网联车辆协同编队控制系统研究

为改善车辆编队行驶的稳定性、安全性和舒适性,本文中基于车车通信构建了多车协同编队控制系统。该系统采用了基于非线性车距控制的驾驶行为决策模型,并充分考虑了实际通信延时对系统的影响。针对车辆编队控制的稳定性,分析了各控制器参数的约束边界及其变化对系统稳定性的综合影响。最后搭建Matlab/Simulink模型,并进行仿真,以验证头车持续扰动、紧急制动和非零初始状态3种典型工况下多车协同控制的有效性与合理性。结果表明,本文设计的车辆编队控制系统可实现车辆编队的稳定性控制,保障行驶安全性,同时避免车辆频繁加速、制动的现象,在一定程度上提高了行驶舒适性。     

智能网联车辆队列紧急工况控制策略设计

目前针对紧急工况的智能网联车辆队列控制研究较为欠缺，为了解决高速公路车辆队列在紧急工况下安全、稳定控制问题，本文针对队列紧急制动、他车插入队列这两种紧急工况开展控制策略研究。首先，建立控制系统分层架构，由策略层和控制层组成。其中，控制层根据策略层的输出结果激活对应的车辆纵横向控制器；针对策略层，分别设计两种紧急工况的控制策略以及不同工况间的控制切换策略。最后，基于PreScan/Simulink搭建高速公路车辆队列控制联合仿真平台，设计包含多个紧急工况的复杂验证场景，完成五车队列在该场景下的仿真验证，并探讨了通信时延对控制性能的影响。仿真结果表明：该队列控制系统能保证队列在两种紧急工况下安全、稳定行驶，并可实现不同工况的切换控制。     

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。     

基于线控转向的智能驾驶车辆路径跟踪研究

针对搭载线控转向系统的智能驾驶车辆路径跟踪问题,基于汽车动力学仿真软件分析车辆转向特性,推导出横摆角速度对转向盘转角的稳态增益曲线,并获得了仿真稳态增益与理论稳态增益之间的修正系数,以此搭建单点预瞄模型和变角传动比线控转向系统模型.通过预瞄式横向运动控制与线控转向变角传动比控制相结合的方式,完成智能驾驶车辆路径跟踪控制...     

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。     

车路协同车辆编队系统研究

车辆编队是通过网络技术，使车辆彼此之间紧跟在一起行驶。设计了基于信息物理系统(cyber-physical system CPS)理论的货车编队系统的框架，利用路侧摄像头、毫米波雷达等路侧智能设备、车载OBU智能终端获取道路及车辆信息进行多源信息融合，并通过V2X通信技术进行数据传输，从而实现车、路、云协同工作。     

基于DMPC的智能汽车协同式自适应巡航控制

本文中针对单向通信拓扑的非线性车辆队列协同式自适应巡航(CACC)控制问题,提出一种保证队列稳定且满足队列各车跟随性、安全性和乘员舒适性的分布式模型预测控制(DMPC)策略。首先建立了车辆队列的动力学模型和通信拓扑结构模型,并基于队列系统的多项优化性能设计代价函数和系统约束,使队列中每一辆跟随车基于其接收到的有限信息求解一个开环局部最优问题,计算出当前时刻的最优控制量作为输入并不断重复这个过程,达到滚动优化的目的,实现车辆队列的协同式自适应巡航控制。其次通过CACC系统局部代价函数之和构建Lyapunov候选函数,证明了车辆队列系统渐进稳定性的充分条件。最后通过CarSim和Simulink联合仿真,分析了算法在理想状态下对不同形式单向通信拓扑车辆队列的控制性能;通过实车试验,验证了算法在实车条件下感知层存在抖动、底层控制存在延迟和误差时的控制性能。仿真和实车试验的结果表明,本文提出的控制策略能使队列车辆实现各项优化性能,同时对外部干扰有较好的鲁棒性。     

车辆自动驾驶系统纵向和横向运动综合控制

为提高车辆自动驾驶系统的运动性能,基于模糊逻辑和滑模控制理论设计了一种车辆纵向和横向运动综合控制系统。该控制系统通过对前轮转向角度、发动机节气门开度、制动液压及主动横摆力矩进行协调控制,使车辆能够以期望速度在理想道路轨迹上行驶,并提高车辆在行驶过程中的操纵稳定性。仿真结果表明:纵向和横向运动综合控制系统能够提高车辆在不同行驶工况下的跟踪性能和运动性能,在车辆自动驾驶过程中是有效的。     

基于安全距离模型的车辆跟随控制策略研究

针对车辆协同驾驶领域中的跟随过程,建立了安全距离控制模型,采用BP神经网络PID控制策略设计了控制器,并通过MATLAB/Simulink软件进行仿真分析,将BP神经网络PID控制与传统PID控制的控制效果进行了对比,最后运用缩微环境下的智能车辆系统试验平台设计了Update算法,完成了跟随试验验证。仿真和试验结果表明,本文设计的智能控制器减小了车间距误差,提高了控制准确性,能满足车辆安全跟随行驶要求。     

基于人-车-路协同仿真的山区道路大型车辆行驶适应性分析

为提高山区道路大型车辆的行驶安全性,构建人-车-路协同仿真系统,在3条复杂山区道路上开展代表性驾驶模式的大客车和重载货车虚拟行驶试验,根据仿真输出的车辆运动学/动力学响应参量和驾驶输入量,分别进行设计符合性、车辆通过性、运行速度协调性、行驶舒适性以及驾驶负荷度等5个方面的检验分析。结果表明:通过以上分析能确定危险位置的临界安全速度、超长货车通过急弯时的越出宽度和越出位置、不协调的线形单元以及行驶舒适度和驾驶负荷度较差的位置,进而可以实施靶向性的几何参数改进,增加山区公路与大型车辆之间的适应性,最终达到提高山区公路设计质量和安全性的目的。     

基于V2X和自动驾驶HIL联调的仿真系统开发

随着智能网联汽车的快速发展,车用无线通信（V2X）技术在智能交通领域发挥着越来越重要的作用,因此行业内对 V2X 和自动驾驶相关的硬件在环（HIL）融合测试需求也越来越高。由于 V2X HIL 系统与自动驾驶 HIL 系统两者相互独立,在实际应用中尚缺少对两者相关应用场景及功能进行全链路的闭环仿真测试系统。基于 dSPACE 平台 HIL 仿真系统及V2X HIL 系统的联调过程,搭建了一套能够同时验证蜂窝车联网（C-V2X）通信功能和单车智能感知功能的 HIL 联调仿真测试系统。测试结果表明：通过对 V2X 应用场景的仿真,该系统能够正确实现对单车智能驾驶功能测试、V2X 被测算法的验证及预警功能显示,由此验证了联合仿真平台的有效性。     

无人驾驶汽车编队雾天主动拯救系统

为减少雾天公路上由于有人驾驶汽车车速过高引发的交通事故,为无人驾驶汽车编队设计了一种主动拯救系统。当系统检测到编队附近有人驾驶汽车车速过高且前方有障碍物时,它能控制编队通过变道和队形变换形成编队屏障,迫使有人驾驶汽车在碰撞前降低车速而避免碰撞事故。为验证所提出的主动拯救系统的有效性,设计了两组仿真进行了对比。仿真结果表明,所设计的系统能有效降低有人驾驶车辆在雾天的碰撞事故。     

基于纵侧向动力学控制的智能变道辅助系统

智能汽车驾驶作为一项代表性的高新技术集成载体,能够提高车辆行驶安全性并减轻驾驶员操作负担,并且能够有效缓解交通拥堵压力。由于我国道路环境复杂多变,驾驶员经常采取超车变道操作,使得机动车超车变道的安全问题尤为严峻。为此,辅助驾驶员安全地完成超车变道过程,提出了基于纵侧向动力学控制的智能变道辅助系统,以车辆实际速度与目标速度为参数,设计具有滑模控制特性的控制器。仿真结果与硬件在环台架测试结果表明,基于纵侧向动力学控制的智能变道辅助系统能够较为有效地提高驾驶安全性,减轻驾驶员操作负担。     

智能网联卡车编队领航车驾驶人驾驶能力需求综述

智能网联卡车编队在减少人力成本、节省燃料消耗、提高运输效率等方面具有较大优势,是未来货物运输发展的新趋势。领航车驾驶人作为在智能化和网联化背景下出现的新兴角色,对于保障智能网联卡车编队安全平稳运行至关重要。通过对大量文献、标准规范以及企业调研结果的系统梳理,综述了智能网联卡车编队领航车驾驶人驾驶能力需求研究现状。首先,介绍了卡车编队系统架构、自动化分级标准和驾驶模式等智能网联卡车编队概况。然后,归纳了卡车编队行驶场景的组成要素种类,总结了超出车辆设计运行范围的边界场景,以此为基础分析了各边界场景下领航车驾驶人的能力需求。其次,论述了卡车编队不同功能对应领航车驾驶人的作用和职责。最后,以传统卡车驾驶人和自动驾驶卡车安全员的基本驾驶能力需求为基准,结合边界场景和编队功能对应的特殊驾驶能力需求,汇总获得卡车编队领航车驾驶人在理论知识、实操技能和生心理状态方面的需求,并对比分析了不同驾驶阶段下驾驶人能力需求差异。综述结果有助于更加科学合理地开展智能网联卡车编队领航车驾驶人的遴选、培训和考核。     

人机共驾车辆路径跟踪集成控制策略

针对人机共驾车辆路径跟踪控制精度和车辆稳定性难以有效保障的问题,提出一种集成控制策略,包括主动前轮转向系统（AFS）可变传动比曲线和基于模型预测控制（MPC）的路径跟踪控制器。针对稳定性控制,构建考虑路面附着条件和车速的AFS可变传动比函数,用于保证车辆路径跟踪过程中的安全性和横向稳定性;针对路径跟踪控制,设计基于MPC的路径跟踪控制器,用于跟踪目标路径;搭建了基于Carsim/Matlab的联合仿真平台并进行仿真验证。结果表明：集成控制策略可以有效改善人机共驾车辆的操作稳定性,显著提高了车辆的跟踪性能,削弱了驾驶员驾驶状态波动对车辆行驶安全的影响。     

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。     

智能车辆队列行驶控制研究

<正>本文介绍了利用车辆间的无线通信共享GPS修正信息,并采用实时动态差分法(RTK)-GPS对车辆队列行驶进行控制。采用车载GPS观测信息进行研究在ITS(智能交通系统)方面历经数多年,尤其是AVSS(先进的车辆控制与安全系统)可以获取GPS观测信息应用于汽车自动驾驶,效果非常好。     

基于非线性模型预测控制的车辆纵向队列协调控制

本文中针对基于分层控制结构的车辆队列上、下层控制缺少联系的问题,提出了车辆队列跟驰与个体车辆动力学稳定性协调控制的思路,其基本思想是在保证队列中个体车辆安全稳定行驶的同时,尽可能实现队列跟驰控制的目标。基于非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control,NMPC)方法设计了车辆队列协调控制方案,设计了包括跟驰间距误差、跟驰速度误差以及车速与车轮圆周速度差3个子目标的优化目标函数,将队列跟驰与车辆动力学稳定性的协调控制转化为约束优化控制问题;基于序列二次规划(sequential quadratic programming,SQP)方法进行求解,得到车辆前、后轴的制动/驱动力矩来实现上层决策输出的期望跟驰加速度。基于由3车辆组成的非线性队列模型对控制方案进行了仿真分析,结果表明,所提出的基于NMPC的车辆队列协调控制策略可以在大范围操纵工况下,在保证车辆安全稳定行驶的基础上实现队列的跟驰控制。     

公路列车的体系框架与关键技术

环保、安全是交通运输领域备受关注的两大重要问题,智能交通系统(ITS)是解决这两大问题的一种有效方法。公路列车(Road Train)系统作为车用自组织网络(VANETs)在ITS领域的一个特殊应用,通过车车协同,整个公路列车队中,除头车由驾驶员驾驶,其他车辆都受头车发送的控制数据控制其自动驾驶。该系统集成了微电子技术、网络通信技术、多传感器集成技术以及车辆自动控制技术,旨在提高交通运输的安全性以及减少其所带来的环境污染,同时增加驾驶舒适性,其核心思想是通过车车通信的方式实现车辆之间的列队协同列队行驶。首先介绍了公路列车系统的概念,分析了公路列车系统的优点,提出了公路列车系统的体系框架结构,深入讨论了公路列车系统中所包含的关键技术,最后对公路列车系统进行了总结。     

大众车系电子稳定程序及其检修

电子稳定程序（Electronic Stability Program,即ESP）,属于车辆的主动安全技术,也称为动态驾驶控制系统。实质上,它是一个防滑系统,使车辆始终保持在惯性力和行驶方向一致的状态,防止车辆因侧滑而发生意外事故,降低在事故中发生侧面碰撞的几率。ESP能在车辆的行驶过程中识别出车辆的不正常行驶状态,如转向不足和转向过度等,然后通过协调相关系统的工作使车辆回到正常行驶状态。这些相关系统主要为ABS（防抱死制动系统）、EBD（电子制动力分配系统）、EDL（电子差速锁定）系统、TCS（牵引力控制系统）、EBC（电子制动控制）系统和BAS（电子制动助力系统）等。