车辆防追尾碰撞安全系统

高速公路的事故类型中追尾碰撞占了很大的比例,因而开发车辆防追尾碰撞安全系统是非常必要的。文章分析了影响行车安全的各种因素,建立了安全车距数学模型,利用现代技术,构造了一种车辆防追尾碰撞安全系统。指出此安全系统能减少由于驾驶员分心和疲劳等原因导致的交通事故,最大限度地提高车辆行驶的安全性。     

车辆实车碰撞试验的模拟再现

简述了根据碰撞现场检测数据即可对车对车碰撞事故计算碰撞车速及再现碰撞车辆举动的计算机模拟系统，用此系统对１１例实车碰撞试验进行计算与模拟再现，计算模拟结果与试验记录结果一致。     

基于人体损伤特征信息的人车碰撞事故车速分析研究

综合国内外的相关实验、仿真与统计研究进展,基于人体损伤与碰撞速度之间的关系特点,对人车碰撞事故的车速分析方法进行研究。根据交通事故人体损伤的特点,构建了人体损伤特征参数及其描述模型,将损伤分为脏器损伤和骨折两部分进行描述及评分。利用统计、再现等方法探寻头部的MAIS值、HIC值与车辆碰撞速度三者之间的相关性联系,构建了MAIS-HIC-v综合模型,以此为基础建立了车速分析模型,开发了人车碰撞事故车速分析模块,可根据事故现场信息特点选择适当的计算方法,结合人体损伤信息进行车速分析。     

基于信息融合的轿车碰撞两轮车事故车速分析

在对北京市轿车与两轮车碰撞事故调研分析的基础上,深入分析车辆、路面遗留痕迹特征与汽车碰撞特点之间的联系,选择与轿车碰撞速度相关的人体-风窗玻璃接触、人体及车辆与路面接触的痕迹特征参数,运用人工神经网络方法建立了轿车与两轮车碰撞事故的车辆碰撞速度分类预测模型.该模型融合了人-车-路相互作用的痕迹特征信息,采用实际事故案例提取的可靠样本对其进行训练并应用于车速估算.     

简易安全车距和高速公路安全视距计算模型

鉴于我国在安全行车间距方面未有明确规定,文中探讨了安全车距,对车辆的碰撞过程作了合理假设,简化了车辆制动过程,建立了安全车距的计算模型。模型中考虑了附着系数在车辆制动滑移过程中的变化,对驾驶员的制动反应时间和制动器作用时间做了合理设置,得出了不同路况、不同车速下的安全车距。最后对模型进行扩展。计算了高速公路在不同限速路段应具有的安全视距,为我国高速公路的设计提供数据参考。仿真结果与国内外数据的良好吻合验证了模型以及参数值设置的合理性。     

人车碰撞事故再现仿真结果不确定性问题研究

利用仿真软件可以充分利用事故现场信息实现对人车碰撞事故的再现分析,但这些信息通常包含不确定性。考虑这些不确定的信息对仿真结果的影响,可使所得结果更可靠、合理。针对人车碰撞事故仿真模型复杂、无显式表达式的特点,将响应面方法及试验设计方法引入到再现分析中,通过构建复杂人车事故再现模型的近似响应函数,进而结合已有不确定性分析方法研究仿真结果的不确定性问题。最后,讨论了响应面函数的选取并给出了不确定性分析的步骤。以一人车碰撞试验为例,分析了车辆碰撞行人车速的不确定性,算例结果表明,响应面方法可用于辅助分析人车碰撞事故再现仿真结果的不确定性问题。     

车辆碰撞预防辅助系统增强版介绍

正本文以奔驰S级(222车型)为例,介绍车辆碰撞预防辅助系统增强版的功能。车辆碰撞预防辅助系统增强版可持续检查与前车的安全车距,并向驾驶员发出视觉和声讯警告,提示可能与其他车辆发生的碰撞(例如追尾),在即将发生碰撞的情况下,该系统给予驾驶员有效的制动力支持,甚至在驾驶员未能及时作出反应时自动启动部分制动,从而大大降低事故风险。车辆碰撞预防辅助系统增强版在车速7~250km/h范围之间启用(图1)。     

实车碰撞车速控制系统的设计

在实车碰撞试验中，车速的准确与否直接影响试验的结果。在采用橡皮绳为动力的碰撞试验中，关键问题是准确控制车速。为了从根本上解决车速控制这一难题，提高控制精度和抗干扰能力，本文对碰撞试验中的各种车速控制方法进行简要介绍，结合清华大学汽车碰撞试验室的实际，对橡皮绳弹射车速控制系统整体方案，控制器的实现和算法进行了分析和讨论，并通过对算法进行计算仿真，选择出符合工程实际的算法。     

基于模糊逻辑的无人驾驶车纵向多滑模控制

为实现车速跟踪期望值的控制目标,研究了含有参数和外部干扰等不确定性的无人驾驶车纵向运动控制问题.采用模糊多滑模控制策略设计基于油门与制动的无人驾驶车纵向运动控制算法.该算法利用模糊逻辑调节滑模增益系数,实现了对不确定性和外部干扰的估计和补偿,并利用Lyapunov稳定性分析方法证明了所得闭环系统的稳定性.最后构造油门控制与制动控制的切换策略以保证油门执行器与制动执行器之间的平滑过渡.分析结果表明:该控制算法可克服不确定性和干扰的影响,具有高精度和强鲁棒性.     

基于数据驱动的人机混驾多车协同控制算法

针对多车协同控制系统中，传统控制算法需要准确获取系统中与驾驶员驾驶行为相关的参数以及与车辆系统动力学相关参数等问题，提出基于数据驱动的自适应动态规划控制算法。以有人与无人驾驶车辆混行的多车协同控制系统为研究对象，通过分析系统的横纵向控制模型，推导出系统状态方程，采用递推数值方法在线逼近最优解，并通过对最优反馈控制矩阵进行优化求解，得到最优控制输入。该算法简化了系统的控制输入参数，仅仅利用V2X通信获得的车辆的前轮转角以及车辆期望的纵向加速度作为控制输入，即可实现无人驾驶车辆的优化控制。基于Carsim和Simulink进行联合仿真测试验证，结果表明，该算法控制参数简单、收敛速度快、控制精度高、适应性强，能够控制无人驾驶车辆在多车系统中保持期望的车速并且与前车保持期望的车间距，同时在任意曲率道路上行驶时与车道中心线之间的横向误差趋于0。      

基于人车最终距离的碰撞车速估算模型

人车碰撞事故的仿真再现须先估算碰撞车速,而当碰撞位置未知时,基于行人抛距与车辆后制动距离的车速估算方法无法采用。但由于注意到碰撞后人、车最终距离是可测的,故本文中利用它来估算碰撞车速。基于经典力学理论和若干假设,研究了行人抛距与车辆后制动距离间的关系,并据此建立了基于人车最终距离的碰撞车速估算模型,并对模型计算结果进行各种验证。结果表明,基于人车最终距离的碰撞车速估算模型的计算结果与PC-Crash的仿真结果及文献中的试验和典型案例数据都很吻合。     

高速公路车辆防追尾碰撞系统的设计与控制研究

针对汽车追尾碰撞事故频发和事故中驾乘人员头颈部易受损伤等问题,利用激光雷达测距和机电控制相结合的技术,提出了一种车辆防追尾碰撞系统,对高位制动灯和主动式头枕进行控制。首先利用激光雷达和本车状态信息对行车环境进行预测;接着对后车分液压和气压两种制动形式进行行车安全车距的分析,推导出临界安全车距的计算公式;最后通过AT89C51单片机系统预设的程序,将实际行车间距与临界安全车距进行比较,并据此控制高位制动灯的开闭和主动式头枕控制系统的执行。所提出的方法有较好的工程实用性。     

基于OpenCV的前方车辆检测和前撞预警算法研究

针对汽车的追尾碰撞事故,提出了基于OpenCV的前方车辆检测和多信息融合预警的方法。该方法首先利用Haar-like+Gentle Adaboost实现前方车辆的快速识别,结合Kalman滤波原理跟踪车辆,实现前方车辆检测,然后基于几何模型实时计算前车与本车的横纵向距离,最后根据本车及前车车速、碰撞时间TTC、横向距离等信息与阈值进行比较,分级识别碰撞风险。试验结果表明,该检测方法平均耗时22 ms/帧,检测率达到96%,并能较准确地测量车距,实现可靠的前方避撞预警输出。     

基于车路协同的高速公路车辆碰撞预警模型

为了预防和减少高速公路碰撞事故的发生,及时向高速公路一定范围内的相关车辆提供事故预警信息,提出了一种基于车路协同的高速公路车辆碰撞事故预警模型。首先,基于4G和DSRC通信网络构建了高速公路通信场景与事故预警框架。其次,建立了高速公路环境下双车道两车相撞的事故场景,分析了车辆在高速行驶时发生碰撞的动机以及可能发生的碰撞事故类型。最后,分析了追尾碰撞与侧向碰撞发生之前两车在横向和纵向两个方向接近的全过程,探索两种碰撞事故发生的内在规律,建立潜在碰撞事故判定规则,并基于车路协同技术建立了以时间、位置、速度、车间距以及制动距离为参数的车辆追尾碰撞预警模型与车辆侧向碰撞预警模型。针对实车场地试验对碰撞事故测试成本高难度大等问题,基于Veins仿真平台搭建了具备4G和DSRC异构通信网络环境的高速公路车联网仿真场景,对两种事故预警模型的性能进行测试。测试结果表明,在车速低于120 km/h的情况下,通过潜在碰撞事故判定得到预警结果,并给相关车辆发送事故预警消息广播,能有效避免追尾碰撞和侧向碰撞的发生。     

考虑预碰撞时间的自动紧急制动系统分层控制策略研究

为提升汽车的主动安全,对车辆自动紧急制动系统控制策略进行研究。利用分层控制的思想对控制策略进行建模,上层控制器为对车辆制动减速度进行决策的预碰撞时间模型,根据汽车追尾事故深度调查的驾驶员紧急制动数据分析制动系统的制动减速度,在考虑舒适性的条件下确定预碰撞时间阈值。下层控制器按照上层控制器输出的制动减速度,分析车辆轮胎模型和制动系统的关系,通过PID控制调节制动压力对车辆进行控制。在安全评价规程标准工况下验证控制策略的可靠性,通过追尾事故场景的重建来验证控制策略的有效性。仿真结果表明:设计的控制策略在相对车速65km/h以内时能有效避撞,而高于65km/h时能最大程度地降低碰撞车速,减小伤害。     

智能无人车纵向运动控制方法研究

为解决智能无人车对期望车速的跟踪问题,本文针对无人车的纵向运动控制系统进行了研究,分别设计了驱动控制器、制动控制器以及两者间的切换逻辑。其中,驱动控制采用单神经元PSD控制策略,制动控制则采用增量式PID控制策略。最后,通过Carsim/Simulink联合仿真对设计的纵向运动控制系统进行测试。结果表明,设计的纵向运动控制系统能够有效跟踪期望车速,且将误差保持在较小范围内。     

车-车协同下无人驾驶车辆的换道汇入控制方法

多车协同驾驶是智能车路系统领域的研究热点之一,可有效降低道路交通控制管理的复杂程度,减少环境污染的同时保障道路交通安全。基于多车协同驾驶控制结构,提出了一种无人驾驶车辆换道汇入的驾驶模型及策略,系统分析了多车协同运行状态的稳定条件。在综合分析无人驾驶车辆换道汇入的协作准则、安全性评估后,基于高阶多项式方法,结合车辆运行特性,通过引入乘坐舒适性的指标函数,设计得到无人驾驶车辆换道汇入的有效运动轨迹。通过研究汇入车辆与车队中汇入点前、后各车辆的运动关系,详细分析车辆发生碰撞的类型和影响因素,给出避免碰撞的条件准则,从而确保无人驾驶车辆汇入过程中多车行驶的安全性和稳定性。基于车辆运动学建立车辆位置误差模型,结合系统大范围渐进稳定的条件,选取线速度和角速度作为输入,应用李雅普诺夫稳定性理论和Backstepping非线性控制算法,设计了无人驾驶车辆换道汇入后的路径跟踪控制器。仿真试验和实车试验结果表明：所设计的换道汇入路径是可行、安全的,控制器具有良好的跟踪效果,纵向和横向的距离误差在15 cm以内,方向偏差的相对误差在10%以内。研究结果为智能车路系统中的多车状态变迁与协同驾驶研究提供了参考,可服务于未来道路交通安全设计和评价。     

高速公路弯坡组合路段载重车最小安全车距模型

为降低高速公路弯坡组合路段载重车追尾碰撞风险,通过研究不同平纵组合下高速公路弯坡类型,界定弯坡组合路段参数范围,选取具有较强代表性的车型,针对现有最小安全车距模型的缺陷,建立基于载重车制动减速系统且满足驾驶人驾驶行为特性的弯坡组合路段安全车距计算模型并对其参数进行标定;利用载重车仿真软件TruckSim 2016建立弯坡段双车跟驰模型,分析小半径平曲线下载重车爬坡与下坡行车状态时车辆滑移率、行驶速度、车间距等指标,验证该最小安全车距模型的有效性。     

确保恰当车距防止追尾事故

追尾事故通常发生在两车之间,但也会引起多车之间的连续碰撞.在高速公路上一旦发生追尾事故,通常是恶性的多车连环相撞,所造成的人身与经济损失都极为惨重.     

人车碰撞事故仿真与行人保护研究

基于PC-Crash软件建立了行人汽车碰撞模型.综合考虑人车碰撞过程中行人身高、步行速度、车速、人车碰撞位置等因素及其统计特征,利用Matlab软件随机生成行人与汽车碰撞工况作为PC-Crash行人汽车碰撞模型输入,进行了大量的仿真,总结出事故发生后人体头部与车体前部碰撞点的分布规律,为汽车在行人保护设计方面提供参考.