基于国产芯片的车道偏离预警装置研制

车道偏离报警系统是汽车上常用的辅助驾驶系统,为了完全实现国产化、降低生产成本和提高安全性,文章提出了使用技术成熟的国产芯片研制车道偏离预警装置,基于GD32F103VET6的硬件和软件开发,采用以国产芯片为核心的摄像头,设计了车道偏离预警算法。结果表明,该装置在满足车道偏离图像实时采集、处理要求的前提下,达到了完全国产化的要求,并且降低了成本;由于采用了预警算法,该装置比大多数的车道偏离报警装置更安全。     

一种基于机器视觉的车道偏离报警系统

本文介绍了车道偏离报警系统及其国内外的研究现状,重点介绍了基于机器视觉的车道偏离报警系统。对基于机器视觉的车道偏离报警系统中的CPCI架构的硬件结构和车道线实时检测算法进行了描述,提出了一种切实有效的车道线检测算法。     

基于机器视觉的车道偏离报警系统

客车作为生产资料的属性决定了安全性是客车行业发展过程中不可回避的重要问题,事关乘客生命和财产安全,也事关运输企业的前途和命运,同时也是保障社会稳定、保证经济发展的重要前提.从世界范围内客车安全的发展趋势来看,科技进步和新技术应用已成为解决道路交通安全问题的重要手段. 车道偏离报警系统(Lane Departure Warning System,简称LDWS)是一种通过报警的方式辅助过度疲惫或者长时间驾驶的驾驶员保持车辆在车道内行驶,减少汽车因车道偏离而引发交通事故的系统.该系统提供智能的车道偏离预警,在无意识(驾驶员未打转向灯)偏离原车道时,能在偏离车道前发出警报,为驾驶员提供更多的反应时间,大大减少了因车道偏离引发的碰撞事故.本文介绍了一种基于DSP的车道偏离报警系统硬件设计及软件实现方案,通过实际测试验证了算法的实时性及系统的可靠性.     

基于小波分解的车道偏离预警算法研究

针对当前车道偏离预警系统成本高且精度较低等问题,提出基于小波分解的车道偏离预警算法。该算法利用车载CCD实时采集路面图像信息,运用小波分析对图像进行去噪和二值化处理,利用车道线对称性精确识别车道线,通过判定车道中心线所在位置辨识自车是否偏离车道。试验结果表明该算法能对主车的偏离进行准确识别,识别精度达到95.4%。     

一种实时监控的车道偏离预警系统

车道偏离预警系统是一种通过听觉警告、视觉警告以及触觉警告等方式辅助驾驶员减少汽车因车道偏离而发生交通事故的系统。针对目前大部分车道偏离预警系统不能实时监控车辆偏离情况,文章提出了一种实时监控的车道偏离预警系统,该系统将车速划分为若干个不同区间,在每个速度区间内设置不同的阈值,这样就可以解决当前车道偏离预警系统只在大于某一速度值下才发挥作用并且只设置一个阈值的问题,通过验证该预警系统能够有效起到车道偏离预警的作用。     

车道偏离预警算法研究

为提高车辆行驶的主动安全性,文章根据车辆偏离速度将TLC算法和FOD算法相结合,针对车道偏离预警系统提出了多模式车道偏离预警算法,并搭建Simulink模型,结合Carsim进行联合仿真实验。仿真结果表明,提出的算法能更好的进行车道偏离预警。     

客车车道偏离报警系统性能测试与评价

介绍国内外客车车道偏离报警系统的测试评价方法,并按照测试方法的要求,对某客车车道偏离报警系统性能进行测试和评价,最后提出有关建议。     

即将面世的两种汽车新产品

世界著名的汽车零部件生产厂海拉公司最近开发了一种先进的采用成像传感器的车道识别系统，该系统有望在2006年投入市场，这意味着不久的将来，汽车驾驶员可以根据图像来控制汽车的行驶。这种系统可以在汽车行驶时采集汽车周围区域的可视数据，并且在汽车偏离车道时提醒驾驶员注意。     

基于主动转向与差动制动协调的双级预警车道偏离防止预测控制

在设计车道偏离防止系统时,为充分利用差动制动控制和主动转向控制,同时兼顾车辆行驶的安全性与驾驶员驾驶自由,提出了一种双级预警的利用主动转向与差动制动协调控制的车道偏离防止策略。当车辆危险程度较低时仅采用差动制动控制,保证驾驶员对转向盘的控制;当车辆危险程度较高时,采用预测控制实现主动转向与差动制动系统的协调控制,使车辆能快速地回到车道中心线。选取跨道时间来设计车辆偏离预警算法,并根据车辆转向系统的响应分别设定预警阈值。为保证车辆的稳定性,采用模型预测控制算法添加合理的约束,设计差动制动控制和主动转向与差动制动协调控制器。仿真与硬件在环试验结果表明,所设计的基于主动转向与差动制动协调的车道偏离防止控制策略在保证车辆行驶安全性的前提下给予了驾驶员充分的驾驶自由。     

汽车在对开路面制动偏驶后的车道恢复控制研究

针对汽车在两侧路面附着系数相差较大的对开路面制动时汽车偏离正确行驶车道的状况,提出了利用主动转向方法控制汽车恢复正确行驶车道的控制策略和控制模式,并据此进行了仿真分析。仿真结果表明所提出的控制策略能控制汽车在对开路面制动偏驶后的失稳状况,并使汽车在偏驶后能快速恢复到正确行驶车道,对于提高汽车的安全行驶具有一定的意义。     

基于人机共驾的车道保持辅助控制系统研究（双语出版）

车道保持控制系统是汽车安全辅助驾驶的重要组成部分，可有效提高汽车主动安全性、避免车辆无意识地偏离本车道。目前，大部分车道保持控制系统在工作时将驾驶人的操作视为外界干扰，没有考虑人机共驾阶段下驾驶人与控制系统的控制权分配问题，易造成人机冲突、影响驾驶人的驾驶感受。论文兼顾驾驶人与辅助控制系统各自优势，基于人机共驾技术对车道保持控制系统进行研究。构建基于安全行驶区域与最晚预警边界相结合的车道偏离决策模型，在保证其预警精度的同时降低计算复杂性，根据车辆行驶状态和路面附着系数动态调整预警阈值；研究串级MPC-PID控制策略实现对车辆横向位置的控制，将最优问题转化为二次规划求得目标前轮转角，利用PID算法完成对目标前轮转角的跟踪；引入共驾系数对车辆的控制权进行分配，研究共驾系数分配模型，以车辆状态误差和驾驶人转向力矩作为模糊控制的输入变量、共驾系数作为输出变量，降低辅助控制系统与驾驶人之间的冲突；最后，利用CarSim与Simulink联合仿真对所研究的控制策略进行仿真验证，结果表明共驾系数能够根据驾驶人的操作和车辆运行状态的变化实现动态调整，辅助控制力矩与驾驶人输入力矩变化趋势相同，在保留驾驶人一定操作的基础下可避免车辆偏离车道、降低人机冲突。     

用于电子稳定程序的汽车模型和控制策略

电子稳定程序(ElectronicStabilityProgram)是行驶车辆的一种主动安全系统,它综合了制动防抱死系统,驱动力控制系统和横摆力矩控制系统,使行驶车辆的安全性得到很大的提高。本文首先建立用于电子稳定程序的汽车模型,包括车身模型、悬架模型、转向模型、轮胎模型、制动系统模型、发动机模型和传动系模型。然后建立了主动横摆控制的控制逻辑,通过加入制动防抱死系统和牵引力控制系统,构成了电子稳定程序的控制逻辑。最后对移线运动、紧急转向、制动转向、驱动转向4个典型的工况进行仿真,从而验证了电子稳定程序控制逻辑的正确性。     

大型营运客车在高速公路的换道安全性辨识

为了给大型营运客车换道预警系统设计提供参考,采用毫米波雷达、激光雷达、车道线识别传感器、GPS、视频监控系统以及控制器局域网（CAN）总线数据采集仪等设备,基于小型乘用车搭建浮动车采集平台。通过在试验线路上进行1.5×10⁴ km的驾驶试验,获取1 200余次营运客车的真实换道数据。以Jula提出的换道安全性模型为基础,结合营运客车的换道行为特征,通过分析换道进程结束后客车需要与周围车辆保持的安全距离,建立适合于营运客车的3类换道安全性识别模型（客车与自车道前方车辆、目标车道前方车辆、目标车道后方车辆）,并利用真实数据对3类模型进行验证。研究结果表明：客车换道持续时间均值为10.4 s,换道起始时刻与目标车道后方车辆的距离为10.0~40.0 m;所有换道样本中,73.3%的换道过程中客车速度要高于目标车道后方车辆,且超过90%的换道过程是由前方慢车引起;不同的速度区间下,车速和航向角联合变化情况下,驾驶人控制营运客车的横向偏移速度保持稳定,可认为客车驾驶人的心理预期换道进程存在固定经验模式,这与小型车换道的研究结论存在较大差异,传统的TTC预警算法识别率较低,在不同速度区间情况下,所提出的模型对客车与自车道前方车辆、目标车道前方车辆、目标车道后方车辆的换道安全识别评价准确率均超过了90%。     

基于多属性决策的无人驾驶自主变道决策技术研究

在无人驾驶领域,随着车辆上布置的传感器不断丰富,无人驾驶系统可以从周围环境获得更多的信息,从而为车辆的自主判断行为决策带来可能。然而即使是有经验的驾驶员在进行变道动作的时候也需要格外的小心,因此无人驾驶系统的变道行为分析需要做到足够准确和谨慎,才能保证安全性,这也正是目前为止还没有非常完善的无人驾驶变道决策系统的原因。本文提出一种基于多属性决策的无人驾驶自主变道决策技术,帮助无人驾驶车辆在道路行驶中进行更有效、更安全的自主变道决策。     

Unified decision-making and control for highway collision avoidance using active front steer and individual wheel torque control

ABSTRACT

Collision avoidance is a crucial function for all ground vehicles, and using integrated chassis systems to support the driver presents a growing opportunity in active safety. With actuators such as in-wheel electric motors, active front steer and individual wheel brake control, there is an opportunity to develop integrated chassis systems that fully support the driver in safety critical situations. Here we consider the scenario of an impending frontal collision with a stationary or slower moving vehicle in the same driving lane. Traditionally, researchers have approached the required collision avoidance manoeuver as a hierarchical scheme, which separates the decision-making, path planning and path tracking. In this context, a key decision is whether to perform straight-line braking, or steer to change lanes, or indeed perform combined braking and steering. This paper approaches the collision avoidance directly from the perspective of constrained dynamic optimisation, using a single optimisation procedure to cover these aspects within a single online optimisation scheme of model predictive control (MPC). While the new approach is demonstrated in the context of a fully autonomous safety system, it is expected that the same approach can incorporate driver inputs as additional constraints, yielding a flexible and coherent driver assistance system.     

网联车辆并线预测与巡航控制的研究

为检测旁车道车辆驾驶员的并线意图,提升网联车辆巡航跟车的主动安全性,提出了一种基于NAR神经网络学习的迭代循环预测算法。NAR神经网络的训练样本由实际交通环境中的车辆并线数据获得,通过训练的网络预测未来一段时间内旁车的横向行驶轨迹,并根据划定的监控区域计算旁车的切入概率。同时,提出了一种考虑并线概率的跟车距离策略,并应用到网联车辆CACC系统中。结果表明,所提出的并线预测算法能精确计算出旁车的横向换道轨迹,所提出的跟车策略可提升车辆的跟车安全性。     

Reduction of preview distance in lane-keeping control

Lane marker detection is indispensable for a lane-keeping-control algorithm. However, it is impossible to detect lane markers when the curvature of the lane the vehicle is travelling on is large or when there is another car in front of the vehicle with short distance. For lane marker detection, it is desirable to set a preview point close to the vehicle. Therefore, by analyzing the block diagram of driver-vehicle system, we propose a method to reduce preview distance without lane tracking performance deterioration by increasing preview points from the conventional one point to two points. Furthermore, it is revealed that driving along a corner with constant curvature without steady-state deviation and arbitrary design of tracking dynamic characteristics become possible by increasing preview points.     

商用车电液复合转向系统的车道保持策略

为了提高商用车的行驶安全性,避免因驾驶人的分心驾驶出现车辆偏离车道的问题,提出一种基于电液复合转向系统的商用车车道保持策略;在建立电液复合转向系统模型、二自由度车辆模型、预瞄驾驶人模型的基础上,设计基于驾驶人在环的MPC和ADRC串级的车道保持控制策略。首先,采用MPC算法将车辆横向位置控制的最优问题转化为二次规划求得目标前轮转角;然后,考虑电液复合转向系统的不确定和干扰问题,利用ADRC算法对目标转向盘转角和实际驾驶人的转向盘转角差值以转矩信号的形式进行补偿。同时研究车道保持系统对驾驶人的干预问题,引入干预系数的概念,采用模糊控制的方法,将驾驶人手力和车辆的运动状态作为输入变量,干预系数作为输出变量,保证整车行驶安全性的前提下减小车道保持辅助系统对驾驶人的干预。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和硬件在环试验对所设计的控制策略进行验证。研究结果表明：所设计的基于商用车电液复合转向系统的车道保持策略能够及时地纠正因驾驶人的分心驾驶而导致车辆偏离所在行驶车道的行为,特别是在弯道处出现驾驶人转向不足或过度转向的情况时,能够将车辆维持在车道线之内,保证车辆的行驶安全性,同时由于干预系数的设计,使得驾驶人也有良好的人机交互体验感。     

制动与转向协调动作的车辆避撞控制研究（双语出版）

为了弥补现有汽车避撞控制策略以及碰撞风险评价指标单一的不足，提出转向和制动协调的主动避撞控制系统。首先规划了五次多项式换道路径，在对其理论分析的基础上得到转向临界避撞距离和与目标车道车辆的安全距离约束。其次，考虑道路附着系数和系统延迟的影响，基于制动过程给出制动临界避撞距离，并以纵向行驶安全系数ξ和碰撞时间倒数T^-1_TC划分安全行驶区域，利用驾驶人实车跟车数据标定稳态跟随/定速巡航区域的阈值。随后，通过转向/制动临界避撞距离的对比给出2种避撞方式的安全收益范围。最后搭建Simulink/CarSim联合仿真模型，并对其进行不同初始条件下的避撞仿真试验。研究结果表明：转向操作在制动距离不足时仍是有效的；当主车高速近距离接近静止前车时，主车可以顺利采取转向换道动作，而常规ACC系统在2.5 s处的车间相对距离为-0.76 m，事实上已经发生了碰撞；当相邻车道前车与主车纵向间距不满足换道安全距离约束时，避撞控制系统进入紧急制动模式，最大制动减速度达到-0.8g（g为重力加速度），实际最小车间距为5.1 m；通过转向和制动的协调动作，充分发挥了车辆的避撞潜力；ξ和T^-1_TC指标的融合，可以更好地评估碰撞风险并实现不同控制模式的转换，在保证行车安全的同时可避免过分制动给乘客造成的紧张感。