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基于状态空间采样的高速公路智能网联车辆轨迹动态规划

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中国公路学报 2022年第12期35卷 253-267页

作者：郭烈王旭胥林立秦增科大连理工大学汽车工程学院辽宁大连116024 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315016

为实现智能网联车辆在高速公路动态行车环境下的轨迹实时规划,提出一种基于状态空间采样的轨迹动态规划方法。首先,以安全性为原则选取主车当前行驶的理想车道。基于Frenet坐标与笛卡尔坐标的转换关系,建立车辆运动横、纵向解耦的独立... 详细信息

为实现智能网联车辆在高速公路动态行车环境下的轨迹实时规划,提出一种基于状态空间采样的轨迹动态规划方法。首先,以安全性为原则选取主车当前行驶的理想车道。基于Frenet坐标与笛卡尔坐标的转换关系,建立车辆运动横、纵向解耦的独立积分系统。将高速公路常见的行驶状态分为车道保持与定速巡航、变道以及前车跟随3类,预测主车行驶车道并针对3类行驶状态分别设计轨迹终端的目标配置方法。然后,利用多项式函数生成连接初始配置和目标配置的多条待选轨迹。构建考虑轨迹偏离理想车道程度、始末速度变化、规划周期和轨迹舒适性的综合损失函数,结合速度、加速度、曲率检查来评价各条待选轨迹的成本并进行排序。最后,预测车辆的横、纵向运动轨迹并构建一种胶囊形的车辆虚拟安全边界,通过碰撞检测,确定主车的最优轨迹,设置动态规划触发条件及时更新最优轨迹并避免过度规划浪费资源。研究结果表明:提出的算法能满足高速公路场景的动态规划需求;通过对轨迹规划周期、虚拟安全边界、动态规划时间间隔等关键参数的分析与优化,主车的横摆角速度范围稳定在-0.1~0.15(°)·s^(-1),横向加速度范围稳定在-0.16~0.32 m·s^(-2),跟踪参考轨迹的最大误差不超过0.022 m,提出的算法能规划出具有高安全性、稳定性和舒适性的轨迹。

关键词：汽车工程轨迹动态规划状态空间采样智能网联车辆损失函数碰撞检测

基于自动刹车与主动转向工况的约束系统一体化仿真分析

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基于自动刹车与主动转向工况的约束系统一体化仿真分析

作者：胥林立重庆理工大学

学位级别：硕士

随着汽车安全技术的不断发展与普及,主动避撞技术已成为了汽车安全领域的焦点。然而,主动避撞阶段乘员在纵向和横向上的离位将会破坏原有约束系统和乘员之间的匹配关系,导致乘员受到更大的碰撞损伤。目前针对制动和转向协同工况下离位... 详细信息

随着汽车安全技术的不断发展与普及,主动避撞技术已成为了汽车安全领域的焦点。然而,主动避撞阶段乘员在纵向和横向上的离位将会破坏原有约束系统和乘员之间的匹配关系,导致乘员受到更大的碰撞损伤。目前针对制动和转向协同工况下离位乘员的保护研究还较为缺乏,因此,研究制动和转向过程中的碰撞对乘员造成的损伤风险以及约束系统的防护效能对主被动一体化安全的研究具有重要的指导意义。本文参考典型的预碰撞事故类型和主动安全测试场景并结合真实的交通事故案例,搭建了适用于本课题的事故场景;进而引入自动刹车和主动转向相结合的避撞决策机制并完成了碰撞前的联合仿真。本文以丰田Yaris作为研究对象,完成整车和约束系统的模型搭建与验证,同时针对普通假人不能较好再现碰前乘员肌肉响应的问题,本课题基于志愿者实车试验,采用主动人体模型（Active Human Model,AHM）假人来模拟乘员在预碰撞阶段的肌肉响应。最后根据建立的事故场景,获得两车碰撞的边界条件并基于LS-DYNA仿真提取车体碰撞加速度,从而以此来分析乘员在整个事故过程的离位响应和碰撞损伤。本文研究结果显示:在主动避撞阶段,适配原有约束系统的假人头部在纵向和横向上的最大离位达到了143.3mm和254.6mm,导致碰撞过程中肩带脱落且发生了击穿气囊的现象。匹配3点式主动控制卷收器（Active Control Retractor,ACR）后,假人各部位的最大离位量平均减少了40%左右,在碰撞过程中使假人的胸部和大腿损伤分别减小了23.6%和44.4%,并消除了肩带脱落和击穿气囊的现象。自动调节座椅的适配对假人的约束效果较为有限,仅在纵向上将假人的离位位移减小了20.9%,而对假人的横向离位没有太大的改变,因此在碰撞阶段虽然没有击穿气囊,但肩带仍然出现了脱落现象,然而座椅的抬升给予假人下肢更多的约束,使假人的左右大腿力分别减小了47.4%和65.1%。3+2点式ACR的适配使假人在整个预碰撞阶段离位较小,并使假人的胸部压缩量减小了35%。3+2点式ACR和主动调节座椅相结合对预碰撞阶段离位改善效果较小,但能较大改善碰撞阶段假人伤害指标,其中假人胸部压缩量减小了35%左右,左右大腿力分别减少了68.4%和99%。本文研究表明:在充分利用预触发约束系统后,不仅能保证乘员在预碰撞阶段处于正常坐姿,维持乘员和原有约束系统之间的匹配关系,避免头部硬接触等状况,同时座椅的抬升在碰撞阶段增加了座椅和假人之间的约束,显著降低了乘员的下肢损伤,并避免乘员发生“下潜”的现象。该研究为主被动一体化安全所涉及的相关技术研发提供了指导和参考,并为预触发约束系统的适配提出了一些合理的建议。

关键词：自动刹车主动转向主被动一体化安全预触发约束系统损伤指标

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自动驾驶接管影响因素分析与研究进展

交通运输系统工程与信息 2022年第2期22卷 72-90页

作者：郭烈胥林立秦增科王旭大连理工大学汽车工程学院辽宁大连116024

部分或有条件自动驾驶车辆允许驾驶员将驾驶任务移交给自动驾驶系统,但驾驶员仍需对驾驶环境进行监测,若发生紧急事件或驾驶环境超出系统运行设计域等情况,驾驶员需要及时接管车辆。影响驾驶接管过程的因素主要包括:人因、交通环境以及... 详细信息

部分或有条件自动驾驶车辆允许驾驶员将驾驶任务移交给自动驾驶系统,但驾驶员仍需对驾驶环境进行监测,若发生紧急事件或驾驶环境超出系统运行设计域等情况,驾驶员需要及时接管车辆。影响驾驶接管过程的因素主要包括:人因、交通环境以及人-机交互系统。本文分析了驾驶员认知负荷特性等人因对接管过程和接管时间预算的影响。分析发现,驾驶员长时间脱离驾驶任务会导致其陷入被动疲劳或驾驶分心状态,从而降低接管绩效。适当的非驾驶任务可以使驾驶员保持一定的认知负荷,降低驾驶员的被动疲劳水平。结合网联技术的应用可以多次发出预警信号,提高接管绩效。本文讨论了交通密度、道路条件等交通环境对接管时驾驶员感知、认知及决策的影响,探讨混合交通下过渡区智能网联车辆控制权切换(Transitions of Control,ToC)的管理问题。在复杂道路交通下,驾驶员需要更多时间恢复对环境的感知,且驾驶员在弯道接管车辆时更容易出现较大横向偏差。在混合交通环境中,为防止过渡区出现集中的ToC,可以制定相应交通管理措施,以降低过渡区域中车辆之间的相互干扰。本文还分析了视觉、听觉、触觉、嗅觉及其组合类型交互方式的优、缺点,讨论网联环境下人-机交互系统设计以及ToC形式。单个的交互方式有其自身的优、缺点,多种类型相结合的交互形式能形成优势互补,及时地将接管信息传递给驾驶员,并将其注意力集中于对环境的感知。网联技术发展使得可利用的行车信息的数量和种类都有所提高,网联信息需要更好地呈现策略,以保证人-机交互界面具有较高的可用性和接受性,为驾驶员提供更加准确的交互信息。同时,利用驾驶员状态识别技术实时监测驾驶员所处状态,并通过人-机交互系统提醒驾驶员,使其保持警觉,提高接管绩效。未来研究应该重点关注非驾驶任务对驾驶员认知特性的影响,结合接管时的驾驶环境,遵循预测算法辅助驾驶员实现控制权的平稳过渡。随着网联技术的不断应用,逐步改进现有人-机交互系统的设计和性能,对过渡区域ToC的管理问题展开深入研究。

关键词：智能交通自动驾驶车辆网联环境驾驶接管人因人机交互

制动工况中乘员动态响应分析及主动预紧安全带效能评价

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振动与冲击 2020年第24期39卷 240-246页

作者：胥林立王振飞胡远志徐紫红曾宪菁重庆理工大学车辆工程学院重庆400054 天合汽车科技(上海)有限公司上海201814 泛亚汽车技术中心有限公司上海201208

主动控制卷收器(ACR)可减少乘员在制动时的位移和碰撞中的损伤风险,但国内相关试验较为匮乏。因此,为探究紧急制动时ACR对乘员离位现象的影响,针对2名男性志愿者,开展了初始速度为70 km/h的紧急制动试验,定量测定并分析了ACR与普通卷收... 详细信息

主动控制卷收器(ACR)可减少乘员在制动时的位移和碰撞中的损伤风险,但国内相关试验较为匮乏。因此,为探究紧急制动时ACR对乘员离位现象的影响,针对2名男性志愿者,开展了初始速度为70 km/h的紧急制动试验,定量测定并分析了ACR与普通卷收器下的志愿者运动响应和安全带物理参数,为ACR的进一步研发提供数据参考。结果表明,在ACR的作用下,志愿者头部和T1位移分别减小34 mm和27 mm,制动阶段的织带拉出量减少13 mm,制动结束时织带回拉量增加62 mm,运动速度峰值和安全带力则无明显变化。此外,试验分析结果还显示志愿者位移(头部、肩部和T1位移)与肩带力高度正相关。

关键词：主动安全带紧急制动乘员动态响应志愿者实车试验

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自动紧急转向导致斜角碰撞的一体化仿真分析

中国公路学报 2021年第1期34卷 188-198页

作者：胡远志张国庆刘西谯艳娟胥林立耿庄程汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室重庆401122 重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054 重庆长安汽车股份有限公司重庆400023

在前方道路突然出现障碍物的危急情况中,车辆采用自动紧急转向来避障,由于情况紧急,车辆在转向过程中仍可能与其他道路参与者发生碰撞事故。当车辆采用自动紧急转向避让道路前方路口突然闯入的车辆时,与对向来车发生斜角碰撞,由此,对该... 详细信息

在前方道路突然出现障碍物的危急情况中,车辆采用自动紧急转向来避障,由于情况紧急,车辆在转向过程中仍可能与其他道路参与者发生碰撞事故。当车辆采用自动紧急转向避让道路前方路口突然闯入的车辆时,与对向来车发生斜角碰撞,由此,对该特定场景的转向-碰撞全过程进行一体化仿真,分析乘员在转向阶段因车辆横摆和侧倾运动引起的离位现象以及离位在碰撞过程中对乘员的动态响应和损伤造成的影响。首先,建立由自动紧急转向导致的斜角碰撞场景;其次,在该场景中,确定车辆在最小避障距离内的紧急变道路径,并计算车辆和乘员在变道过程中的动态响应;碰撞事故发生时刻选取为本车在紧急转向过程中易与对向来车发生碰撞的时刻,且在该时刻乘员具有较大潜在损伤风险;然后,在时域上结合车辆转向阶段和碰撞阶段的运动响应,将其作为整体输入,对乘员在全过程的动态响应进行一体化仿真;最后,分析离位对乘员损伤的影响规律以及影响因素。研究结果表明:紧急转向会导致乘员产生明显的横向离位,降低了约束系统对乘员的保护效果,致使乘员头部和颈部在碰撞中的人车相对运动速度和相对位移明显增大;横向离位使得乘员头部偏离安全气囊中央区域,降低了安全气囊的保护作用;这2个因素导致了乘员头部损伤评价指标HHIC36增加7.20倍,颈部损伤评价指标Nij增加2.32倍;乘员头、颈部损伤具有随横向离位程度减小而减小的趋势。

关键词：汽车工程乘员损伤一体化仿真斜角碰撞自动紧急转向

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长时域碰撞耦合建模与CAE仿真再现

重庆理工大学学报（自然科学） 2020年第3期34卷 41-46页

作者：胥林立朱鸿旭顾凯来飞孟祥志李晨重庆理工大学车辆工程学院重庆400054

基于有限元法的事故再现CAE仿真精度高,能较为精确地模拟出车辆在碰撞过程中的变形量,但其建模针对性强,计算复杂,不适用于长时域碰撞工况的仿真再现。为此,搭建了包含有限元气囊轮胎与简化悬架的多刚体-有限元耦合模型,并基于MADYMO软... 详细信息

基于有限元法的事故再现CAE仿真精度高,能较为精确地模拟出车辆在碰撞过程中的变形量,但其建模针对性强,计算复杂,不适用于长时域碰撞工况的仿真再现。为此,搭建了包含有限元气囊轮胎与简化悬架的多刚体-有限元耦合模型,并基于MADYMO软件及变摩擦因数的方法实现了某长时域碰撞事故的仿真再现。仿真结果显示:仿真碰撞轨迹与事故碰撞轨迹保持高度一致,采用多刚体-有限元耦合底盘能较好地模拟车辆在运动过程中轮胎的力学特性以及车身和底盘之间的相对运动,基于导入的人体假人模型能较好地模拟乘员的二次碰撞及其受伤机理。该方法在保证仿真精度的同时极大地降低了计算成本,可为长时域碰撞事故再现提供参考。

关键词：耦合建模长时域碰撞 CAE仿真接触特性

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亚纳米石墨烯片的可控制备

科学通报 2024年第27期69卷 4002-4004页

作者：补赛玉林立北京大学材料科学与工程学院北京100871

以石墨烯、过渡金属硫化物等为代表的二维层状材料,因其独特的结构和优异性能,受到广泛关注,推动了材料领域的深入发展.对层状材料的尺寸和维度进行工程设计是赋予其新特性,并拓展其应用领域的关键.以石墨烯量子点为例,其独特的量子限... 详细信息

以石墨烯、过渡金属硫化物等为代表的二维层状材料,因其独特的结构和优异性能,受到广泛关注,推动了材料领域的深入发展.对层状材料的尺寸和维度进行工程设计是赋予其新特性,并拓展其应用领域的关键.以石墨烯量子点为例,其独特的量子限域效应和边缘效应等,使其具有与大尺寸石墨烯薄膜截然不同的光学与电学性能,在非线性光学、太阳能电池和电催化等领域中具有广泛的应用前景.

关键词：过渡金属硫化物纳米石墨烯片量子限域效应石墨烯薄膜石墨烯量子点非线性光学太阳能电池层状材料

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我国智慧流通产业的分布动态、空间差异及收敛特征

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商业经济研究 2024年第9期 25-28页

作者：林立中国社会科学院信息情报研究院北京100086

伴随着我国流通空间格局的演变,智慧流通产业逐渐成为调控发展要素的主要空间形式。本文选取2003-2020年31个省份的面板数据,从分布动态、空间差异及收敛特征考察智慧流通产业空间集聚现象,研究发现:第一,以2008年和2018年两个时间节点... 详细信息

伴随着我国流通空间格局的演变,智慧流通产业逐渐成为调控发展要素的主要空间形式。本文选取2003-2020年31个省份的面板数据,从分布动态、空间差异及收敛特征考察智慧流通产业空间集聚现象,研究发现:第一,以2008年和2018年两个时间节点划分,我国智慧流通产业发展可以分为萌芽发展期、高速发展期和优化调整期,区域发展水平呈现东、中、西依次递减的分布特征。第二,我国智慧流通产业呈现出总体发展水平持续上升,区域间绝对差异逐步减小的趋势,但各地区内部的智慧流通产业分布情况存在明显的区域异质性。第三,全国及三大经济区的智慧流通产业发展满足空间条件β收敛,三大经济区的收敛速度呈现出“西部>中部>东部”的阶梯形排序。东部地区的产业收敛因素为生态环境和增长动能,而对外开放则会导致产业溢出;中部地区的收敛因素为经济运行;西部地区的收敛因素为增长动能和经济运行。

关键词：智慧流通产业分布特征优化调整空间收敛性

喀斯特石漠化治理村落生态系统结构优化与稳定性提升策略

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喀斯特石漠化治理村落生态系统结构优化与稳定性提升策略

作者：林立贵州师范大学

学位级别：硕士

2024年,中共中央一号文件《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略加快推进农业农村现代化的意见》提出了完善农村基础设施建设、推动农民增收等方面的具体措施。喀斯特村落地区的生态系统结构和稳定性对于治理石漠化至关重要,从村落生态... 详细信息

2024年,中共中央一号文件《中共中央国务院关于实施乡村振兴战略加快推进农业农村现代化的意见》提出了完善农村基础设施建设、推动农民增收等方面的具体措施。喀斯特村落地区的生态系统结构和稳定性对于治理石漠化至关重要,从村落生态系统结构的角度出发,研究结构与稳定性提升之间的关系,促进石漠化治理工作。这对于推动乡村振兴和促进区域社会经济发展具有重要意义。根据地理学学、生态学的结构功能理论和区域差异性理论,选取中国南方喀斯特地区以及代表中国南方整体环境的毕节撒拉溪、清镇红枫湖和关岭-贞丰花江作为研究对象,2021-2022年,对村落生态系统的结构与稳定性进行实证分析。围绕着喀斯特村落生态系统的结构以及村落生态系统具有的生活、生产和生态三生功能为主线进行系统性前沿研究,探讨村落生态系统结构与稳定性之间的相互作用机制,提出优化生态系统结构与提升稳定性的策略,旨在实现生态系统的稳定与乡村振兴。(1)阐明了村落生态系统功能结构特征,揭示了基于不同石漠化村落生态系统功能的结构现状,发现毕节撒拉溪、贞丰-花江和清镇红枫湖的村落生态系统结构合理化程度为较不合理、较合理和合理。在不同石漠化程度下,不同地貌类型村落生态系统功能结构存在较大差异性。通过定性与定量分析三种不同类型喀斯特石漠化治理村落生态系统结构组成及其影响因素,发现村落生态系统结构可分为内外结构。外部结构主要表现为庭院景观和山水林田景观,而内部结构表现为生计结构、能源结构和人口结构。并根据系统所能提供的功能与农户的需求相结合,对结构现状进行评价。首先在喀斯特高原山地类型,潜在-轻度石漠化村落生态系统中,内、外部结构的三生功能均表现出不合理情况,不能满足系统内农户对系统的功能供给的要求。外部景观结构主要表现在庭院生态景观和山水林田生活景观方面,内部结构在生计、能源和人口结构方面均有所体现。生计结构为农户兼业化水平和劳动力受教育水平较低,农户生产水平下降。清洁能源使用较少,导致环境污染,生态功能降低。而人口抚养比高是人口结构不合理的表现,是生活质量降低的重要原因。其次是在喀斯特高原峡谷,中-强度石漠化村落生态系统中,外部生产景观和内部农作物受灾两方面降低了农户生产水平。最后是在喀斯特高原盆地,轻-中度石漠化村落生态系统的庭院生活景观降低了生活水平,而山水林田生态景观面积少会降低生态水平。(2)揭示了喀斯特村落生态系统结构与稳定性之间的科学机制,构建了石漠化村落生态系统稳定性评价模型,并对稳定性进行评价分级。发现了潜在-轻度、轻-中度石漠化治理村落生态系统稳定性处于临界状态(Ⅲ),中-强度村落为较失稳(Ⅳ)。基于石漠化环境背景、村落生态系统属性与生态系统稳定性概念,从生态系统稳定性概念的抗干扰能力和系统受干扰后的自我恢复能力角度入手,选取了外部景观和内部生计、能源和人口等结构,引入水土流失因素等作为一级指标,并通过熵权法计算了各指标权重。其次,利用综合评价法建立了村落生态系统稳定性评价指标框架,对稳定性进行了评价分级。其中,结合村落生态系统的特征,在景观结构方面选取了林地景观百分比、最大斑块指数、蔓延度指数、斑块密度、香浓多样性指数和道路密度;水土流失层面选取了气温、降雨、石漠化程度和≥25°耕地面积;生计结构层面选取农作物受病虫害或自然灾害影响、人均耕地面积、劳动力受教育水平;能源结构层面选取了清洁能源使用占比、薪柴使用量;人口结构层面选取了家庭抚养比和男女比例这17个指标作为评价指标。经过分析发现,潜在-轻度、轻-中度石漠化治理村落生态系统稳定性均处于临界状态,稳定性指数为分别为0.5769和0.4474,中-强度石漠化治理区村落生态系统稳定性指数为0.386,位于较失稳状态。造成村落出现这么大的差异的主要原因是村落生态系统的石漠化程度。总体来看稳定性综合指数呈现出潜在-轻度石漠化治理区>轻-中度石漠化治理区>中-强度石漠化治理区,程度的加强使村落生态系统和经济发展面临严重威胁,迫切需要加强对石漠化的治理和防范措施,以实现生态环境的持续稳定和经济可持续发展的目标。(3)根据石漠化治理村落生态系统农户的需求,结合结构和稳定性特征,分别从人为调控与政府支持两方面,针对不同村落提出结构优化方案和稳定性策略。基于农户与村落生态系统交互影响,从村落生态系统自身特性与农户需求方面,探讨结构优化方案和稳定性提升策略。分别给出喀斯特高原山地、喀斯特高原盆地和峡谷的结构优化方案和稳定性提升策略。对于山地类型村落生态系统,向农户普及生育政策和相关知识,强调生育规划的重要性是十分有必要的,引导农户树立正确的生育观念,认识到质量优先。对于喀斯特盆地村落生态系统,其外部景观结构中廊道的连接度受到人类极大冲击,导致农作物的种植情况不能满足农户需求,因此需要对廊道结构进行规划调整。最后是峡谷类型村落生态系统,地

关键词：喀斯特石漠化治理村落生态系统系统结构系统稳定性