无人驾驶车辆解耦混合运动规划方法研究

高速公路无人驾驶车辆运动规划要充分考虑车辆的动力学特性和道路环境构成的复杂约束,优先确保车辆的无碰撞行驶轨迹,同时算法实时性比常速情况下要求更高,要充分考虑计算的复杂性。提出一种可生成横纵向最优解逼近群的解耦增强混合运动规划方法,引入Frent坐标系将运动规划问题进行横纵向解耦,在横向偏移规划中融合数值优化和多项式规划算法,在纵向速度规划中融合围绕速度和围绕避障规划算法,解耦规划完成后使用代价函数和碰撞检测方法对生成的轨迹群进行评估和选择。搭建Apollo-LGsvl无人驾驶联合仿真测试平台,对所提出的运动规划方法进行仿真验证。结果表明,提出的横纵向解耦增强混合运动规划算法在高速公路各工况中所生成的运动轨迹能够有效避免车辆发生碰撞,其横向偏移和纵向速度均能满足二阶平滑,最大横向加速度、最大纵向加速度、最大纵向jerk等满足动力学约束。该方法有效减少了最优解逼近群内的轨迹数量,使轨迹评估阶段计算复杂度降低了46%,证明提出的方法具备一定的应用价值。     

基于状态空间采样的高速公路智能网联车辆轨迹动态规划

为实现智能网联车辆在高速公路动态行车环境下的轨迹实时规划，提出一种基于状态空间采样的轨迹动态规划方法。首先，以安全性为原则选取主车当前行驶的理想车道。基于Frenet坐标与笛卡尔坐标的转换关系，建立车辆运动横、纵向解耦的独立积分系统。将高速公路常见的行驶状态分为车道保持与定速巡航、变道以及前车跟随3类，预测主车行驶车道并针对3类行驶状态分别设计轨迹终端的目标配置方法。然后，利用多项式函数生成连接初始配置和目标配置的多条待选轨迹。构建考虑轨迹偏离理想车道程度、始末速度变化、规划周期和轨迹舒适性的综合损失函数，结合速度、加速度、曲率检查来评价各条待选轨迹的成本并进行排序。最后，预测车辆的横、纵向运动轨迹并构建一种胶囊形的车辆虚拟安全边界，通过碰撞检测，确定主车的最优轨迹，设置动态规划触发条件及时更新最优轨迹并避免过度规划浪费资源。研究结果表明：提出的算法能满足高速公路场景的动态规划需求；通过对轨迹规划周期、虚拟安全边界、动态规划时间间隔等关键参数的分析与优化，主车的横摆角速度范围稳定在-0.1~0.15 (°)·s^-1，横向加速度范围稳定在-0.16~0.32 m·s^-2，跟踪参考轨迹的最大误差不超过0.022 m，提出的算法能规划出具有高安全性、稳定性和舒适性的轨迹。     

基于时-空注意力机制的车辆轨迹预测

城市交通环境中车辆的驾驶行为随机性较高，且驾驶人驾驶风格迥异。为了解决复杂交通环境下车辆行驶轨迹难以精确预测的问题，在社会生成对抗网络(Social GAN)的基础上，考虑车辆的行驶速度、加速度、航向角等行驶状态参数和形状尺寸，建立车辆间交互影响力场模型，提出一种基于时-空注意力机制的车辆轨迹预测算法(SIA-GAN)。根据受到场景中其他车辆交互影响力的大小赋予其他车辆不同的空间注意力权重因子，重点关注对自车行驶影响较大的车辆信息，并结合时间注意力机制挖掘自身车辆对观测时段内历史轨迹特征向量的时间依赖性，得到车辆预测轨迹。为验证所提算法的有效性，在开源数据集上对算法进行迭代训练，并与LSTM、Social LSTM、Social GAN三种轨迹预测算法进行对比分析。研究结果表明：SIA-GAN不仅在训练时的收敛速度上有较大提升，且与现有其他轨迹预测算法相比在平均位移误差、最终位移误差、平均速度误差、平均航向角误差等评价指标均有大幅下降，预测3.2 s时各项指标平均降低了51.25%、60.1%、37.84%、13.75%;预测4.8 s时各项指标平均降低了52.78%、61.47%、3...     

城市郊区道路跟车条件下智能网联汽车速度规划

随着智能网联汽车技术的快速发展，跟车行驶控制能够有效实现车辆智能跟随及快速高效队列行驶。针对城市郊区道路条件下的智能网联汽车速度规划问题，以提高车辆的燃油经济性、舒适性及安全性为目的，基于跟车速度限幅和车辆动力系统信息，设计了基于初值优化的序列二次规划算法(Sequential Quadratic Programming, SQP),实时求解获取车辆跟车过程中的最优速度轨迹。首先，在车联网环境下，基于车车(Vehicle to Vehicle, V2V)通信及车辆与交通设施(Vehicle to Infrastructure, V2I)通信技术实时获取前方车辆的速度、加速度及位置等行驶信息并实时采集道路交通信息；然后，为减少车辆动态能耗损失和减小所需牵引力，并在规定的时间段内完成相应的行驶路程，利用采集到的前车行驶信息，采用基于初值优化的SQP算法对最优目标车速进行求解；此外，基于周边动态的道路交通场景，考虑边界约束条件，采用滚动时域的方法实现目标车辆速度在每个采样时刻的在线滚动优化，保证目标车辆节能安全地跟车行驶；最后，通过仿真验证了该算法的有效性和实时性。研究结果表明：基于初值优化...     

改进人工势场法的避障轨迹规划

避障轨迹规划是无人驾驶技术栈中不可或缺的一环,关系到无人驾驶车辆在道路上行驶时的安全性。文章主要研究基于人工势场法的轨迹规划方法,针对该方法中的局部最优及目标不可达的固有缺陷,考虑到在结构化道路上行驶的车辆纵向的变化能力远大于横向。提出了基于Frenet坐标系的势场分布改进方法,将势场沿横向按比例缩放,避免了自车在进行借道绕行时由于多重势场的叠加而产生的路径抖动甚至规划失败。针对局部最优问题,建立了基于安全走廊的逃逸轨迹规划方法。当自车陷入目标不可达情况时,通过动态调整势场引导自车规划出最优方案。最后,在不同交通场景下对提出的改进方案进行了仿真验证,仿真结果表明,提出的方案能够有效提升人工势场法的性能。     

基于高精地图的物流配送车路径规划与跟踪控制

为了解决园区等场景下无人车多途经点配送问题,提出了一种基于矢量化高精地图的车道级全局路径规划、生成和跟踪控制方法。考虑配送车往返途经点顺序对行驶路径总长度的影响,基于高精地图采用A*算法计算各配送点间的最优路径,在此基础上,利用动态规划算法求解经过多个配送点的全局最优路径。应用贝塞尔曲线对规划的路径进行平滑,并根据道路曲率设定不同路径处的参考行驶速度,进而生成车道级的可用于跟踪的目标轨迹。利用车辆二自由度模型设计模型预测控制器进行轨迹跟踪,实现低速物流配送车的自主控制。在 CarSim/Prescan/Simulink联合仿真平台和实车平台上对提出的规划控制方法进行了试验。结果表明,相比传统的依据最近配送点策略确定的路径,所提出的方法搜索出的路径长度平均缩短了 6.15%。所设计的轨迹跟踪控制器能确保配送试验车与目标轨迹的横向偏差在 0.25 m 以内,航向角偏差在5°以内。     

基于分段优化的车辆换道避障轨迹规划

为提高复杂道路场景下智能车辆换道避障的安全性和舒适性，提出了一种基于分段优化的智能车辆换道避障轨迹规划方法。首先考虑多种换道可能，根据本车状态和多个采样点生成基于五次多项式的候选y-x曲线簇和x-t曲线簇；其次基于指数函数设计了一种障碍风险评价函数，并结合轨迹平顺性、利他性和行驶效率等构建了综合评价体系，选取出最优参考轨迹，为智能车辆换道避障提供方向和速度的参考，以防止轨迹优化时陷入局部最优；为适应障碍物运动状态时变的特点，以参考轨迹为引导，构建分段五次多项式y-x曲线和x-t曲线，并考虑与障碍车辆的碰撞风险建立了优化目标函数，将轨迹优化问题转换成带约束的非线性规划问题，通过外点法求出最优轨迹。最后基于MATLAB平台进行了仿真验证，结果表明，所提出的轨迹规划方法在满足换道平顺、舒适要求的基础上提高了车辆的环境适应性和避障调整能力。     

基于双视角学习原理的交通视频车辆事件鲁棒检测

提出了1种基于双视角学习原理的高速公路交通视频车辆事件鲁棒检测算法.针对道路交通结构化特点提出了分车道外极面图(Epipolar Plane Image,简称 EPI),以此反映交通断面车流整体特征.基于双视角学习原理,融合现有广泛应用的反映车辆独立行为的行驶轨迹特征,实现高速公路车辆事件鲁棒检测.针对多种典型车辆事件(包括交通拥堵,车辆逆行,车辆违规停车,交通事故等),本文算法总体检测率为94.09%,误检率为4.51%,漏检率为1.40%,其性能与传统单视角方法比较有较大的提高.      

基于参考线优化算法的智能车辆变道研究

参考线、轨迹规划与横向控制是智能车辆的重要组成部分。智能车辆的行驶需要优良的参考线作为行驶基准,参考线需满足平滑性与紧凑性要求,车辆的变道需要轨迹规划与横向控制。文章提出平滑算法与紧凑算法,对参考线的平滑性与紧凑性进行优化。在轨迹规划与横向控制方面,文章采用五次多项式曲线进行轨迹规划,线性二次型调节器（LQR）进行变道的横向控制;最终通过软件CarSim与Simulink的仿真验证。结果表明,车辆变道的跟踪效果优良,验证算法的可行性与优越性。     

城市平面交叉口左转车辆规避效应特性

城市道路交叉口交通隔离栏侵入内侧车道建筑限界,导致车辆横向偏移,增加行车风险。为了解城市平面交叉口交通隔离栏对左转车辆规避行为的影响,通过无人机采集3个设有交通隔离栏的平面交叉口车辆视频,提取车辆轨迹、速度、加速度等参数。分析交叉口出口不同车道车辆偏移和速度的分布特性,研究左转车辆规避特性。结果表明：(1)两侧车道上行驶的车辆更倾向于向中间车道偏移,中间车道行驶轨迹则较为稳定;(2)20 m的行程可供驾驶人稳定行驶方向,保持与交通隔离栏的安全横向距离;(3)左侧车道上85%以上车辆远离交通隔离栏行驶,平均偏移距离为0.278 m;右侧车道上60%左右车辆远离右侧行驶,平均偏移距离为0.116 m。(4)左转车辆在出口不同车道的速度分布存在显著差异,其中左侧车道和右侧车道上左转车辆速度分布峰值、横向加速度均值、纵向加速度均值均小于中间车道。以此提出城市道路交叉口的改善方法：(1)增加中分带宽度,提升路侧净距,实现左侧车道名义路权宽度与实际路权宽度一致;(2)增大硬质设施与驾驶人的横向距离;(3)开口段硬质设施优化为柔性,减弱设施心理冲击,降低驾驶负荷;(4)增设路面导流线和反光设施,保证...     

A path-following driver–vehicle model with neuromuscular dynamics,including measured and simulated responses to a step in steering angle overlay

An existing driver–vehicle model with neuromuscular dynamics is improved in the areas of cognitive delay, intrinsic muscle dynamics and alpha–gamma co-activation. The model is used to investigate the influence of steering torque feedback and neuromuscular dynamics on the vehicle response to lateral force disturbances. When steering torque feedback is present, it is found that the longitudinal position of the lateral disturbance has a significant influence on whether the driver’s reflex response reinforces or attenuates the effect of the disturbance. The response to angle and torque overlay inputs to the steering system is also investigated. The presence of the steering torque feedback reduced the disturbing effect of torque overlay and angle overlay inputs. Reflex action reduced the disturbing effect of a torque overlay input, but increased the disturbing effect of an angle overlay input. Experiments on a driving simulator showed that measured handwheel angle response to an angle overlay input was consistent with the response predicted by the model with reflex action. However, there was significant intra- and inter-subject variability. The results highlight the significance of a driver’s neuromuscular dynamics in determining the vehicle response to disturbances.     

预应力曲线箱梁和异形箱梁的研究

近年来 ,国内外学者对曲线箱梁和异形箱梁的静力分析理论和计算方法作过大量的研究 ,但这些理论和方法在某种程度上都存在着一定的局限性 ,特别是在实际设计工作中 ,运用起来不能得心应手。为此本文在综合前人已取得经验下 ,针对桥梁结构设计中分析曲线箱梁、异形箱梁 ,经常遇到的难题进行了研究 ,建立一个较为完善的理论和方法 ,编制了等参元空间分析程序。在实际工程中进行实桥试验 ,验证了本文理论和方法的正确性。本文的研究工作更准确描述了箱梁的荷载响应 ,为设计人员提供直观的设计依据。对曲线箱梁和异形箱梁受力特性有了更一步的理解 ,并提出了新的见解     

沥青玛蹄脂碎石混合料路面(SMA)的应用和施工技术

SMA是沥青码蹄脂碎石(Stone Matrix Asphal)的缩写,是一种以沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料,以及较多的填料(矿粉)组成的沥青玛蹄脂,填充于间断级配粗集料骨架间隙中组成一体所形成的沥青混合料,简称SMA。该文介绍了SMA在上海的应用及其施工技术。     

混凝土施工中裂缝的防治措施及处理办法

混凝土的推广使用已有一个世纪,目前在现代工程建设中仍占有重要的地位。而在今天,混凝土的裂缝较为普遍,在桥梁工程中裂缝几乎无所不在,尽管我们在施工中采取各种各样的措施,但收效甚微,裂缝仍然时有出现。该文指出,究其原因,人们对混凝土温度变化所产生的应力注意不够是其中之一,尤其是大体积混凝土。对此,温度应力与温度控制具有重要的意义。     

Analysis of the capabilities of a two-stage turbocharging system to fulfil the US2007 anti-pollution directive for heavy duty diesel engines

This article presents a two-stage turbocharged heavy-duty diesel (HDD) engine designed to fulfil the US2007 anti-pollution directive. This directive imposes very restrictive limits on the NOx and particle emissions of HDD engines. In this work, the possibility of combining particle traps in the exhaust line to reduce soot emissions with very high EGR rates to reduce NOx emissions is considered. This new generation engine implements two-stage turbocharging in order to improve the bsfc when the engine is working on steady conditions as well as to optimize the engine transient response. After carrying out the tests, the results were analyzed and the engine settings were adjusted to maximise its behaviour and minimise pollutant emissions. NOx and soot emission peaks were also analyzed at engine transient conditions in order to keep them under certain levels, and thus maintain the overall pollutant emissions to a level that is as low as possible. In summary, a double-stage turbocharging configuration can greatly improve engine driveability (between 23% and 36% depending on engine speed), while reducing NOx emissions during transient evolution without increasing opacity peaks beyond the stated limits.     

发动机采用BOOST建模和与CRUISE联合仿真的研究

利用AVL公司开发的BOOST软件可宏观地描述发动机的热力学过程且优化发动机的性能,而AVL的CRUISE软件可调用BOOST建立的发动机模型.在进行道路循环工况的仿真时,须对发动机全部工况点进行准确的标定.文中采用BOOST开发了发动机的仿真模型.通过调整节气门开度和燃烧模型参数,标定了发动机在多个转速和负荷点的转矩、功率和油耗,较好地模拟了发动机的动力性和经济性.最后基于ECE循环工况,将此模型与CRUISE进行联合仿真,分析了发动机瞬态工况的动力性、油耗和NO_x排放等参数.     

新一代同步器开发与应用

随着用户对车辆驾驶舒适性要求的不断提高,国内重型商用车辆对全同步器型变速箱的需求迅速增长,有必要开发适合重型卡车变速箱恶劣工况的高性能同步器。设计人员从结构设计和材料选型2方面着手,设计了具有专利结构的钢环碳纤维摩擦材料同步器。工艺人员解决了制造过程中的技术难点,建成了高标准的同步器生产线。新一代同步器针对重型卡车变速箱恶劣工况而设计,在市场上获得了很大的成功。     

超薄磨耗层沥青混合料的应用研究

该文从研究超薄磨耗层的级配的选择入手,简单分析了超薄磨耗层的结构特点和强度形成机理,给出了几种国内外常用的超薄磨耗层级配范围,并提出了将SAC-10做为其研究的设计级配。在研究超薄磨耗层沥青混合料配合比设计的基础上,通过对SAC-10沥青混合料的马歇尔试验,确定了该沥青混合料的矿料级配和最佳沥青含量。最后采用车辙试验、浸水马歇尔和冻融劈裂试验及小梁弯曲试验等一系列试验,检测超薄磨耗层沥青混合料的各项路用性能,为在实际工程中的应用提供理论依据。     

基于DDS技术的发动机爆震信号仿真研究

基于直接数字频率合成(DDS)技术,通过设计相应的硬件电路来模拟发动机的爆震信号,在发动机平均值模型的基础上添加改进的双区燃烧模型,用以计算分析缸内燃烧过程,进而预测、判断爆震,并以爆震等级强弱等信息作为模型的输出量,最终驱动硬件电路产生信号。对信号的发生及处理过程作了针对性的研究。试验结果表明,模拟信号的幅值、频率等参数均可调,实时性满足系统的要求。