驾驶模拟器在自动驾驶系统中的应用研究

自动驾驶车辆在实际道路上行驶之前的测试阶段是一个至关重要的环节。一个低成本、高效率以及高精度测量的自动驾驶车辆的测试方式,对于自动驾驶车辆的开发具有重要意义。将驾驶模拟器运用到研究自动驾驶车辆测试已是近年来的一个研究热点。基于虚拟驾驶场景的自动驾驶车辆的检测,通过组合虚拟驾驶场景的背景车辆、行人、交通灯、建筑、指示标牌等元素,研究将驾驶模拟器与虚拟驾驶场景的联合应用来测试自动驾驶车辆。设计了典型的交通场景,通过自动驾驶车辆和背景车辆的实时交互,研究自动驾驶车辆的各项性能指标。研究结果表明:该驾驶模拟器可以高度拟合人类驾驶体验,驾驶员通过驾驶模拟器控制背景车辆能够很好的模拟现实中的驾驶行为,对自动驾驶车辆的仿真测试起到了促进作用。     

基于车轴图谱的城市道路汽车运行轨迹特性分析

为探究城市道路行车轨迹与路侧之间的横向距离对车辆运行的影响,提高驾驶员行车安全,在某市滨海路进行汽车运行轨迹样本采集试验,使用AxleLight RLU11系列路侧交通数据采集系统分车道采集试验路段汽车运行轨迹样本,利用SPSS Statistics对试验路段不同车道车辆运行轨迹样本进行数据处理,绘制不同行车道运行车辆横向距离的累积频率曲线,计算得到汽车运行轨迹与路侧的横向距离D85,通过绘制行驶车辆距路侧的横向距离直方图,得到不同车道的车辆分布规律。结果显示,驾驶员大多数偏向选择在内侧车道运行。根据试验路段内外2条车道车辆横向距离和运行轨迹特性,可为城市道路交通安全设施的设置提供理论依据,以期提高城市道路交通运行安全。     

处理道路外交通事故的相关问题及对策分析

公安机关交通管理部门在办理道路外交通事故时,要同处理道路交通事故一样,通过事故现场调查,最后出具《道路交通事故认定书》或《道路交通事故证明》,交强险及道路交通事故社会救助金对道路外交通事故同样适用。在事故现场调查过程中,可以根据需要采取行政强制措施,但涉及与道路外交通事故有关的"违法"行为的行政处罚及追究刑事责任方面已超出公安机关交通管理部门的职权范围,应当及时移送有关部门处理。     

基于典型非机动车事故的自动驾驶汽车测试场景构建方法研究

基于交通事故卷宗、交通事故视频信息数据,研究机非混行交通环境下典型交通事故形态,构建了面向机非混行交通环境下的自动驾驶汽车测试场景,旨在针对我国较为特殊的机非混行环境下的自动驾驶汽车的测试场景及测试评价方法提供参考。本文首先分析了自动驾驶测试场景的构建需求,建立交通事故数据筛选标准,得到133例可用于构建自动驾驶汽车测试场景的机动车与非机动车交通事故数据集;其次基于《中华人民共和国道路交通安全法》行驶要求,对133例交通事故的发生地点、车辆行为、道路类型、环境光线等方面进行解构分析;最后通过聚类分析,建立了5类典型的自动驾驶测试场景模型,并分析了不同场景模型的关键要素,为实际道路测试提供理论指导。     

自动驾驶与常规交通混合条件下通行能力研究

随着自动驾驶技术不断升级,现有交通设施的容量也相应随着技术的革新发生变化,传统车辆不会立即退出历史舞台,在未来一段时间内自动驾驶车辆将和传统车辆共用现有的基础设施,因此开展混合交通条件下通行能力的研究有助于重新审视既有交通设施的容量,并对这种场景下管理及技术发展方向提供一定的指导作用。结合自动驾驶车辆的运行特征,研究不同自动驾驶混入率条件下各参数对宏观道路潜在通行的影响,利用概率论及蒙特卡洛方法进行理论计算,模拟自动驾驶车辆出现在车队的位置和时空需求,并对不同的组队策略进行详细分析,粗略估计在混合交通状况下交通能力提升的趋势和影响程度,为混合通行能力的测算提供了一种方法,并提出管理和自动驾驶技术的发展方向,为进一步适应自动驾驶技术的变革提供了有益参考。     

自动驾驶障碍车辆行为预测技术研究

为了使自动驾驶车辆可以像有经验的驾驶员一样对周围车辆的行为做出准确的判断,通过车辆周围传感器来感知障碍车辆的相对位置信息,并结合自身车辆的高精定位信息,获得障碍车辆的精确位置,通过应用隐马尔可夫模型建立不同驾驶行为的预测模型,最终通过模型的预测来判断障碍车辆的可能驾驶意图,辅助自动驾驶车辆进行有效的驾驶决策,更好的规划安全高效的行驶路线。     

Policy challenges of increasing automation in driving

The convergence of information and communication technologies (ICT) with automotive technologies has already resulted in automation features in road vehicles and this trend is expected to continue in the future owing to consumer demand, dropping costs of components, and improved reliability. While the automation features that have taken place so far are mainly in the form of information and driver warning technologies (classified as level I pre-2010), future developments in the medium term (level II 2010–2025) are expected to exhibit connected cognitive vehicle features and encompass increasing degree of automation in the form of advanced driver assistance systems. Although autonomous vehicles have been developed for research purposes and are being tested in controlled driving missions, the autonomous driving case is only a long term (level III 2025 +) scenario. This paper contributes knowledge on technological forecasts regarding automation, policy challenges for each level of technology development and application context, and the essential instrument of cost-effectiveness for policy analysis which enables policy decisions on the automation systems to be assessed in a consistent and balanced manner. The cost of a system per vehicle is viewed against its effectiveness in meeting policy objectives of improving safety, efficiency, mobility, convenience and reducing environmental effects. Example applications are provided that illustrate the contribution of the methodology in providing information for supporting policy decisions. Given the uncertainties in system costs as well as effectiveness, the tool for assessing policies for future generation features probabilistic and utility-theoretic analysis capability. The policy issues defined and the assessment framework enable the resolution of policy challenges while allowing worthy innovative automation in driving to enhance future road transportation.     

Emergency steering control of autonomous vehicle for collision avoidance and stabilisation

ABSTRACT

Collision avoidance and stabilisation are two of the most crucial concerns when an autonomous vehicle finds itself in emergency situations, which usually occur in a short time horizon and require large actuator inputs, together with highly nonlinear tyre cornering response. In order to avoid collision while stabilising autonomous vehicle under dynamic driving situations at handling limits, this paper proposes a novel emergency steering control strategy based on hierarchical control architecture consisting of decision-making layer and motion control layer. In decision-making layer, a dynamic threat assessment model continuously evaluates the risk associated with collision and destabilisation, and a path planner based on kinematics and dynamics of vehicle system determines a collision-free path when it suddenly encounters emergency scenarios. In motion control layer, a lateral motion controller considering nonlinearity of tyre cornering response and unknown external disturbance is designed using tyre lateral force estimation-based backstepping sliding-mode control to track a collision-free path, and to ensure the robustness and stability of the closed-loop system. Both simulation and experiment results show that the proposed control scheme can effectively perform an emergency collision avoidance manoeuvre while maintaining the stability of autonomous vehicle in different running conditions.     

面向高速公路车辆切入场景的自动驾驶测试用例生成方法

为在自动驾驶汽车基于场景的测试中生成涵盖相应场景中复杂多变的真实交通运行过程的测试用例,从highD数据集中提取车辆切入场景的多个实际样本,通过分析运动参数和参与车辆之间的位置关系,建立车辆切入场景的描述模型,根据切入点的碰撞时间评估该方案的风险程度,并结合描述模型中参数的分布,采用蒙特卡罗方法生成测试用例。结果表明,生成的车辆切入测试用例能够覆盖所有风险等级,可较好地支持自动驾驶测试。     

自动驾驶封闭测试场地建设技术研究与实践

自动驾驶封闭场地测试是自动驾驶开放道路测试及自动驾驶汽车大规模市场化应用的必要前提,近年来国内外开展了大量的自动驾驶封闭测试场地建设工作。文章围绕自动驾驶封闭场地测试,首先系统总结分析了国家交通运输部发布的《自动驾驶封闭测试场地建设技术指南(暂行)》的主要内容及典型测试场地的建设要求,然后面向场地构建应用阐述了长安大学车联网与智能汽车试验场的建设实践,最后针对现有测试场地及建设技术难以满足多种技术形式的自动驾驶汽车的测试需求提出了相应的解决思路。     

无人驾驶电动游览车底盘集成控制研究

介绍了具有自动寻迹行驶和遥控行驶2种模式的无人驾驶电动游览车,该车采用光电传感器自动辨识行驶路径,自动完成寻迹行驶,且在自主行驶过程中通过超声波传感器探测技术自动检测障碍物信息,具有防碰撞功能,在底盘控制上实现了无人驾驶技术、轮毂电机驱动技术和线控转向技术以及防碰撞技术等的集成控制,对于实现车辆的智能驾驶具有重要意义。     

自动驾驶汽车的远程电源控制系统设计

自动驾驶是汽车行业未来的发展趋势,而对车辆进行远程启动则是实现自动驾驶的关键。为此,本文设计了一种基于用户APP、云平台、车载终端和PEPS控制器等对车辆进行远程电源控制的解决方案,有效地解决了L4及以上自动驾驶车辆远程召唤等场景中的电源控制的问题。     

基于激光雷达的SLAM和融合定位方法综述

基于激光雷达的同步定位和建图(SLAM)及融合定位技术是无人驾驶的关键技术.激光雷达可以从环境中获取精确的距离及强度信息,被广泛应用于高精度地图构建及基于地图的匹配定位,可有效增强基于卫星定位在弱GNSS区域的鲁棒性.基于当前无人驾驶背景下激光SLAM及融合定位方法的研究现状,对应用于无人驾驶车辆的激光SLAM和融合定...     

Towards connected autonomous driving: review of use-cases

Connected autonomous vehicles are considered as mitigators of issues such as traffic congestion, road safety, inefficient fuel consumption and pollutant emissions that current road transportation system suffers from. Connected autonomous vehicles utilise communication systems to enhance the performance of autonomous vehicles and consequently improve transportation by enabling cooperative functionalities, namely, cooperative sensing and cooperative manoeuvring. The former refers to the ability to share and fuse information gathered from vehicle sensors and road infrastructures to create a better understanding of the surrounding environment while the latter enables groups of vehicles to drive in a co-ordinated way which ultimately results in a safer and more efficient driving environment. However, there is a gap in understanding how and to what extent connectivity can contribute to improving the efficiency, safety and performance of autonomous vehicles. Therefore, the aim of this paper is to investigate the potential benefits that can be achieved from connected autonomous vehicles through analysing five use-cases: (i) vehicle platooning, (ii) lane changing, (iii) intersection management, (iv) energy management and (v) road friction estimation. The current paper highlights that although connectivity can enhance the performance of autonomous vehicles and contribute to the improvement of current transportation system performance, the level of achievable benefits depends on factors such as the penetration rate of connected vehicles, traffic scenarios and the way of augmenting off-board information into vehicle control systems.     

信号交叉口行车风险场建立及车辆通行行为优化

随着汽车逐步向智能化、网联化发展,智能网联车辆逐步进入实际应用阶段。进行智能网联车辆的通行行为优化,对提升驾驶安全性和行车效率,避免事故发生和交通拥堵至关重要。车辆在通过交叉口时将受到很多环境及运动因素的影响,而现有的通行优化模型难以准确表达各类因素共同作用下的行驶环境。为此,基于风险场理论建立由环境场和运动场组成的信号交叉口行车风险场,表征信号交叉口中每点的实时行车风险程度,从而引导车辆驶向风险值低点,并提供下一步长的位移及速度指引,实现车辆的动态轨迹优化及速度控制。典型场景下的仿真结果表明：在优化模型的控制下单车的信号交叉口通行效率明显提升,其中直行方向车辆单车平均通行效率提升最高,平均提升6.35%,通过对交叉口面积内所有车辆进行通行行为优化,交叉口通行效率提升了9.3%,这表明所建模型可以准确表达交叉口行车环境并优化车辆通行行为。研究结论可应用于自动驾驶车辆的交叉口通行控制,并为网联环境下的行车环境表达和安全驾驶控制提供模型基础。     

面向智能车辆的现役道路设施行驶适应性研究综述

为了总结面向智能车辆的现役道路设施行驶适应性，即现役道路基础设施承载智能车辆行驶的适宜程度，阐述自主智能驾驶定义与驾驶自动化等级分类，在此基础上剖析不同等级间的人机功能差异，并分别从感知层、感知-决策层、决策-控制层探讨与道路设计要素相关联的人机功能差异，通过归纳总结智能车辆与道路几何要素、路面性能及其他道路要素(如道路标线)的相互作用机制研究，从道路工程角度及其他道路要素方面回顾该领域的研究现状，指出存在的问题和未来发展方向。研究结果表明：相比传统车辆，配置高等级自动驾驶系统的智能车辆对现役道路设施行驶适应性最高，主动安全系统次之，而驾驶辅助及有条件自动驾驶系统适应性不足。而目前研究主要问题包括：难以归纳、标定不同驾驶自动化等级间的人机功能差异及其对于道路设计参数的需求设计值；测试道路场景条件过于理想，考虑的驾驶自动化等级单一，试验规模和样本有限；道路几何、路面性能以及道路标志、标线等道路要素与智能车辆间的相互作用机制研究不足，缺乏与不同道路场景相匹配的智能车辆驾驶特征数据的获取手段。因此建议：重视并推动与道路设计要素相关联的关键人机功能差异指标信息共享；联合高保真且可交互的道路场景、高精度感知传感器物理模型、车辆动力学模型及微观交通流模型，利用测试场景自动化生成、极限工况场景搜寻与泛化等技术开展智能驾驶虚拟测试，突破现有研究的深度和广度；探索反映不同等级智能车辆的道路行驶适应性特征指标与评价标准，精准、有效地评估预测复杂道路场景及不利道路条件下的行驶适应性。     

南京市轻型车行驶工况的研究

通过对南京市主城区道路网进行研究分析,对道路进行分类,选择典型道路采集交通流量以及道路状况的调查分析,采用GPS定位技术,实时记录了南京市实际道路状况下轻型车的运行状况,通过对从GPS轨迹记录仪中获取的大量速度数据的分析处理,合成了南京市轻型车的综合行驶工况,并与标准测试工况、主要城市工况进行了对比分析,指出了南京城市轻型车运行的特点。     

基于TD3算法的人机混驾交通环境自动驾驶汽车换道研究

提高人类驾驶人的接受度是自动驾驶汽车未来的重要方向,而深度强化学习是其发展的一项关键技术。为了解决人机混驾混合交通流下的换道决策问题,利用深度强化学习算法TD3（Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient）实现自动驾驶汽车的自主换道行为。首先介绍基于马尔科夫决策过程的强化学习的理论框架,其次基于来自真实工况的NGSIM数据集中的驾驶数据,通过自动驾驶模拟器NGSIM-ENV搭建单向6车道、交通拥挤程度适中的仿真场景,非自动驾驶车辆按照数据集中驾驶人行车数据行驶。针对连续动作空间下的自动驾驶换道决策,采用改进的深度强化学习算法TD3构建换道模型控制自动驾驶汽车的换道驾驶行为。在所提出的TD3换道模型中,构建决策所需周围环境及自车信息的状态空间、包含受控汽车加速度和航向角的动作空间,同时综合考虑安全性、行车效率和舒适性等因素设计强化学习的奖励函数。最终在NGSIM-ENV仿真平台上,将基于TD3算法控制的自动驾驶汽车换道行为与人类驾驶人行车数据进行比较。研究结果表明：基于TD3算法控制的车辆其平均行驶速度比人类驾驶人的平均行车速度高4.8%,在安全性以及舒适性上也有一定的提升;试验结果验证了训练完成后TD3换道模型的有效性,其能够在复杂交通环境下自主实现安全、舒适、流畅的换道行为。     

公务车驾驶员的行车安全影响分析及对策

安全是公务车服务工作的重中之重。随着道路上行驶车辆的不断增加,公务活动节奏的加快,公务车驾驶员的行车安全日益受到关注。本文从思想、心理、身体和外部的车、路等因素影响分析,并结合实际提出对策。     

面向商用车行驶工况优化设计的高速公路工况识别

为解决商用车行驶工况优化设计中确定工况类型的问题,研究商用车行驶工况特性,提出一种基于朴素贝叶斯方法的高速公路工况识别方法。利用21辆长途运营商用车采集的106 200 km行驶工况数据,以3 km为单位进行分割,共获得35 230段有效试验路段数据(其中:高速公路27 986段;一般公路6 124段;城市公路1 120段)。以该数据为基础,根据朴素贝叶斯方法分析汽车运行过程中的平均速度和挡位统计信息,确定面向商用车行驶工况优化设计的阈值划分区间,获得相关的先验概率和条件概率,利用MATLAB软件进行编程计算,对高速公路工况进行了识别分析。研究结果表明:高速公路工况识别的正确率到达88.26%,高速公路工况被误判为一般公路工况的误判率为9.54%,高速公路工况被误判为城市公路工况的误判率为2.20%;基于朴素贝叶斯方法的高速公路工况识别能够为商用车行驶工况优化设计提供一种有效的高速公路工况识别方法。