基于速度的城市快速路交通拥堵预测研究

交通拥堵预测是解决交通拥堵问题的重要步骤之一.为缓解交通拥堵,选取速度这一参数建立交通拥堵预测模型.在对速度时间相关性和空间相关性分析的基础上,提出了基于时空特性和径向基神经网络的速度预测多点模型.将预测结果与决策阈值相比较,粗略地判定拥堵等级,并运用模糊算法对速度和拥堵程度进行量化,建立相应的模糊规则体系,并应用模糊逻辑推理得到定量的拥堵度指标.结合实例进行仿真和分析,与基于单一时间序列的预测方法相比较,基于时空特性的预测方法的平均绝对相对误差由7.45%下降到了3.61%,有效地提高了速度预测精度,基于速度的拥堵预测模型的识别准确率较高.利用模糊算法评判拥堵程度,可得到量化的拥堵度指标,使拥堵程度一目了然.      

商用车前撞报警算法研究

汽车前撞报警系统能够有效避免追尾危险,对提高交通安全具有重要意义。针对商用车,提出了危险系数的概念及适应驾驶员特性的基于危险系数Crisk的报警算法,确定了报警启动逻辑,通过真实道路实验获得驾驶员特性实验数据,得到不同类型驾驶员跟车行为特性参数,并且根据驾驶员异常行为的实验数据统计得到报警阈值。通过硬件在环仿真实验和实车试验,统计分析了系统报警的正确率、漏警率和误警率。试验结果表明,提出的前撞报警算法能够有效体现不同类型的驾驶员特性,提高了系统的可接受性。     

一种动态抑制驱动电机转速波动的控制系统

根据驱动电机系统在纯电动轿车中的应用特性,在复杂工况下,对整车行驶过程中的转矩需求值、速度变化值等参数进行分析,基于模糊控制算法思想,模拟道路路况和驾驶员意愿,线性化调节扭矩补偿值,有效抑制车辆的低速抖动,提高车辆的行驶平稳性。     

危险换道驾驶行为预测方法研究

提出了两种危险换道驾驶行为预测算法,分别为基于贝叶斯因子阈值法的隐马尔可夫模型预测算法和基于运动时间窗特征提取法的支持向量机预测算法,它们所需的车辆运行特征变量均可在车联网环境下获得。通过基于Prescan-Simulink联合仿真的驾驶员在环仿真,获得危险和正常两种换道场景下的车辆运动数据,进而对提出的两种算法进行验证和比较。结果表明,两种预测算法对危险换道驾驶行为的预测均有较高的准确率,有助于对危险换道的驾驶员给予及时警告或辅助纠正,从而减少危险换道事故的发生。在样本数据有限的条件下,SVM算法的预测效果更好。     

汽车紧急避让情况下驾驶员心理负荷的研究

为从车辆行驶安全的角度出发,揭示紧急避让情况下驾驶员心理负荷的变化,利用动态心电分析仪、Frecord数据采集系统和动态GPS,进行紧急避让情况下驾驶员生理反应的试验。基于多元线性回归统计方法,对试验数据进行拟合,建立了同一车道上汽车距前方障碍物距离、汽车行驶速度、紧急制动时最大制动踏板速度、为避障而突然转向时最大转向盘角速度和驾驶员心率变化量之间的多元线性回归模型,对诸参数之间的关系进行了分析。结果表明,车距障碍物距离对最大转向盘角速度和最大制动踏板速度的影响大于汽车行驶速度的影响,且随着行车速度的增加和车距障碍物距离的减小,驾驶员心理负荷增大。     

基于BP神经网络算法预测的重型半挂汽车列车AEB控制策略研究

我国商用车AEB性能要求和试验方法标准的发布,推动了AEB在商用车领域的发展与应用。本文针对半挂汽车列车制动距离长、质心高等特点,结合驾驶员紧急制动的经验,提出了一种基于BP神经网络预测碰撞时间TTC的AEB控制策略。首先,设计了上层控制器,基于不同驾驶员在不同紧急制动场景下碰撞时间的数据,利用BP神经网络算法得到预测模型,从而计算出触发AEB系统的预警时间阈值和紧急制动时间阈值;再以前车与本车的相对距离、相对速度和前车的减速度为输入,通过模糊控制规则得到本车期望的减速度;接着,设计了下层控制器,采用期望减速度前馈控制和减速度偏差PID反馈控制相结合的方式,得到各车轮所需的轮缸制动压力;并基于滑移率滑模控制防止车轮抱死,提高紧急制动时的安全性、舒适性和横摆稳定性。最后,在TruckSim中建立CCRb、CCRm、CCRs 3种测试场景,对控制策略进行了验证。结果表明,本文所提出的控制策略能有效避免碰撞的发生,为半挂汽车列车AEB系统的设计和研究提供了理论依据。     

视觉分神对驾驶员跟驰行为的影响

为了研究驾驶员视觉通道被车载信息系统所占用时,驾驶员对交通信息进行实时加工处理的机理及其应对事故风险的能力,模拟车载信息系统设计了诱导驾驶员视觉分神的驾驶次级任务。根据次级任务的复杂程度划分为3个任务难度等级,使得驾驶员单次视线离开路面的时间随着次级任务难度增加而递增;基于驾驶仿真试验平台,构建了城市道路和高速公路下的典型跟驰场景;招募熟练驾驶员,于驾驶过程中根据试验声音提示执行驾驶次级任务。对采集的试验数据先采用箱图方法进行离群处理,对筛选后的数据采用方差分析和多重比较的方法,分析驾驶员对车辆车道位置掌握、转向盘调整等相关横向操控行为,驾驶员对车辆纵向位置调整、车速调整等相关纵向操纵行为,以及通过其对车辆横纵向控制反映出的补偿措施。分析结果表明:无论车辆处于高速还是低速行驶环境,处于视觉分神状态的驾驶员对车辆的横向控制能力均会变差;驾驶员视线离开路面的时间越长,其对车辆的横向控制能力越差;车辆高速行驶时,驾驶员将面临更大的横向失控风险;而无论车辆处于高速还是低速行驶环境,驾驶员在意识到自身视线离开路面时间过长后,均会通过降低速度和增大跟车距离,以平衡视觉分神带来的纵向方向上的事故风险。     

基于驾驶员避撞行为的行车风险判别方法的仿真研究

提出了一种基于驾驶员避撞行为的行车风险状态分类方法,并综合考虑驾驶员驾驶行为、道路和环境因素对行车风险状态变化的影响,运用支持向量机(SVM)建立不同行车模式下行车风险判别算法。基于美国弗吉尼亚理工大学"100-car"自然驾驶数据对预测算法进行了训练和验证,结果表明,在进行行车风险状态预测建模时考虑驾驶员行为、道路和环境因素的差异(特别是驾驶员分心状态)将有利于提高预测模型的准确率;另外,在满足假正率低于5%的条件下,本文构建的预测算法对未来行车过程中的高风险状态预测具有较高的准确率,有助于对临近危险状态的驾驶员给予及时的警告或辅助纠正,为防撞预警策略和控制方法的研究提供了新的思路。     

基于驾驶人特性的自适应换道预警算法研究

本文中建立了基于驾驶人行为特性的换道危险感知模型,提出一种参数在线辨识、阈值可调的换道预警算法。通过模糊逻辑方法,以速度关联度、换道安全系数及横向偏移为指标确定周围车辆对自车换道的影响程度,修正换道参数;利用递推极大似然估计对模型参数进行在线辨识,获得实时危险评估值;并基于信息熵搜索最佳报警阈值,将实时评估值与报警阈值进行比较,判断系统的报警状态。采用实车试验的自然驾驶行为数据进行验证,结果表明,自适应预警模型的准确率达92.1%,预测危险状态的时间可提前0.3～1 s,符合驾驶员的心理预期,具备可操作性。     

基于互信息贝叶斯网络的交通事故严重程度分析

为掌握省际客运行业事故严重程度影响因素, 采用互信息及贝叶斯网络方法构建模型, 分析各因素变化与事故严重程度的定量互动关系。鉴于行业样本量较小及专家知识建模存在主观性, 采用改进离散算法挖掘数据, 提出结合互信息与交叉验证的先验网络构造方法。以上海市2005—2019年741起省际客运事故数据为例进行模型分析。结果表明: 对事故最敏感的影响因素为驾驶员性别、天气和车辆类型; 其中“女性驾驶员”“雪、大风、雾”“中型客车”对事故严重性的权重占比分别为13.5%, 8.8%和5.7%;此外, 驾驶员年龄对群死群伤事故贡献较小; 客车尺寸与安全性非单调关系; 00:00—05:00引发7人以上受伤的概率同比上升9%;季节、天气、时间因素与财产损失无直接关联。模型泛化能力优于对比模型, AUC均值为0.644 588, 命中率达到97.3%。      

大雾条件下车辆通行安全对策研究

为了提高大雾环境情况下道路的安全性,通过雾天对高速公路运行速度、驾驶员行为特性的调查,分析影响安全行车的因素,采用层次分析法建立大雾天气下高速公路的安全评价体系,确定了影响驾驶员安全行车的主要诱因,提出雾天安全行车改善对策.结合廊沧高速公路的实例,对事故多发点和驾驶员行车的实时数据进行分析,得到廊沧高速公路可能存在的缺陷,进而采取相应的弥补措施,利用Vissim软件对该方案进行仿真分析,提出大雾条件下车辆通行安全行车防治技术,为提高道路的安全性提出一种新的研究思路.     

基于随机森林与FP-growrh算法的山区追尾事故数据分析

传统的离散选择模型在分析事故数据过程中,容易出现模型假定条件不满足的现象。基于此背景,文中收集了2012-2017年昌金及泰赣山区高速公路的948条追尾事故数据,从非参数方法的角度对山区追尾事故进行分析。首先,利用随机森林算法对追尾事故数据进行了模型训练。模型中树的数量为144棵,预测效果最优,精度为0.778;进一步设置因素重要度阈值0.05,剔除了潜在风险因素中的星期、疲劳驾驶、超速、性别4个因素,筛选出10个重要度相对较高的因素。最后,利用FP-growrh算法训练得到40条频繁项集及关联规则。结果表明,FP-growrh算法可以有效说明潜在风险因素间、潜在风险因素与事故严重程度的关联程度。     

连续数据环境下的道路交通事故风险预测模型

针对现有研究多基于病例对照的欠采样方法,即每起事故从连续交通流数据中按一定比例抽取对照的非事故数据构建模型,而该类模型在连续数据环境中的预测精度存在缺陷的状况,对城市交通连续观测并动态调控的技术环境（简称连续数据环境）开展道路交通事故风险预测模型构建研究。首先提出基于全样本交通流数据,结合“调整事故分类阈值”的方法解决事故风险预测研究中的非平衡数据分类问题;而后采用上海市城市快速路2014年5,6月的线圈检测交通流数据及历史事故数据开展实证研究,以受试者工作特征曲线下面积为评价指标,对比基于全样本和抽样样本构建的常用事故风险预测模型（逻辑回归、随机森林）的整体预测能力;以灵敏度和特异度的几何均数为评价指标,对比3种分类阈值计算方式（约登指数法、事故占比法和交叉点法）对事故/非事故综合预测精度的影响。结果表明：在连续数据环境下,采用全样本数据建模能使模型整体预测能力提高13.06%;基于约登指数法进行分类阈值计算可使模型的事故/非事故综合预测精度最佳。     

货运车辆主动安全预警系统

在科技高速发展与追求高效的当今社会,保证货运车辆行驶安全尤为重要,为了能够有效避免事故发生,在事故发生前给出提示预警至关重要。本文首先分析了组成货运车辆主动安全预警系统的高级驾驶辅助系统ADAS、司机驾驶行为预警系统DMS的组成以及关键技术。其次,定义主动安全预警系统能够预警的危险类型;通过整合ADAS、DMS系统获取的数据及视频结合主动安全预警算法,最终生成风险等级对应不同等级提醒驾驶员改正危险驾驶行为。最后阐述对货运主动安全预警系统的价值总结以及前景展望。     

城市路侧禁令标志对公交车驾驶员驾驶行为影响研究

针对交通标志对公交车驾驶员驾驶行为影响程度问题,从禁令标志的角度出发,分析其对公交车驾驶员驾驶行为的影响.外业采用自然驾驶调查、录像观测、表格记录等方法调查和记录驾驶员驾驶行为,内业根据区间时间间隔和区间距离,计算获得每公里停车次数、每公里车道变换次数、每公里加减速次数、区间运行速度等表征指标.采用相关性分析法,获取调查数据内在规律特征,得到每公里禁令标志分布量与车道变换次数、加减速次数影响因素显著相关,并分别构建了指数模型和立方模型予以拟合.结果表明,在调查路段和调查周期内,城市路侧禁令标志分布量显著影响公交车驾驶员操作行为;可将1.6作为禁令标志分布量变化量指标的判断阀值,当车道变换次数平均值变化量低于0.8、加减速次数平均值变化量小于1.1时,公交车驾驶员驾驶行为较为稳定;当禁令标志分布量变化量高于1.6时,驾驶员操作复杂性增加,表现为车辆频繁车道变换和加减速.      

基于模糊神经网络的驾驶员弯道安全感受预测模型研究

论述了在人-车-路(环境)系统中驾驶员弯道安全感受的非线性特性。为了体现车辆、道路结构对驾驶员认知过程的作用和认知结果形成的影响,驾驶员弯道安全感受模型采用弯道平曲半径、车辆运行速度和驾驶员驾龄作为道路线形、车辆结构动力性、驾驶员经验的主要特征参数集,在增加积极和消极补偿运算的基础上,构建出模糊逻辑推理规则与神经网络优化逼近运算相互结合的5层推理预测模型,并结合实例数据,进行了对比分析验证,表明5层结构模型能够较好的满足特定弯道条件下驾驶员主观安全感受的认知推理预测要求,能够准确的、稳定的再现出驾驶员主观安全感受同驾龄、平曲半径和车辆运行速度间的相互作用关系。     

AdaBoost人脸检测算法在驾驶员疲劳检测系统中的实现

基于AdaBoost算法训练了分类器,并编程实现了一个人脸检测系统,将其应用于驾驶员疲劳检测系统中,对人脸区域进行检测和跟踪.为了提高系统的鲁棒性和检测的速度与精度,依次应用曝光补偿,积分图等方法,使得系统具有较高的高检测精度和较短的检测时间,可以适应驾驶员疲劳检测的需要.     

车辆事故自动呼救系统碰撞识别方法抗干扰性研究

为了提高车辆事故自动呼救系统的抗干扰性、降低系统的误触发概率,分析了典型工况下比功率算法和移动窗积分算法所对应的输出信号的变化趋势,根据阈值大小与触发次数的关系,给出了确定两阶段阈值的方法,并利用基于两阶段阈值的比功率法和移动窗积分法对阈值设置的合理性进行了验证。验证结果表明,所设计的两阶段阈值触发算法和所确定的阈值可以提高车辆事故自动呼救系统的抗干扰性能。     

基于UWB定位的邮轮乘员伴随关系发现算法

准确发现邮轮内部空间乘客之间的伴随关系, 在室内环境安装UWB定位设备开展室内人员定位实验。根据UWB定位的位置数据特点, 提出结合室内位置语义的Hausdorff-DBSCAN算法以聚类邮轮乘员轨迹, 并利用LSTM神经网络对疑似伴随关系对象进行相似度变化趋势的预测。传统的Hausdorff算法在计算轨迹相似度时未考虑轨迹时序一致的问题, 引入位置语义序列能够较好地解决这个问题。改进后的Hausdorff-DBSCAN算法的输入为乘员轨迹数据集, 根据轨迹整体相似度阈值选定聚类半径, 输出具有伴随关系的乘员轨迹聚类结果; LSTM神经网络以定长时间窗口的点邻近度序列为输入, 预测后1个时刻点邻近度值, 结合轨迹相似度阈值和预测结果分析乘员伴随关系的时序变化。利用Anylogic建模单层邮轮室内环境进行乘员仿真得到的轨迹数据验证算法的有效性。改进的Hausdorff-DBSCAN算法的准确率为0.920, 召回率为0.950, F₁值为0.934, 准确率高出对比算法至少5.7%, 召回率高出对比算法至少8.0%, F1值高出对比算法至少6.7%。同时LSTM在预测邮轮乘员之间相似度变化时, 收敛后的误差值能保持在3%~4%左右, 预测结果具有较高的准确性。      

基于决策树理论的交通流参数短时预测

针对现有交通流参数短时预测方法的不足,考虑到交通流数据序列的非线性特征,提出一种基于决策树理论的非参数预测方法。采用时间序列滞后项将交通流参数序列转化成非参数模型能处理的数据格式。考虑到交通流参数之间存在长期协整关系,构建流量速度滞后项的组合向量,为预测模型提供基础数据。构建基于分类回归树(CART)的交通流参数短时预测模型。基于实际采集的道路交通流数据,对模型在不同等级道路不同速度区间下的性能进行评估。结果表明,所提出的模型相较于常用的时间序列模型,精度有所提高;速度预测准确性普遍高于流量,速度平均绝对百分比误差基本小于13%,而流量预测则达到了30%;采用工作日和周末数据分别建模能够有效提升预测性能;不同速度区间下的预测性能评估显示,模型在各等级道路中速区间的预测结果具有较高的准确性与稳定性。