真研究验证了算法的有效性。     

一级公路路侧干扰对运行速度的影响研究

为了提高一级公路的安全和运行效率,通过对中国多条一级公路的实地调查,将行驶于行车道的慢速车辆、路侧行人等统一按照路侧干扰进行考虑,从主观和客观2个方面分析路侧干扰对运行速度的影响,并给出了多个影响因素的权重,构造成为路侧干扰函数。研究结果表明:通过路侧干扰函数与主线运行速度的关系,可将路侧干扰划分为4个等级;运用统计学的基础原理对4个等级进行验证分析,得出了4个等级对应的推荐折减系数;建立了路侧干扰等级与主线运行速度之间关系模型。     

车路协同信息融合的智能汽车行驶状态模糊评判

为了监测与评判道路上行驶的智能汽车的实时状态,基于研发的智能汽车的车载感知系统,包括通过视觉传感器、激光雷达、GPS定位、车载传感器系统及车载总线获取车内及周围环境信息。采用V2X通讯设备等获取路侧端雷视一体机、路侧传感器、气象传感器传输的交通信息,通过V2X通讯设备、4G通讯模块传送到云服务器并建立模糊评判模型。基于可信度的模糊推理算法对环境信息和交通信息进行融合,并以此为依据对行驶车辆的状态进行评判。首先,建立针对车辆行驶状态的模糊评判集合和各参数隶属度函数,计算出各参数的隶属度,并对行驶车辆的各个参数建立典型的行驶状态评判参数数据集合。其次,采用模糊假言推理方法,以典型的数据集合为基础建立带可信度和阈值的模糊规则库。应用麦姆德尼方法,建立与规则库的每个规则所对应的模糊关系矩阵库。以车辆行驶时接收到的车载端和路侧端信息作为输入,应用规则库规则进行带有可信度的模糊推理。然后,以相似度作为匹配度,对推理规则设定阈限,按照证据与规则的前件不相等的情况,计算结论的可信度得出结论。对结论进行冲突消解时,冲突消解的策略为取可信度高的结论。最后,应用匹配度对结论的可靠性进行验证,并在多个道路场景实时行驶的车辆上对算法进行试验验证。研究结果表明:算法对行驶车辆状态的评判与实车的状态相一致,可实现对车辆不安全状态的报警与行驶状态的干预,对保障行车安全有显著积极的实际应用意义。     

途安轿车CAN总线故障分析与排除

装有CAN-BUS多路信息传输系统的车辆出现故障时，维修人员应首先根据多路信息传输系统的结构：原理和控制电路对其进行具体分析和检测，然后进行故障排除。文中以上海大众途安轿车CAN-BUS系统为例，说明了汽车总线技术的特点与维修方法。     

美运输部进行智能车测试以减少车祸与堵车

美国运输部2012年8月21日在安阿伯市举行3000辆智能车测试活动。 智能车测试将主要测试车辆类的无线网络技术，即车辆和高速公共路之间可以相互交换信息，以降低发生车祸或者交通阻塞的概率。智能车测试将对车辆碰撞预防技术进行检测，即对各种可能发生碰撞情况做出预警，如对前行碰撞、禁止超车和前方车辆突然刹车等情况做出警报，同时也将对车辆和道路之间的相互反应进行检测。     

基于全局位置精度损失最小化的路侧多传感器目标关联匹配方法

针对路侧单传感器存在感知盲区、多传感器协同感知存在大量冗余信息且位置精度较差、车辆位姿准确值无法在线获取等问题,提出一种基于全局位置精度损失最小化的路侧多传感器目标关联匹配方法.首先,根据各传感器历史数据,以方差最小化为优化目标进行多传感器权重分配;然后,基于级联KM匹配算法处理多传感器存在大量冗余信息的目标级数据,实...