智能车辆动态避障轨迹预测与跟踪控制

为解决智能车辆动态避障路径预测及跟踪问题,文章对动态障碍进行建模并基于三角形面积法引入避障约束,设计代价函数以满足最优预测轨迹输出,同时设计引入侧翻约束的非线性模型预测控制器进行在线最优路径跟踪。通过Matlab进行基于结构化道路下的避障轨迹预测与跟踪控制仿真,仿真试验得出控制车辆在满足避障约束等条件下,可以实现换道超车并到达指定目标点,且加速度变化率（jerk）值小舒适性好。试验结果表明,预测轨迹理想、控制器准确性高且具有一定的鲁棒性。     

考虑车辆运动约束的最优避障轨迹规划算法

无人驾驶车辆进行障碍物规避时,须考虑车辆的运动特性以保证避障过程的安全性、舒适性、操纵稳定性等.本文中提出了一种在车辆运动约束下的避障轨迹规划算法.该算法结合障碍物的运动状态和位姿信息,在局部环境地图中对超越障碍物的期望位置进行局部采样组成离散终端状态点集,将复杂道路环境中的避障轨迹搜索问题转换为自车与状态点集之间的轨...     

基于改进RRT*算法的自动驾驶车辆路径规划研究

针对自动驾驶车辆,文章在交叉路口环境下提出了一种改进的快速搜索随机树(RRT*)路径规划算法.首先,对自动驾驶车辆的驾驶行为环境予以描述;其次,针对原始RRT*算法提出改进的目标偏向策略予以改善;进一步,对原始RRT*算法在交叉路口无效采样的问题,提出一种概率采样策略.基于Matlab/Simulink联合仿真平台构建...     

基于遗传算法的智能驾驶车辆纵向PID控制研究

针对智能驾驶车辆纵向速度跟随问题,为提高智能驾驶车辆在速度变化时的跟踪控制精度,设计了一种分层控制策略。上层控制器设计了一种基于遗传算法的PID控制器,在期望车速为恒速或变速的情况下得到最优的加速度,下层控制通过对加速踏板和制动踏板的标定,得到不同速度和加速度下节气门的开度和制动压力。建立CarSim/Simulink联合仿真模型,完成不同速度工况下的仿真验证,验证结果表明所设计的控制器有效地提高了速度跟踪精度。     

基于视觉的智能车辆自主导航最优控制器设计

本文主要介绍作者设计、制造的新型智能车辆JUTIV－Ⅱ的基于视觉的最优控制器设计技术、实验表明，我们采用的基于视觉的最优控制器算法有效、可靠。     

行人过街模拟及车辆右转避障路径规划方法

为解决无信号十字路口右转车辆与同侧过街行人的交互冲突问题,提出一种模拟过街行为的行人过街运动模型,设计了车辆横纵向解耦避障路径规划算法,并进行了仿真实验。使车辆面向动、静态行人时能合理切换避障路径规划策略;同时,将过街运动模型驱动下的行人作为车辆避障对象,以过街模型输出的行人未来轨迹生成车辆纵向速度规划障碍位移—时间区域,从而让行人未来运动状态反馈到车辆避障中。结果表明:本文的行人过街运动模型相对观测值的准确率达到了90%,因此,该模型复现了行人过街过程;能根据行人运动状态切换避障方案,使车辆安全避让过街行人。     

智能车辆局部路径规划算法研究综述

为提高智能车辆行驶的平稳性和合理性,文章对近年来智能车辆常用的局部路径规划算法进行了分类和总结。首先对各类传统算法的原理进行了阐述,分析其优缺点,并指出传统算法在智能车辆上应用时的不足;其次整理分析了各类传统算法应用至智能车辆上时各学者所提出的改进算法;最后提出基于离散优化的算法是未来智能车辆局部路径规划的应用趋势,多算法融合是复杂场景下智能车辆局部路径规划的研究方向。文章的研究结果为智能车领域的研究人员在选择局部路径规划算法时提供参考。     

智能交通系统中基于机器视觉的数字车辆控制

在描述成像模型与视觉坐标系的基础上，给出了基于计算机视觉的车道与障碍物辨识检测算法，应用预瞄转向以及车辆控制等技术手段来实现数字车辆的道路跟踪。     

基于AStar算法的避障路径局部规划方法开发

介绍一种基于AStar算法的避障规划逻辑,并介绍与之配合使用的路径平滑算法,再将AStar算法与实际场景相结合,提出一种多次规划的避障逻辑,最后将此逻辑与Carla进行联合仿真与调试。     

基于贝叶斯概率估计的智能电动车动态目标避障算法

为了实现智能电动车在中汽中心智能网联示范基地内的动态避障,首先将直角坐标系与曲线坐标系进行转换,构建以参考路径的弧长s为横坐标,横向偏移距离q为纵坐标的曲线坐标系;其次,在曲线坐标系中利用三次多项式生成满足初始位姿与子目标点位姿的候选路径,同时对标准化常量的似然函数进行定义,在此基础上利用贝叶斯定理对每条候选路径的危险等级进行概率估计;在动态避障过程中,借鉴速度障碍法对碰撞威胁进行实时检测,并建立最短避障时间和安全距离的数学模型来实现高效的动态避障,最后对行人占用车道行走与横穿马路2种典型场景进行动态避障试验。研究结果表明：在曲线坐标系中,通过横向偏移距离能够便捷地建立起一系列候选路径,克服在直角坐标系中寻找移动子目标点这个难题;在寻找安全路径方面,由于智能电动车工作环境的不确定性,利用贝叶斯定理对候选路径危险等级进行概率计算的方法可靠性更高,速度障碍法与避障数学模型的结合满足碰撞危险检测的实时性和动态避障的高效性要求。试验结果表明：采用曲线坐标系中的动态避障算法对行人占用车道和横穿马路2种场景进行了有效的避障,在路径选择上符合实际驾驶习惯,达到了智能网联示范基地动态避障的要求。     

面向动态避障的智能汽车滚动时域路径规划

为解决城市低速条件下智能汽车在避障过程中的路径规划问题，提出面向动态避障的智能汽车滚动时域路径规划方法。首先，划分车道可行区域，利用3次拉格朗日插值法拟合车道边界，并根据"车-路"的相对位置关系将车道区域进一步划分为车道间区域与车道内区域两部分。其次，以区域虚拟力场进行动态交通场景模拟，包括在障碍车周身沿车道方向的虚拟矩形区域斥力场，行驶目标位置的虚拟引力场和车道保持虚拟区域引力场3个部分，然后结合划分的车道区域确定各虚拟力场的作用区域。再次，建立主车动力学与运动学模型，障碍车运动学预测模型，把主车与障碍车无碰撞，主车行驶在车道内区域，趋向目标位置以及保证车辆稳定性作为优化目标，综合车辆模型的控制输入、状态变量等动力学约束条件，构建多目标的滚动时域控制器用于车辆避障路径规划，求解获得前轮转角作为控制量。最后，利用MATLAB和veDYNA软件对提出的路径规划控制系统分别在静态障碍和动态障碍工况下进行联合仿真。研究结果表明：该方法能够很好地解决躲避静态障碍和低速动态障碍车的问题，控制车辆驶向目标位置，并且在避障过程中满足车辆的动力学约束，同时又不会与道路边界发生碰撞，保证了车辆的安全性和稳定性。     

车车通信环境下基于驾驶意图共享的车辆避撞预警算法

针对传统基于距离或时间的车辆避撞预警算法存在较高误警率的问题，考虑在避撞预警算法中引入驾驶意图共享的概念，提出了基于实际外场复杂车车通信V2V（Vehicle-to-vehicle，V2V）环境下的车辆跟驰避撞预警算法。基于LTE-V构建外场V2V环境，将车辆行驶过程描述为一个时间序列的隐性马尔可夫随机过程，借助隐马尔可夫模型（Hidden Markov Model，HMM）建立驾驶人驾驶意图与车辆相对行驶状态序列之间的隐含关系模型，并给出基于Viterbi算法的驾驶意图预判求解方法，将驾驶意图作为特征因子集成到安全距离模型中，提出基于驾驶意图共享的避撞（Driving Intention Based Collision Avoidance，DI-CA）预警算法。利用构建的V2V试验环境，实现了匀速、加速、减速和紧急制动等4种驾驶意图，以及相对速度和相对距离增加、减小、保持不变等9种组合的车辆行驶状态试验数据获取，并利用试验数据对所提出的DI-CA预警算法进行实证分析。结果表明：所提出预警算法能够针对不同驾驶意图提供有效的车辆碰撞预警。在此基础上将4种驾驶意图下的DI-CA预警算法与Mazda预警算法求得的安全距离进行了对比分析，所提出的DI-CA预警算法的平均预警正确率为84%，高于Mazda预警算法的78%，而DI-CA预警算法的平均误警率和漏警率分别为5%和16%，均明显低于Mazda预警算法，说明所提出的DI-CA预警算法在提升预警效果的同时明显降低了误警率和漏警率，可避免行驶过程中因误警而导致的连续刹车，以及因漏警而导致的可能碰撞事故发生。最后，总结并给出了驾驶意图共享理论应用于车辆避撞预警的研究展望。     

基于横向安全距离模型的主动避障算法

现有的安全距离模型是基于纵向相对车速或减速度值建立的,没有考虑移动目标的横向运动特性。本文利用移动目标横穿马路的速度、相对位置,建立横向安全距离模型,并提出一种基于横向安全距离模型的主动避障算法。首先,根据横向移动目标横穿马路的速度、相对位置和自车的制动距离建立横向安全距离模型,设计主动避障算法。接着,为计及路面条件对制动效果的影响,引入当前行驶路面估算的附着系数峰值估算最大制动减速度,约束目标避障减速度,并调整制动强度,以适应不同路况的安全避障行驶。最后,以典型横向移动目标-骑行者作为研究对象,通过PreScan/Simulink/CarSim联合仿真验证避障算法的有效性。结果表明:基于横向安全距离模型的主动避障算法能有效避免与骑行者碰撞,提高行车的主动安全性。     

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。     

自主式智能系统及其在汽车安全辅助驾驶中的应用

讨论自主式智能系统及其应用，详细论述3种代表性体系结构的技术原理和特点，分层递阶式结构，包容式体系结构，分布式多智能体结构。在此基础上设计一个基于多智能体的汽车安全辅助驾驶系统框架，并分析系统运行的基本原理和过程。     

基于弹性绳理论的自主车辆防碰撞的路径规划

基于人工势场的引导策略,通过建立包括车道边界和障碍车的道路危险势场,采用弹性绳模型实现了车辆在高速公路上的车道保持和紧急避障功能。为了保证车辆在高速情形下避障的安全性,在障碍车辆原有势场基础上,在障碍车辆的前后各增加一个引导势场,使车辆能够提前避障,从而避障过程更安全。再结合Carsim仿真,在车辆的路径跟随过程中观察主车的横摆角速度的变化来判断车辆的稳定性。对直道和弯道两种情形进行避障仿真对比分析,结果表明:在障碍车辆前后添加引导势场能提前避障,从而使避障过程更安全。     

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。     

搭载自动驾驶功能的智能网联汽车安全测试与评估方法研究

目前,针对搭载自动驾驶功能的智能网联汽车,国内外正在广泛开展特定设计运行条件下的道路测试、示范应用等工作,其安全测试与评估方法已经成为当前行业研究的热点和难点。从第三方视角出发,重点针对汽车智能化、网联化面临的主要安全风险,将智能网联汽车的安全测试与评估分为基础测评和监测调整两个阶段。在基础测评阶段,综合评估产品对过程保障及测试要求的符合情况;在监测调整阶段,基于对车辆实际安全状态的监测,适时调整安全评估结果。在此基础上,重点梳理了基于场景的测试、安全评估、监测等测评方法的内在逻辑及原则要求。分别阐述了功能安全、预期功能安全、网络安全和数据安全等过程保障方法及主要要求,以及模拟仿真、封闭场地、实际道路、网络安全和数据安全、软件升级、数据记录等测试方法及主要要求。提出的方法为特定设计运行条件下,具有自动驾驶功能的智能网联汽车综合安全评估提供了参考。