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泊车过程中车辆转向状态的分段位姿估计方法

重庆交通大学学报（自然科学版） 2024年第5期43卷 113-123页

作者：李臣旭江浩斌马世典侯桐江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 江苏大学汽车工程研究院江苏镇江212013

针对泊车过程中转向系统非线性因素影响车辆位姿估计准确度的问题,提出了一种基于车辆转向状态的分段位姿估计方法,提高自动泊车过程中的车辆位姿估计精度。首先,通过试验对车辆运动学航迹推算法定位的误差来源进行分析,确定了转向过程... 详细信息

针对泊车过程中转向系统非线性因素影响车辆位姿估计准确度的问题,提出了一种基于车辆转向状态的分段位姿估计方法,提高自动泊车过程中的车辆位姿估计精度。首先,通过试验对车辆运动学航迹推算法定位的误差来源进行分析,确定了转向过程的非线性因素对泊车过程中车辆位姿计算准确度的影响;其次,设计了基于车辆转向状态的分段位姿估计模型,使用LSTM对转向状态进行实时分类,分别训练混合模型进行位姿估计,并对分类结果与位姿估计结果进行后验修正;再次,构建泊车工况车辆横纵向位移数据集,基于数据集对所建模型进行训练和离线测试;最后,利用Python搭建在线测试平台,对模型进行位姿估计测试,并开展对比试验。试验结果表明:该方法能够将泊车过程中的车辆欧式距离误差控制在10 cm以内,航向角误差控制在1°以内。基于车辆转向状态的分段位姿估计方法研究,可以有效提高泊车过程中的车辆位姿估计精度,并具有较高的实时性和较好的鲁棒性。

关键词：车辆工程自动泊车车辆位姿估计转向状态 LSTM 混合模型

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自动泊车前轮转角闭环的分层控制方案

江苏大学学报（自然科学版） 2024年第4期45卷 396-403页

作者：马世典侯桐江浩斌韩牟李臣旭江苏大学汽车工程研究院江苏镇江212013 江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 江苏大学计算机科学与通信工程学院江苏镇江212013

为提高自动泊车系统中控制器的抗扰动能力,优化控制律执行效果,提出了前轮转角闭环的分层控制方案.设计了以行驶距离为非时间参考量的fal函数非光滑控制律,输出前轮转角控制量.以阿克曼转向模型为基础,建立了前轮转角观测器,并使用模糊... 详细信息

为提高自动泊车系统中控制器的抗扰动能力,优化控制律执行效果,提出了前轮转角闭环的分层控制方案.设计了以行驶距离为非时间参考量的fal函数非光滑控制律,输出前轮转角控制量.以阿克曼转向模型为基础,建立了前轮转角观测器,并使用模糊滑模控制器实现前轮转角闭环的横向控制.搭建Carsim/Simulink联合仿真系统,在典型泊车场景下验证所设计控制器的有效性、跟踪效果及鲁棒性.使用实车测试平台开展了试验.结果表明:所设计的前轮转角闭环分层控制方案能够快速准确地跟踪目标路径,提高了泊车系统的横向控制精度,并在未知转向非线性扰动下也具有良好的跟踪控制效果.

关键词：自动泊车路径跟踪分层控制非光滑控制前轮转角观测器模糊滑模控制

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基于模式切换的互联空气悬架性能研究

汽车实用技术 2024年第6期49卷 72-77页

作者：王莹马世典李臣旭江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 江苏大学汽车工程研究院江苏镇江212013

为进一步提高互联空气悬架性能,设计了一种互联模式切换策略,该策略首先建立互联空气悬架整车动力学模型;然后基于平顺性和操稳性性能指标函数设计综合评价指标,利用不同连通模式下综合指标的变化规律,设计互联模式切换控制策略;最后进... 详细信息

为进一步提高互联空气悬架性能,设计了一种互联模式切换策略,该策略首先建立互联空气悬架整车动力学模型;然后基于平顺性和操稳性性能指标函数设计综合评价指标,利用不同连通模式下综合指标的变化规律,设计互联模式切换控制策略;最后进行数值仿真,仿真结果表明,该控制策略可明显地改善互联空气悬架性能,提高乘车舒适性。

关键词：互联空气悬架动力学模型综合评价指标模式切换

基于车位场景智能识别技术的全自动垂直泊车系统研究

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基于车位场景智能识别技术的全自动垂直泊车系统研究

作者：李臣旭江苏大学

学位级别：硕士

近年来自动泊车技术作为一项重要的驾驶辅助技术成为汽车工程技术领域的研究热点。目前正在逐步推广应用的半自动泊车系统仍需要驾驶员来控制车速、档位和制动,智能化程度还需进一步提高;在垂直泊车时,为避免泊入车位后由于侧方空间过... 详细信息

近年来自动泊车技术作为一项重要的驾驶辅助技术成为汽车工程技术领域的研究热点。目前正在逐步推广应用的半自动泊车系统仍需要驾驶员来控制车速、档位和制动,智能化程度还需进一步提高;在垂直泊车时,为避免泊入车位后由于侧方空间过小导致驾驶员无法开启车门的问题,在识别有效车位时采取十分保守的策略(即设定的车位宽度裕量过大),导致一些相对较狭的有效车位不能被泊车系统所识别,因而降低了有效车位的利用率。为了提高有效车位利用率、停取车便利性以及泊车系统的智能化、自动化水平,本文以电动汽车为载体,研究基于车位场景智能识别技术的全自动垂直泊车系统,从泊车位场景识别、泊车路径规划、路径跟踪控制和泊车控制系统设计等四个方面开展研究。首先,研究了泊车位场景的智能识别方法。用测距传感器测量空闲泊车位的几何参数,用视觉传感器识别目标车位两侧已停放车辆的朝向,着重研究车辆停放朝向的检测方法。运用Adaboost算法训练车辆检测器,基于彩色模型算法对车辆图像进行红色尾灯检测,根据是否检测到红色尾灯来判断泊车位两侧车辆的停放朝向,实现车位场景的智能识别。其次,分析泊车系统实现垂直泊车的工作过程,根据国家规定和试验车尺寸设定目标泊车位尺寸,分析泊车过程中车辆运动学特性和运动约束条件,建立车辆运动学模型并提出泊车约束条件。对常见垂直泊车位场景进行建模分析,借鉴熟练驾驶员在垂直泊车时操控车辆运动的实际路径,规划理想的泊车路径。然后,以电动汽车为载体,分析泊车过程中的车辆运动规律,提出基于非光滑控制理论的路径跟踪控制方法。为真实准确的反映出车辆运动状况,基于车辆动力学模型设计了自动泊车路径跟踪控制器,控制车辆跟踪规划路线,提高泊车精度,仿真实验验证了所设计路径跟踪控制器的有效性。最后,基于电动汽车开发了全自动垂直泊车控制器,包括泊车控制子系统、助力转向系统和车速控制模块,泊车控制子系统包括环境感知、传感器信号处理、语音和电源等四个模块。设计了控制系统硬件电路和系统程序,考虑了软硬件抗干扰性能,并进行了泊车控制器的装车试验。结果表明,控制器在车位场景识别、路径选择和泊车精度上均有较好的效果。

关键词：车位场景识别全自动垂直泊车电动汽车路径规划非光滑控制

基于Simscape的APA-EPS系统建模及人机共驾转向控制策略研究

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汽车工程 2023年第12期45卷 2209-2221页

作者：江浩斌袁培淳杨昆唐斌李臣旭江苏大学汽车工程研究院镇江212013 江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013

人机共驾是智能车辆实现高度自动驾驶之前的过渡阶段,由于驾驶员与驾驶辅助系统同时在环,存在驾驶权分配的问题,智能车辆的转向系统必须实时敏捷地执行驾驶员和驾驶辅助系统的转向控制指令。本文针对搭载于某智能MPV的平行轴式电动助力... 详细信息

人机共驾是智能车辆实现高度自动驾驶之前的过渡阶段,由于驾驶员与驾驶辅助系统同时在环,存在驾驶权分配的问题,智能车辆的转向系统必须实时敏捷地执行驾驶员和驾驶辅助系统的转向控制指令。本文针对搭载于某智能MPV的平行轴式电动助力转向系统(APA-EPS)研究人机共驾转向控制策略。首先对APA-EPS系统进行Simscape建模,并通过台架试验验证了模型的准确度。随后基于模糊PID控制算法和模糊滑模控制算法分别设计了人驾和机驾模式下的控制策略。在驾驶员主导驾驶车辆时,根据距离影响度函数和角度影响度函数确定转向控制权重;在驾驶辅助系统主导驾驶车辆时,采用滑动时间窗口监测驾驶员的接管请求。仿真试验结果表明,人驾和机驾的控制策略均具有较好的转角跟随效果,人机共驾时转向控制权能够及时进行切换,且APA-EPS的转向盘转角响应迅速。

关键词：平行轴式电动助力转向系统 Simscape 人机共驾系统驾驶权分配策略

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智能车辆自动泊车路径跟踪的非光滑控制策略

江苏大学学报（自然科学版） 2017年第5期38卷 497-502页

作者：江浩斌李臣旭马世典丁世宏张超江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 江苏大学汽车工程研究院江苏镇江212013 江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013 众泰汽车工程研究院浙江杭州310000

针对车辆的非线性非完整约束特性导致的自动泊车路径跟踪实时控制精度不高,致使库内调整次数增加或车辆最终停放位姿不理想等问题,提出一种基于非光滑控制的自动泊车路径跟踪控制策略.通过对车辆动力学跟踪误差模型的降阶转换,推导了2阶... 详细信息

针对车辆的非线性非完整约束特性导致的自动泊车路径跟踪实时控制精度不高,致使库内调整次数增加或车辆最终停放位姿不理想等问题,提出一种基于非光滑控制的自动泊车路径跟踪控制策略.通过对车辆动力学跟踪误差模型的降阶转换,推导了2阶、3阶子系统的级联系统有限时间跟踪控制方程.基于此降阶控制方程,以车辆动力学模型中的方向盘转角和车速作为输入,设计具有全局渐近稳定特性的路径跟踪控制器,并进行了仿真分析.结果表明:与传统方法相比基于非光滑控制的路径跟踪控制方法达到了有限时间内全局精确跟踪参考泊车路径的目的,具有强抗扰动性和快速收敛性.

关键词：自动泊车路径跟踪非光滑控制动力学跟踪误差模型级联系统

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基于传感器信息融合的车辆位姿估算方法

江苏大学学报（自然科学版） 2022年第6期43卷 636-644页

作者：李臣旭江浩斌王成雨马世典江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 江苏大学汽车工程研究院江苏镇江212013

针对自动泊车过程中基于单一定位方法导致的车辆位姿估算精度较低等问题,提出了一种融合轮速传感器信息与视觉传感器信息对车辆位姿进行估算的方法.首先研究了利用轮速传感器信息对车辆进行位姿估算的航迹推算法,分析了误差产生的原因;... 详细信息

针对自动泊车过程中基于单一定位方法导致的车辆位姿估算精度较低等问题,提出了一种融合轮速传感器信息与视觉传感器信息对车辆位姿进行估算的方法.首先研究了利用轮速传感器信息对车辆进行位姿估算的航迹推算法,分析了误差产生的原因;然后提出了基于扩展卡尔曼滤波算法对轮速传感器与视觉传感器进行信息融合的车辆定位方法,减小系统误差,实现自动泊车过程中的车辆位姿估算;最后利用Simulink仿真对模型和位姿估算算法进行验证,并将航迹推算法与传感器信息融合方法进行比较.结果表明:本研究提出的车辆位姿估算方法能够有效降低系统定位误差,提高泊车过程中车辆位姿的估算精度.

关键词：自动泊车车辆位姿估算传感器信息融合航迹推算法扩展卡尔曼滤波算法

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语音泊车时滞影响及轨迹动态调整策略研究

工程设计学报 2015年第3期22卷 295-300页

作者：华一丁江浩斌马世典吴狄沈峥楠李臣旭江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 江苏大学汽车工程研究院江苏镇江212013

针对语音辅助半自动泊车系统中的时滞导致泊车轨迹误差较大的问题,建立辅助泊车运动学模型,提出水平侧方车位泊车轨迹的规划方法和控制策略.采用3次多项式拟合推导出以车辆与目标车位横向间距D为变量的泊车轨迹分段逼近函数,仿真分析了... 详细信息

针对语音辅助半自动泊车系统中的时滞导致泊车轨迹误差较大的问题,建立辅助泊车运动学模型,提出水平侧方车位泊车轨迹的规划方法和控制策略.采用3次多项式拟合推导出以车辆与目标车位横向间距D为变量的泊车轨迹分段逼近函数,仿真分析了语音辅助半自动泊车系统中时滞对实际泊车轨迹的影响.分别以泊车轨迹每段弧长为自变量,以泊车横、纵向偏差为评价指标,推导了各段轨迹弧长偏差与最终泊车位置偏差的关系,通过仿真对泊车路径偏差进行了容差分析,提出了基于查表法的泊车动态调整控制策略,并通过软件编程实现.最后通过4名驾驶员分组试验,验证了泊车动态调整策略的有效性.

关键词：系统时滞泊车轨迹容差范围动态调整策略

基于模糊规则的智能汽车弯曲坡道避撞控制研究

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机械设计 2023年第4期40卷 1-8页

作者：李臣旭江浩斌张旭培马世典江苏大学汽车与交通工程学院江苏镇江212013 江苏大学汽车工程研究院江苏镇江212013

针对智能汽车自动代客泊车驶入地下停车场过程中易在弯曲坡道内与其他行驶车辆发生碰撞的问题,文中提出了一种基于模糊规则的弯曲坡道避撞控制方法。首先,对地下停车场弯曲坡道内潜在碰撞场景及安全车距进行了分析;然后,进行了模糊避撞... 详细信息

针对智能汽车自动代客泊车驶入地下停车场过程中易在弯曲坡道内与其他行驶车辆发生碰撞的问题,文中提出了一种基于模糊规则的弯曲坡道避撞控制方法。首先,对地下停车场弯曲坡道内潜在碰撞场景及安全车距进行了分析;然后,进行了模糊避撞控制器的设计,并基于环境感知系统的输出进行了避撞控制模糊规则库的建立;最后,利用CarMaker与Simulink搭建了联合仿真平台,对文中设计的模糊避撞控制器进行了验证。结果表明:文中研究的基于模糊规则的避撞控制方法在地下停车场弯曲坡道上能够收到良好的避撞效果。

关键词：自动代客泊车弯曲坡道环境感知模糊规则避撞控制