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。     

Real-Time Fuzzy Obstacle Avoidance Using Directional Visual Perception

This paper presents a novel vision-based obstacle avoidance approach for the Autonomous Mobile Robot (AMR) with a PanTilt-Zoom (PTZ) camera as its only sensing modality. The approach combines the morphological closing operation based on Sobel Edge Detection Operation and the (μ-kσ) thresholding technique to detect obstacles to soften the various lighting and ground floor effects. Both the morphology method and thresholding technique are computationaUy simple. The processing speed of the algorithm is fast enough to avoid some active obstacles. In addition, this approach takes into account the history obstacle effects on the current state. Fuzzy logic is used to control the behaviors of AMR as it navigates in the environment. All behaviors run concurrendy and generate motor response solely based on vision perception. A priority based on subsumption coordinator selects the most appropriate response to direct the AMR away from obstacles. Validation of the proposed approach is done on a Pioneer 1 mobile robot.     

铁路避撞系统RCAS的关键问题研究

基于车-车通信的铁路避撞系统RCAS(Railway Collision Avoidance System)使列车能周期地获取邻近区域的运行状况信息,若有潜在的碰撞危险则向司机发出警告并给出建议,从而避免碰撞事故的发生。此系统独立于传统运营机制下的安全设备,可提高列车运行的安全性,且具有提高效率的潜能,可缩短相邻列车的追踪间隔。本文详细论述RCAS的体系结构、定位算法、通信机制及碰撞检测机制,并根据目前研究现状展望将来的研究方向,以期对我国铁路发展提供参考。     

车辆碰撞避免系统的设计与仿真分析

汽车作为人们日常出行所使用的交通工具,在给我们的生活带来方便的同时,各类交通事故的发生也导致很多人受伤甚至死亡。为减少乃至避免交通事故的发生,本次研究主要是在不同路面附着状态辨识的基础上进行智能车辆碰撞避免系统的设计,通过联合滑移率和雷达检测的方法进行道路附着状态识别,并运用CarSim与Simulink进行联合仿真,对车辆位移、纵向和横向速度以及加速度进行耦合控制分析,验证本次设计的合理性。     

34 m口门船闸三角闸门设计要点

船闸三角闸门多采用空间网架结构,对于34 m口门船闸而言,采用三角闸门形式尚属首次。为提高闸门结构设计合理性和安全可靠性,结合合裕线裕溪一线船闸扩容改造工程三角闸门的设计实例,从门体结构、支承运转装置、防撞系统、止水系统4个方面对大口门船闸三角闸门设计中须解决的关键技术难点进行分析,选取两组设计水位组合对闸门空间结构进行有限元仿真分析,并对顶、底枢结构进行针对性设计,同时在运转件表面强化工艺、防撞系统结构形式、不同部位的止水设计等方面提出解决方案。结果表明:闸门各结构部件受力在允许范围之内,运转装置安全可靠,止水结构适应性良好,均满足使用要求。     

内河船舶避碰路径优化研究

内河船舶碰撞事故导致重大生命及财产损失，已经引起人们的高度关注．提出一种内河船舶自动避碰路径优化的研究方法，建立了内河船舶操纵运动数学模型，将遗传算法运用到内河船舶避碰路径选优中，提出内河船舶避碰路径优化准则，并构建一种考虑内河航道中运动船舶及障碍物的适应度函数．优化结果表明了本方法的可行性。     

UWB技术在船舶避碰系统中的应用

在NLOS环境下分析了超宽带（UWB）信号及信道传输特性,针对信号的传播特性给出了UWB信号应用于船舶避碰的工作原理,确定合适的接收设备以实现信号的可靠接收,从而对两船之间的距离及方向进行实时监测,使工作人员根据判断结果采取一定的避碰措施,保证船舶航行安全.     

A nonlinear model predictive control formulation for obstacle avoidance in high-speed autonomous ground vehicles in unstructured environments

This paper presents a nonlinear model predictive control (MPC) formulation for obstacle avoidance in high-speed, large-size autono-mous ground vehicles (AGVs) with high centre of gravity (CoG) that operate in unstructured environments, such as military vehicles. The term ‘unstructured’ in this context denotes that there are no lanes or traffic rules to follow. Existing MPC formulations for passenger vehicles in structured environments do not readily apply to this context. Thus, a new nonlinear MPC formulation is developed to navigate an AGV from its initial position to a target position at high-speed safely. First, a new cost function formulation is used that aims to find the shortest path to the target position, since no reference trajectory exists in unstructured environments. Second, a region partitioning approach is used in conjunction with a multi-phase optimal control formulation to accommodate the complicated forms the obstacle-free region can assume due to the presence of multiple obstacles in the prediction horizon in an unstructured environment. Third, the no-wheel-lift-off condition, which is the major dynamical safety concern for high-speed, high-CoG AGVs, is ensured by limiting the steering angle within a range obtained offline using a 14 degrees-of-freedom vehicle dynamics model. Thus, a safe, high-speed navigation is enabled in an unstructured environment. Simulations of an AGV approaching multiple obstacles are provided to demonstrate the effectiveness of the algorithm.     

面向冲突避免的航空器场面滑行引导方法

为避免大型高密度机场航空器之间可能发生的冲突,提出了一种基于混杂系统结构的滑行引导方案.建立了航空器滑行连续动力学模型和航空器在滑行道直线段、交叉口运行的离散事件动态系统模型,通过场面运行观测器建立了连续状态到离散状态的映射.采用禁止状态线性不等式约束和禁止状态逻辑互斥约束,描述场面运行模型应遵循的控制规范,并给出满足控制规范的离散控制器设计方法.最后建立了运行模型中可控变迁的使能状态到场面冲突控制策略的映射.通过助航灯光沙盘控制系统的验证表明,该滑行引导方法能及时对可能冲突的航空器采取恰当的控制策略,并实时生成航空器滑行操纵指令,能有效避免航空器滑行冲突.     

基于OBB算法和前向预防的快速碰撞检测

为提高虚拟装配系统碰撞检测的实时性和真实感,提出了一种基于前向预防的虚拟装配中的防穿透方法,应用方向包围盒(OBB)算法和分层检测机制进行快速碰撞检测,较精确地实现了虚拟装配中虚拟手的抓取释放和防止穿透,克服了虚拟抓取操作中的失真问题.借助数据手套和六自由度跟踪仪,在半沉浸式虚拟装配系统中,针对场景规模较大的电机壳体模具,应用快速碰撞检测算法进行了装配仿真.结果表明,该虚拟装配系统的碰撞响应时间达到毫秒级,没有穿透现象产生,具有较理想的操作真实感.