智能交通信息网络环境下数字驾驶系统的体系结构与关键技术

提出了智能交通信息网络环境下的数字驾驶的概念，并通过分析车辆在行驶运动中的规律，寻求出人，车，路系统中的控制变量输入输出之间的逻辑关系，研究了智能化交通信息网络中人与车载设备之间的数字化系统模型，论述了数字驾驶的原理，进一步丰富了智能运输系统中的车辆安全驾驶理论和道路安全理论，提高了车辆行驶的安全性。     

高速公路小客车驾驶员安全注视特性分析

为了对高速公路设计与运营安全性评价提供理论依据,基于人-车-路协同过程中的驾驶员视觉注视特征,选取双向四车道高速公路453个线形组合路段,对13名小客车驾驶员在路面范围内的动态视觉注视点位置进行研究,分析不同运行速度下驾驶员在不同线形组合路段路面范围内的注视点分布规律,得出驾驶员受不同运行速度和线形条件影响时在路面上的注视点集中区域特点,提出基于驾驶员行为特征的驾驶期望视距概念,并建立了不同运行速度下驾驶期望视距的计算模型.研究结果表明:驾驶期望视距与车辆运行速度和平曲线半径相关;当道路平曲线半径小于等于800 m时,驾驶员的视野会随运行速度的提高受到限制,需采取适当限速措施以保证行车安全.     

高速公路车辆安全行驶速度仿真识别系统

对高速公路合理限速值的确定方法进行了研究,以多体动力学仿真软件ADAMS为平台,建立了车辆模型、道路模型、车-路耦合模型、车辆行驶过程仿真试验模块和车辆安全状态识别模块,并开发了高速公路车-路条件下安全速度仿真识别系统。运用该系统对车辆在弯道与下坡路段的行驶状况进行了虚拟仿真分析。试验结果表明:车辆在弯道与下坡路段的安全行驶极限速度仿真结果与标准标定的运行速度的相对误差为1.05%～3.80%,该仿真识别系统可行。     

“山区高速公路匝道线形设计技术研究”通过鉴定

日前,西部项目“山区高速公路匝道线形设计技术研究”通过鉴定,该项目编写了《山区高速公路匝道线形设计指南》,使山区高速公路匝道线形设计有据可依,对于保护山区自然环境,充分发挥立体交叉的功能、保障车辆的行驶安全性,具有重要现实意义。     

ITS车载系统的技术研究与展望

智能交通系统(ITS)由用户、中心、路边和车载设备四大类物理实体包含的系统组成,TS车载系统是其中的一类.车载系统是实现交通运输管理的重要组成部分,它既是为相应的ITS子系统,如交通管理、货运管理、公交管理等几十个子系统提供相应信息的信息源.也是各相关管理及服务提供子系统向车辆发送控制或诱导指令的目标执行地,这些信息包括:车辆部件状态信息,道路基础设施状态信息,运输与货物状态信息,电子不停车缴费信息以及车辆预碰撞告警信息等.因此,对ITS车载系统结构的技术研究极为重要,同时需要注意的是,既不能孤立地研究车辆本身,把车载系统应用范围限制在车辆内部,成为与ITS整体系统无关的孤岛,也不应孤立地研究单个子系统,例如,分别研究各自的管理系统、通信系统以及车载终端等,其结果是,车辆为了支持多种功能而不得不配备多个彼此毫无关联的物理车载设备,这不仅浪费了投资,而且会增加对车载设备的维护负担.正确的研究方法是,必须采用系统工程的思想从ITS整体结构出发,分析使用车载系统的各个应用需求,共享车载系统及通信系统的硬件资源,形成一体化的体系结构.逐步改变我国当前使用车载设备的应用系统(如ETC、治超等), 不同应用子系统在同一台车内,配备不同物理车载设备的状况.     

"二十四道拐"盘山公路车辆行驶轨迹研究

为研究受环境因素限制的道路行车安全性,以"二十四道拐"盘山公路为例,应用UC-win/Road模拟软件,建立公路仿真场景,通过设定交通流进行虚拟驾驶模拟,得到并分析车辆在"二十四道拐"盘山公路弯道路段的行车轨迹变化规律及行驶冲突区域。结果表明:UC-win/Road模拟可明确各弯道路段的行车冲突区域;不同行车方向行车冲突区域不同,上行车辆入弯直线段,下行车辆出弯圆曲线段,对向车辆发生冲突的可能性较大;行驶于"二十四道拐"上的车辆基本能在自身车道内完成转向;第10拐、第11拐这两拐弯受地形及线形因素影响,线形指标超出规范极限值,车辆横向偏移量分别为172.29、157.07cm,仍可保证行车安全性。由急弯陡坡组成的"二十四道拐"盘山公路总体满足行车安全性,其线形设计为环境受限地段公路修筑提供设计启示与技术依据。     

车辆-道路系统垂向耦合动力分析模型

车辆在道路行驶过程中,车辆的振动与道路是相互作用和相互耦合的。把车辆简化为两自由度振动体系,将道路离散为多层体系的有限元模型,将车辆、道路视为一个整体的系统,车辆和道路分别是整个系统的一个子系统,建立了车辆-道路垂向耦合动力分析模型,推导出了车辆-道路系统的动力平衡方程组,以期为高速公路车辆与路基动力相互作用的进一步深入研究提供参考。     

基于运行速度的高速公路线形适应性评价

道路线形的适应性是汽车安全行驶的重要保证,通过指出现有线形的适应性的不足,提出新的线形适应性综合评价体系,并用此评价体系对鹤大高速公路复宁段高速公路线形适应性进行评价,同时采用主成分分析的方法,确定各单项指标的权重值,指出道路线形适应性差的路段,从而为高速公路线形适应性提供了一种更加全面、严格的评价方法。     

高速公路车辆轨迹摆动特征与小客车道宽度研究

为明确车辆在高速公路车道保持阶段行驶过程中的轨迹横向摆动行为特征，利用高速公路无人机航拍的车辆轨迹数据集，基于车辆位置坐标提取行驶轨迹和速度，计算车辆在自然驾驶状态下的轨迹摆动特征指标，包括轨迹横向摆动的幅度和在摆动周期内的纵向行驶距离，分析不同车型的速度分布特征，研究行驶速度和车道位置对车辆轨迹横向摆动指标的影响。结果表明，尽管小型车和大型车的车身尺寸和动力性能存在显著差别，但两者的轨迹摆动幅度在整体上基本相同，两种车型的摆动幅度平均值分别为0.587 m和0.560 m，摆动周期内的行驶距离分别为252.95 m和251.99 m；车辆轨迹的横向摆动幅度对速度变化不敏感，不会随速度增加而增大，在高速条件下趋于平稳甚至下降，同样，摆动周期内的行驶距离与行驶速度之间未见显著相关性；不同的车道位置对轨迹摆动行为有一定影响，对小型车而言，车道位置由内向外变化时，轨迹摆幅有一定的增加趋势，而大型车的轨迹摆幅则是中间车道最小；国内高速公路车辆轨迹摆幅略高于德国HighD数据集的分析结果，但整体上非常接近；根据车辆轨迹的横向摆动幅度特征，可以确定高速公路小客车专用车道(或是小客车专用高速公路)的...     

高速公路雾区智能电子诱导系统

高速公路雾区智能电子诱导系统,是由多种高速公路监控设备、入侵探测技术和控制软件构成。采取动态节点探测器对驶入雾区的车辆作为移动物体进行连续检测,根据能见度仪检测的数值控制公路一侧的双色诱导灯转换数量,形成前后车辆的需要保持的安全行车距离,对车辆在雾区行驶实行诱导,旨在保障雾区不封道的情况下车辆行驶,它将有助于我国的智能交通管理的形成。     

基于串级控制的四轮转向车辆稳定车道线保持

针对四轮前后轮转向车辆的稳定车道线保持,提出集成直接横摆力矩和车道 线保持的串级控制策略.主控制器实现车道线保持控制;副控制器实现车辆稳定性控制. 主控制器的前轮转角作为副控制器的参考输入,计算期望滑移角和期望横摆率.后轮转角 和横摆力矩作为副控制器控制输入,基于LQ算法计算补偿后轮转角和横摆力矩,实际滑 移角和实际横摆率跟踪期望滑移角和期望横摆率.在副控制器车辆稳定性控制基础上,主 控制器实现准确地车道线保持控制,保证车辆在车道内安全行驶.实验结果表明,实现准 确车道线保持,并保证车辆的稳定性和操纵性.     

单曲线弯道几何参数对小客车转向行为的影响

为了研究车辆在单曲线上行驶时的运动学行为和驾驶行为,在ADAMS软件环境下创建了小客车的动力学模型,进行了切弯和跟弯两种驾驶模式的单曲线行驶试验.根据仿真输出的转向盘角度变化,将转向过程划分为进弯、维持和出弯3个阶段,分别得到了车辆进弯和出弯时的转向长度和转向时间,以及这2个参量与弯道半径、转角和车辆轴距的关系.研究结果表明:当弯道转角不超过某个临界值时,转向盘转角、转向时间以及转向长度随着弯道转角的增大而增大,并且切弯时更显著;当弯道半径不超过550 m时,转向长度随弯道半径增大而增大;不同驾驶模式会导致转向长度出现显著差别,切弯时的稳定转向长度约为跟弯时的2倍;切弯模式的"稳定转向时间-弯道半径"曲线先升后降,呈抛物线形状,而采用跟弯模式时该曲线呈单调下降趋势, 2种模式的平均转向时间为3.75 s.      

Hierarchical control strategy of trajectory tracking for intelligent vehicle

In order to track the desired trajectory for intelligent vehicle, a new hierarchical control strategy is presented. The control structure consists of two layers. The high-level controller adopts the model predictive control (MPC) to calculate the steering angle tracking the desired yaw angle and the lateral position. The low-level controller is designed as a gain-scheduling controller based on linear matrix inequalities. The desired longitudinal velocity and the yaw rate are tracked by the adjustment of each wheel torque. The simulation results via the high-fidelity vehicle dynamics simulation software veDYNA show that the proposed strategy has a good tracking performance and can guarantee the yaw stability of intelligent vehicle.     

公路平曲线超高／反超高对车辆操纵的影响

为得到超高率对车辆方向控制的影响,以“道路-驾驶人-车辆”仿真系统为手段,以超高率／反超高率和行驶速度为试验变量,以小客车为仿真车型,以一条设计速度为30km／h的三级公路为试验对象,进行了三维路面上行车动力学的仿真试验．试验结果表明：①超高会减轻侧向力作用下轮胎的侧偏角,从而减低对方向盘角输入的需求;②超高会减小弯道上的轮胎拖距,并减弱前轮转动对车体的抬升作用,明显降低曲线行驶时的操舵矩,从而使操纵变得容易;③超高也会增加车辆的侧倾摆动（朝曲线内侧）,对于低速车辆,其摆动会更明显;④小半径曲线上的双向路拱或者反超高会增加转向需求,当车速较高时,其方向将难以控制．     

基于ADAMS的车辆ESP控制模型及方法研究

针对某型车,基于ADAMS建立虚拟样机模型．在此基础上确定基于横摆角速度和车辆侧偏角的ESP模糊控制方法,建立ADAMS与MATLAB联合控制仿真模型,仿真分析正弦延迟试验下有无ESP控制时车辆的操纵稳定性,并进行相关试验验证．结果表明,当车辆处于过度转向的极限工况下,所设计的ESP控制系统系统能够抑制车辆的过度转向,进而使车辆在大的转向盘转角输入下仍然能够维持稳态行驶,提高了车辆的操纵稳定性．     

基于GMM-CHMM 的城市道路换道行为识别

高级驾驶辅助系统(ADAS)是提高车内乘员安全性的主动安全系统之一，将车载参数和车辆位置参数相结合，提出一种能够应用到ADAS的城市道路换道行为识别模型. 在西安城市道路环境中进行实验，采集18 位驾驶员的9 个车载实时参数数据，以及前后车辆间的相对速度、相对距离、相对角度，提取412 个换道行为单元和824 个车道保持行为单元，共 88 992 条数据. 运用数理统计方法分析表明，方向盘转角、转向角速度、相对安全距离比在换道行为和车道保持行为之间有显著性差异，在这3 个特征参数的基础上，建立混合了高斯混合模型(GMM)和连续型隐马尔可夫模型(CHMM)的识别模型，用部分样本对模型效能评价. 结果表明，混合模型对换道行为的识别精度为93.6%，具有良好的识别效果，可以很好地应用到 ADAS.     

视觉干预标线对驾驶行为的影响研究

通过对视觉干预下实验车辆的转向盘转角,以及纵、横向加速度连续观测分析,提出了转向盘转角变化率指标,用于评价视觉干预标线对驾驶行为的干预程度．实验结果表明,视觉干预标线能够影响驾驶员的驾驶行为,使其调整车辆的运行状态,改变行驶轨迹,设置适宜宽度的视觉干预标线不会影响行车安全．     

基于仿真的铁路车轮不圆度安全限值研究

为了研究高速列车车轮踏面不圆度的安全限值,基于车辆轨道垂横向耦合动力学理论,采用车辆动力学仿真分析软件ADAMS/Rail,建立了考虑车轮非圆化状态下的整车车辆/轨道空间耦合动力学模型。分析计算高速运行状态下常见车轮踏面不圆顺问题所导致的车辆轨道系统轮轨冲击振动特征,及其随列车运行速度的变化规律,给出了车速200～350 km/h 时轮轨作用力响应峰值与车轮不圆度之间的关系,确定了高速行车条件下车轮不圆度的临界范围。该研究可为基于轮轨作用力监测的车轮不圆顺状态识别提供理论指导。     

路面条件对行车安全影响的闭环仿真试验分析

为研究路面条件对行车安全的影响,作者利用多体动力学仿真软件ADAMS／Car与ADAMS／Solve建立了车辆模型、道路模型、驾驶员模型以及^一车一路的耦合模型,并通过改变路面摩擦系数,分别模拟了晴天、雨天、雪天和在结冰状况下的路面条件,并进行了闭环仿真试验,得到了车辆的侧向位移、At向角以及轮胎的侧向反力的响应输出,分析了不同路面条件对行车安全的影响。计算结果表明：随着路面条件的恶化,驾驶员操纵方向盘的转动角速度突变增加;当结冰路面摩擦系数为0．18时,左右后轮侧向力均趋于0,会导致车辆绕前轮旋转,甚至失去控制。     

多控制模型嵌入的智能汽车防撞虚拟仿真

针对智能汽车行驶安全距离监测与防撞试验高成本、高危险性以及试验结果难以观察的问题,研究了智能汽车安全距离监测与防撞的虚拟仿真;应用Visual Studio 2015、3Dmax、Unity3D等虚拟仿真技术在虚拟制动控制系统中进行了可嵌入多控制模型的自动驾驶汽车行车安全距离监测和防撞虚拟仿真试验,测试了不同制动模型的...