基于变权重系数的分布式驱动无人车轨迹跟踪

为了提高分布式无人车轨迹跟踪的精度，提出了基于自主与差动协调转向控制的轨迹跟踪方法。首先，在车辆三自由度模型基础上，基于模型预测控制（MPC）实时计算前轮转角以控制车辆进行自主转向轨迹跟踪。在此过程中，为了提高自主转向下车辆的轨迹跟踪精度与行驶的稳定性，考虑多种因素，利用经验公式及神经网络控制对MPC的预瞄步数和预瞄步长进行多参数调整，实现预瞄时间的自适应控制。其次，在恒转矩需求的情况下，以轨迹偏差为PID控制器的输入及左右轮毂电机转矩为输出进行差动转向控制，实现了差动转向下的轨迹跟踪控制。然后，通过设置权重系数的方法将自主与差动转向相结合。考虑到车辆横纵向动力学因素，采用模糊控制及经验公式对权重系数进行了调整，从而在提高车辆转向灵活性与轨迹跟踪效果的同时保证车辆行驶的稳定性。CarSim与Simulink联合仿真以及实车试验结果表明：与自主转向轨迹跟踪相比，采用变权重系数的协调控制可以在不同的工况下提高车辆的转向灵活性与轨迹跟踪的精度，轨迹跟踪偏差的均方根值改善率达到了11%。所提出的协调转向控制方法可为分布式驱动车辆转向灵活性的提高及轨迹跟踪精度的改善提供一种新的思路。     

基于毫米波雷达组群的全域车辆轨迹检测技术方法

高精度车辆轨迹数据对于高速公路交通管理和智慧服务具有非常重要的研究及应用价值，然而现有的车辆轨迹感知技术难以获得全域全时车辆轨迹数据。为此，提出一种基于毫米波雷达的全域车辆轨迹跟踪技术方法，该方法包括：雷达原始数据获取及适配、轨迹数据清洗及降噪、道路线形感知及还原、车辆轨迹匹配及拼接。其中，雷达原始数据获取及适配通过构建雷达帧数据适配表将雷达数据格式标准化，并通过构建的轨迹可信度评价指标K，剔除镜像车辆轨迹数据，进而基于历史行车轨迹的统计学特征，采用聚类方法还原道路线形，最终通过雷达群组间车辆轨迹特征分析及匹配拼接，实现设备内部及跨设备对车辆轨迹的持续跟踪。利用载波相位差分技术(Real-time Kinematic, RTK)和基于无人机航拍视频定位技术分别对单车及多车轨迹跟踪精度进行检验。研究结果表明：在单目标跟踪状态下，系统的纬度偏差均值为-0.284 m，经度偏差均值为-0.352 m，纬度误差均值为0.712 m，经度误差均值为0.539 m；在多目标跟踪状态下，系统丢车率约为8%，轨迹定位与真实位置偏差均值为0.990 m，具备良好的轨迹跟踪精度。该方法为未来从更加宏观的范围内研究个体驾驶行为风险转移分析、微观水平的驾驶风险的时空演化提供了数据支撑。     

基于多参数自适应优化的智能车轨迹跟踪

为了在不同工况中，同时兼顾轨迹跟踪算法的跟踪精度，计算速度与车辆稳定性，提出基于不同车速和路面附着系数的参数自适应MPC算法。在线性时变MPC的基础上增加车辆稳定性控制，并基于路面附着系数设计2种控制策略：在高附着系数路面，针对不同车速优化预测时域与控制时域；在低附着系数路面，开启车辆稳定性控制并基于改进粒子群算法优化权重参数。2种策略在保证跟踪精度与车辆稳定性的基础上提高计算速度。设计基于前馈神经网络的路面识别算法从而为多参数自适应轨迹跟踪算法识别所在道路的路面附着系数，利用CarSim-Simulink平台进行联合仿真。研究结果表明：路面识别算法的平均绝对百分比误差为12.77%,足够满足多参数自适应轨迹跟踪算法的需求；相较于传统线性时变MPC跟踪算法，低速工况下参数自适应轨迹跟踪算法在高附着系数和低附着系数的路面上，横向平均绝对误差分别降低了20.7%和24.6%;高速工况下横向平均绝对误差分别降低了66.2%和50.7%;综合所有试验，算法的计算时间减少了40.2%;在保障车辆稳定性的同时降低算法的计算时间。研究成果针对不同车速与附着系数对轨迹跟踪算法参数进行优化，利用自适应预...     

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。     

钢筋混凝土肋拱二阶弯矩计算新方法研究

肋拱受力是一个过程,在这一过程的不同阶段,二阶效应产生的附加内力和变形是不同的,相应的偏心矩增大系数也是不一样的。从广义上讲,偏心距增大系数或弯矩增大系数表示的是肋拱的二阶效应过程。文章针对现行设计规范中η-l₀法在设计肋拱桥时存在的问题,参考框架结构中杆件计算长度改进方法,在肋拱的二阶效应分析中提出了当量长度（可表示为l_e）的概念,将η-l₀法改进为η-l_e法。     

基于微结构量化的含渐变带黄土各向异性特征研究

黄土层间界面稳定性问题突出，天然黄土层之间的交界面呈现渐变过渡形式。为研究黄土渐变带及相邻两土层的各向异性特征，以含黄土层、古土壤层以及两者之间渐变带的早更新世(Q₁)黄土为例，通过扫描电镜(SEM)获取各土层不同方向上的微观图像。对图像进行二值化处理，计算形状系数F、形态分维数D、概率熵H_m及定向频率P_i(α)等微观结构参数，分析3种典型土层在微观结构上的各向异性。此外，通过三轴压缩试验获得各土层不同方向上的抗剪强度参数，将微观结构参数和抗剪强度参数相结合，探究了两者之间的联系，揭示含渐变带Q₁黄土的各向异性差异表现。结果表明：①各土层微观结构均具有显著的各向异性，当平行于沉积方向时，孔隙和颗粒排列的定向性最好，与沉积方向45°斜交及相垂直时次之，但受风化作用影响各向异性表现程度有所差别；②当加载方向与沉积方向平行时，各土层的强度表现最高，而垂直时则最低，这种各向异性主要源于黏聚力的差异，并且会随着围压和含水率的增大而减弱；③黄土层和古土壤层的力学各向异性与内部微观结构的各向异性关系紧密，但是在渐变带土层中，这种关联性却表现较弱；④渐变带土层的力学规律性和整体强度均明显弱于上下土层，是土体力学稳定需要关注的重要层位。     

地基系数K30评价公路路基压实度研究

采用平板荷载法测量地基系数K₃₀，并与干密度ρ、车载式落锤弯沉仪（FWD）反算模量进行线性回归分析，相关系数R分别达到0.949和0.939，相关性均良好；进而采用地基系数K₃₀与灌砂法所测压实度K进行线性回归分析，相关系数R达到0.957，相关性较高。地基系数K₃₀能够直观地表征路基刚度和承载能力，且检测速度较灌砂法测压实度K更快，因而，为了保证路基的强度及变形指标，建议采用地基系数K₃₀用于砂砾公路路基压实度的评定。     

无人驾驶汽车路径跟踪控制方法拟人程度研究

无人驾驶汽车路径跟踪控制是无人驾驶汽车运动控制的核心所在,目前常用的路径跟踪模型主要以路径跟踪精度为主要控制目标,在很大程度上忽略了无人驾驶汽车的乘坐舒适性和控制的拟人程度。为了研究无人驾驶汽车路径跟踪控制算法的拟人程度并提高乘坐舒适性,基于转向几何学、汽车运动学和汽车动力学理论建立实车中常用的4种路径跟踪模型,提出以路径跟踪过程中的最大横向加速度a_ymax和方向盘转角平方和δ_w²共同表征路径跟踪模型的拟人程度和横向乘坐舒适性。基于驾驶人实车换道试验数据,建立多项式拟人换道参考路径,搭建CarSim/Simulink联合仿真模型,并对其进行不同车速下的车辆换道试验。研究结果表明：路径跟踪模型的横向循迹偏差均会随着车速的提高而增加,但都能较好实现路径跟踪;带预瞄路径跟踪模型和动力学前馈最优LQR路径跟踪模型拟人程度较好;汽车运动学路径跟踪模型的乘坐舒适性最差,方向盘修正激烈;在100 km·h^-1,a_ymax>0.7 m·s^-2,δ_w²>2.7×10³时,拟人程度最差;不带预瞄路径跟踪模型循迹精度最高,且拟人程度最高,乘坐舒适性最好,120 km·h^-1时,a_ymax ≤ 0.5 m·s^-2。     

国内隧道常用围岩分级方法的优缺点及其优化建议

介绍了三种常用的隧道围岩分级方法（RMR法、Q法和BQ法），并对比分析了各自的优缺点，针对RMR法和Q法的RQD取值，软岩中Q法的SRF取值以及BQ法的K₂，K₃修正系数取值，提出了改进方法。     

基于滑移率优化的半挂汽车列车制动力分配

为提高半挂汽车列车制动时的制动性能和横向稳定性,提出基于滑移率优化的制动力分配策略,建立关于各轴滑移率加权和的目标函数,考虑牵引车与挂车之间的相互作用,采用模糊控制方法估计当前路面附着系数,基于扩展Kalman滤波法实时估计各轴的纵向力,实时比较牵引车与挂车的纵向力来调整目标函数权重,以各轴滑移率最小为目标优化分配牵引车前轴、后轴和挂车车轴之间的制动力;并通过Simulink与TruckSim联合仿真对优化分配方案进行验证,测试干燥与湿滑路面附着情况及直线与弯道路况下的制动性能,结果表明所提出的制动力分配策略在不同制动工况下能显著改善车辆的制动性能和横向稳定性。     

机场跑道对波音727型飞机滑行的动态响应实测研究

在介绍丹佛国际机场项目的基础上,根据丹佛机场跑道实测弯沉数据,详细分析了机场跑道对波音727型飞机典型滑行事件的动力响应。对跑道实测弯沉数据的分析结果表明:飞机滑行时,横缝板边弯沉峰值较大且易出现脱空现象,跑道总沉降以地基沉降为主;板中荷载传递系数具有方向性;在板中弯沉盆反弯点内外,横向应变与纵向应变曲线凹凸方向不同;实测横向与纵向应变曲线形状随测量点至横缝的距离不同而变化。     

基于利用率和跑道占用时间的军用机场快速出口滑行道位置优化模型

现行快速出口滑行道位置确定模型常以最小跑道占用时间为唯一目标，主要应用对象为民用机场，未能有效解决多机种、多运行模式下的军用机场快速出口滑行道位置确定问题。针对这个缺陷，基于综合利用率和综合跑道占用时间这2个指标，建立了综合考虑双指标的军用机场快速出口滑行道位置优化模型。以某军用机场飞行区构型为背景，以4种飞机为对象，结合该机场2种年架次比，在不同飞机着陆滑跑距离分布概率密度函数基础上，计算了不同位置快速滑行道出口对应的利用率，在此基础上得到了快速出口滑行道综合利用率。针对利用率大于90%的快速出口滑行道，应用贪心算法迭代不同快速出口滑行道的跑道占用时间，并通过加权计算得到综合跑道占用时间。基于综合利用率和综合跑道占用时间，确定出了快速出口滑行道数量和位置，给出了建议的方案，并进一步分析了年架次比改变对快速出口滑行道位置的影响。结果表明:与仅以利用率或最小跑道占用时间为优化目标的2种传统模型相比，应用优化模型提出的快速出口滑行道设计方案，在2种年架次比下使跑道占用时间分别缩短18.42，34.82 s，效率分别提高34.2%，40.6%。      

进港飞机调度的精华自适应遗传算法设计

对进港飞机进行合理调度，是空中交通流量管理的一个重要研究内容。基于精华自适应遗传算法，实现了单跑道降落飞机调度问题的求解，在不违反飞机间隔要求的情况下合理安排飞机的降落次序，给出各飞机经过优化的着陆时间，减少总的延误成本。仿真结果表明，所提出的方法计算效率高，实用可行，明显优于FCFS算法。     

机场容量评估中仿真飞机流的设计与实现

为了提高机场及终端区容量评估的计算精度,以机场实际航班运行数据库为基础,讨论了仿真飞机流的数据构成,提出了飞机流的仿真思路、模块结构设计和仿真流程,构建了飞机流生成模型.为保证航空器运行的"单列不可超车"性和最小运行间隔要求,运用数理统计方法,确定了机头距服从移位负指数分布的假设检验,并采用素数模积式发生器和逆变法保证了仿真过程的随机性,编程实现了随机飞机流的仿真.算例仿真结果表明,此模型是可行的,实现了统计意义上机头距概率分布类型的优化,为容量仿真评估提供了较为理想且准确的仿真飞机流.     

机场复合道面PCN计算方法分析

道面等级号(PCN)作为机场道面的主要技术参数,需要机场当局向外公布,随着我国旧机场道面补强工程的实施,如何计算复合道面的PCN是机场当局普遍面临的一个技术问题。该文以我国东部某国际机场跑道加铺工程作为实例,对复合道面PCN计算方法的选择、计算参数的选取、以及PCN的计算过程进行了详细的分析,对于类似工程道面PCN的计算具有一定的参考价值。     

基于MILP的飞机滑行排序的优化

提出了飞机滑行排序的优化问题,目的是最大限度减少滑行时间,提高机场运行效率.根据飞机在机场地面的运动规律,基于确定的滑行路径,考虑滑行路线冲突,建立了该问题的混合整数规划模型.讨论了该复杂优化问题的分解方法,给出了上海浦东机场地面网络的算例,验证了所做工作的实用性.     

基于整车在环仿真的自动驾驶汽车室内快速测试平台

整车在环仿真测试方法可以安全、高效地验证复杂环境和极端工况等场景下自动驾驶汽车性能的有效性，基于此研发一种基于整车在环仿真的自动驾驶汽车室内快速测试平台，该平台由前轴可旋转式转鼓试验台、试验台测控子系统、虚拟场景自动生成子系统、虚拟传感器模拟子系统、驾驶模拟器、自动驾驶汽车和测试结果自动分析评价子系统组成。通过在试验台滚筒上独立加载转矩模拟车辆行驶阻力，可动态模拟不同的路面附着系数，同时利用坡度、侧倾和转向随动机构可模拟车辆俯仰角、侧倾角和航向角3个自由度；采用虚拟现实技术柔性集成车辆动力学模型、传感器仿真、复杂道路交通环境及测试用例仿真，模拟多种道路交通场景，并通过传感器仿真及数据融合等技术快速测试自动驾驶汽车智能感知与行为决策等性能指标。将自动驾驶汽车、虚拟仿真场景和试验台耦合构建一个闭环系统，完成了多项关键技术研发，包括：多自由度高动态试验台结构设计、虚拟测试场景自动重构方法和传感器数据模拟及注入方法，可满足在各种场景下测试自动驾驶汽车整车性能的需求。此外，为验证快速测试平台的有效性，以U-turn轨迹跟踪控制为研究实例，基于简化的车辆运动学模型和模型预测控制算法，在平台上搭建U-turn场景并对自动驾驶汽车的轨迹跟踪控制算法性能进行大量测试。结果表明：自动驾驶汽车室内快速测试平台可以真实地模拟汽车在道路上的运行工况，自动驾驶汽车在虚拟场景中的轨迹跟踪效果良好，与参考轨迹的偏差小于8%，证明了该测试平台检测方法的有效性。     

面向节油减排的平行多跑道混合运行机场停机位分配模型

针对因隔离平行运行模式与不合理跑道机位使用方案引起的航空器场面滑行排放过高的停机位分配问题，在传统停机位分配模型基础上，研究了多跑道运行模式对停机位分配方案的影响，基于空管机场2方协同运行与就近起降运行模式，研究了面向平行多跑道混合运行的停机位分配模型。通过引入航空器空中走向约束与航班接续约束，以减少采用航班横跨场面运行这个过长滑行距离的停机位分配方案。在此基础上，考虑不同机型发动机燃油流率对分配方案燃油消耗及碳排放的影响，以最小化燃油消耗为目标建立整数规划数学模型，并结合天津机场典型时段运行数据进行仿真验证。仿真结果表明:与原计划运行结果相比，优化策略的滑行距离与碳排放分别减少了11.9% 和13.3%，说明通过优化多跑道运行机场的停机位跑道使用方案可有效减少滑行距离与油耗，达到节油减排的目的。      

基于Q1黄土直剪试验的单屈服面扩展模型研究

为了准确模拟Q₁黄土直剪受力状态的硬化响应，提出单屈服面扩展模型。以典型黄土-泥岩接触面滑坡滑带土附近Q₁黄土为研究对象，通过固结排水直剪试验获得一系列硬化响应，并获得模型常数；运用MATLAB实现模型数值计算，并模拟验证试验结果；同时，对模型屈服面的敏感性进行探讨。结果显示:单屈服面扩展模型可准确描述Q₁黄土直剪硬化力学响应；Q₁黄土硬化参数为0.35～0.02；含水率和硬化参数影响屈服面大小和弯曲状态；随着含水率增加，逐渐出现较低硬化参数的屈服面，而较高硬化参数的模型屈服面逐渐消失。单屈服面扩展模型丰富了岩土接触面本构模型，并为接触面滑坡的变形预测提供了依据。     

下穿飞机跑道地铁区间隧道附加荷载计算方法

为更加准确方便地计算飞机滑行过程中对下穿飞机跑道的地铁区间隧道最不利作用位置的附加荷载值，将飞机22个轮子的最不利滑动荷载峰值作为飞机静荷载作用集中力，运用布辛奈斯克理论公式求解22个轮载作用下的地层附加应力值，分析不同埋深条件下最大竖向附加应力的分布规律和量值变化规律。根据荷载-结构法与飞机附加应力的理论解，确定下穿飞机跑道地铁区间隧道附加荷载的最不利分布模式，并通过回归分析得到飞机附加应力q1、q5的简化计算公式。最后通过数值模拟的方法验证了布辛奈斯克理论公式的适用性。研究结果表明： 1）随着隧道埋深的增大，飞机最大竖向附加应力与隧道竖向围岩压力的比值先迅速下降，随后缓慢下降，当隧道埋深大于50 m时，飞机最大竖向附加应力与竖向围岩压力的比值较小； 2）不同隧道埋深下的飞机最大竖向附加应力值点位置基本一致，位于距离飞机最后一排轮子2.1~3.3 m的中轴线上； 3）飞机附加荷载最不利分布模式为近似对称梯形分布模式，此时飞机最大竖向附加应力值点位于隧道拱顶正上方； 4）简化后的附加应力q1与隧道埋深z呈负相关关系，q5与隧道埋深z、隧道洞径D呈负相关关系。