无人驾驶汽车主动避让控制问题的研究

第五代移动通信技术(5G)网络具有速度快、延迟低等优势。基于5G技术,提出了一种使用无人驾驶汽车主动型避让控制的系统。该方法基于5G系统,实现了对车辆周围环境信息进行实时快速的收集和处理。通过5G通信技术对车辆进行控制,加快了车辆之间的信息传输速度,提高了车辆间的配合度及车辆通行的效率。该控制系统通过5G技术传感器,有效解决了在突发情况下,无人驾驶汽车由于传感器需要同时输送大量信号而产生的延迟问题,提高了信号的传输效率,降低了主动避让控制系统的响应时间,有利于提高无人驾驶汽车的安全性。     

高密度瓶颈交通流主动-回应汇入行为定义与建模

汇入行为是导致高速公路、快速路汇入区瓶颈失效的根本原因,也是引发车辆冲突、交通事故的重要诱因。基于上海虹许路汇入区高精度轨迹数据,在经典的3类汇入行为(自由、协作、压迫)分类基础上发现并定义了一类新的汇入行为:主动-回应汇入,即在目标车道插车间隙不足的条件下,汇入车辆通过横向偏移主动表达汇入意图,引发后车合作让行,从而实现汇入。由于传统的换道类型划分方法已不适用于描述瓶颈区汇入过程的复杂交互现象,因此根据汇入车辆的横向位置将汇入过程划分为4个时段,以目标车道后车让行的时段不同对4类汇入行为进行了重新划分。基于此对虹许路汇入区轨迹数据中的汇入行为进行分类,并比较主动-回应汇入行为与经典的3类汇入在汇入位置与汇入间隙变化分布的差异。进一步,采用风险空间理论判断目标车道间隙的可汇入程度,并结合混合高斯-隐马尔可夫模型实现对后车的让行意图识别,建立了主动-回应汇入模型。最后构建了瓶颈交通流仿真原型系统以验证模型有效性。结果表明:在宏观交通流层面,主动-回应汇入行为在汇入位置、速度和间隙的分布上与实证数据一致,均值没有显著差异;在个体行为层面,也能再现定义描述的"主动试探-两车博弈-回应让行"的过程。该研究成果对解析瓶颈交通流早发性失效机理、揭示汇入风险变化过程以及设计符合人类驾驶人交互特征的自动驾驶汇入策略均具有重要的指导意义。     

汽车主动转向与直接横摆力矩协调控制

为了提高汽车的操纵稳定性和行驶稳定性,分别对主动转向及直接横摆力矩控制进行了研究。根据汽车线性二自由度模型获得汽车稳态工况下的期望横摆角速度和期望质心侧偏角,设计了上层控制器和下层控制器,其中上层控制器为主动转向与直接横摆力矩功能分配的协调控制,下层控制器采用单神经元自适应PID算法设计了主动转向控制器和直接横摆力矩控制器。基于汽车行驶稳定性指标设计了调度参数,以实现主动转向和直接横摆力矩的协调控制。分别选取高附着系数路面和低附着系数路面进行了正弦输入试验和阶跃输入试验,结果表明所设计的控制系统能够很好地提高线控转向汽车的操纵稳定性和行驶稳定性。     

考虑驾驶人风格的换道轨迹规划与控制（双语出版）

基于自动换道控制技术中融合个性化驾驶人风格的研究,建立考虑驾驶人风格的车辆换道轨迹规划及控制模型以提高换道规划控制模型对不同风格驾驶人的适用性,在保证安全性的基础上进一步满足驾驶人的个性化需求。首先通过问卷调查的方式采集得到了212份驾驶人风格量表数据,采用主成分分析法和K均值（K-means）聚类分析法将驾驶人按驾驶风格分为激进型、普通型和谨慎型,并通过驾驶模拟器试验采集不同风格驾驶人分别在自车道前车、目标车道前车和目标车道后车影响下的换道行为数据。然后对椭圆车辆模型进行改进,以描述不同风格驾驶人的行车安全区域,并据此构建3种典型工况下不同风格驾驶人的换道最小安全距离模型,结合驾驶舒适性约束、车辆几何位置约束以及不同风格驾驶人的换道行为数据,以换道纵向位移最短为目标,实现适应驾驶人风格的换道轨迹规划。最后以基于预瞄的路径跟踪模型作为前馈量,设计基于动力学的线性二次型最优（LQR）反馈控制器,通过调节控制权重矩阵实现3种工况下不同驾驶人风格的换道轨迹跟踪。PreScan和MATLAB/Simulink联合仿真结果表明：所设计的考虑驾驶人风格的换道轨迹规划及跟踪控制模型能够实现不同驾驶风格的自动换道轨迹规划及跟踪控制,可满足驾驶人个性化换道需求。     

半主动悬架的滑模变结构控制

针对带有电流变液智能阻尼器的半主动汽车悬架模型,运用滑模变结构方法设计了半主动悬架滑模控制器。根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择滑模面系数,用指数趋近率改善滑模运动段的动态品质并进一步确定了半主动悬架的实时控制阻尼力。对多种激励信号下隔振质量的响应及半主动悬架系统在系统参数摄动下的鲁棒特性进行了仿真分析。结果表明:变结构控制下半主动悬架系统的隔振效果要远好于最优被动系统,而且对外界扰动有一定的适应性,对系统参数摄动也具有很强的鲁棒性。     

组合位移模式下刚性挡土墙非极限主动土压力

合理确定水平土层间剪切作用是计算任意位移模式下挡墙土压力的关键,相关计算理论在考虑剪应力时缺乏一定的理论依据和试验支撑。针对组合位移模式下的刚性挡土墙,首先基于考虑位移效应的Mohr应力圆,得到由土拱效应导致主应力偏转所产生的剪应力;在此基础上,由直剪试验比拟土层错动作用,建立了剪切系数与位移模式参数n的幂函数关系式。将其应用于改进的水平层分析法,得到了组合位移模式下刚性挡土墙非极限主动土压力的求解方法。某些单一位移模式下挡墙土压力理论解为本文的特解,说明本文理论推导的可靠性。参数研究表明:RTT模式下,非极限主动土压力呈凸曲线分布,峰值位置随n的增大而上移,且高于已有理论解;RBT模式下,非极限主动土压力呈凹曲线分布,其曲率大于已有理论解;随着n的增大,合力作用点位置会降低,降低幅度与墙顶位移呈正相关;合力作用点位置随墙土摩擦角与内摩擦角比值的增大而增大,当墙土摩擦角大于0.7倍内摩擦角时,增长幅度尤为明显。     

目标速度对主动定位误差的影响

超高速鱼雷的出现带来了水中兵器领域的一场技术革命,必将改变海战的作战样式.对超高速鱼雷的探测是与其对抗的前提和基础.由于其航速高达100m/s以上,用现有声呐技术对它进行探测将带来许多新问题.通过研究分析常规声主动定位过程,提出了一种简化模型.运用该模型,分析了在鱼雷跟踪攻击阶段声呐对超高速鱼雷的定位测距误差.仿真结果表明,随着鱼雷速度的提高,常规声呐主动定位精度严重下降,给对抗超高速鱼雷带来极大困难.     

跨座式单轨交通运营期噪声影响与防治措施研究

跨座式单轨交通运营期噪声对声环境影响不可避免,但跨座式单轨交通项目与传统交通项目噪声影响程度及防治措施不同,以重庆轨道交通二号线延伸段为例,通过现场调查、实际监测、类比分析等研究方法,得出了以下结论:跨座式单轨交通噪声影响远小于传统交通项目,跨座式单轨交通噪声防治措施采取以充气轮胎、齿形钢板嵌接式伸缩缝等主动降噪更为有效,可满足噪声防治要求。