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基于车载传感器的超车安全距离模型的研究

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装备制造技术 2012年第12期 8-9页

作者：赵贝贝李文勇侯秀喆桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004

通过对超车过程的分析,结合车载传感器的现有应用,建立了符合超车辅助判断需要的超车安全距离计算模型,为超车防撞辅助判断系统的建立打下基础。

关键词：超车分析超车安全距离车载传感器

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基于无线网络技术的高速公路驾驶员防撞决策系统的研究

基于无线网络技术的高速公路驾驶员防撞决策系统的研究

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作者：冯魁吉林大学

学位级别：硕士

随着高速公路建设规模的扩大，高速公路交通事故也频繁发生。而发生在高速公路上的事故类型大多数为追尾碰撞事故，经研究发现，开发汽车防撞预警系统可有效预防大多数追尾碰撞事故。现有的汽车防撞系统研究中，多数是单车预警防碰撞，... 详细信息

随着高速公路建设规模的扩大，高速公路交通事故也频繁发生。而发生在高速公路上的事故类型大多数为追尾碰撞事故，经研究发现，开发汽车防撞预警系统可有效预防大多数追尾碰撞事故。现有的汽车防撞系统研究中，多数是单车预警防碰撞，鉴于此，本文对基于车间通信技术的高速公路驾驶员防撞决策系统进行了研究。ZigBee技术是一种新兴的无线数据传输网络，是实现车间通信的理想选择。利用ZigBee技术进行车辆间通信来实时交换车辆的速度、加速度等信息，使防撞预警系统对当前车辆运行状态掌握的更及时、准确;本文一方面综合人、车、路等因素，将两车发生追尾碰撞时的运行状况归纳为三种车辆行驶状态的碰撞，建立了三种基于车间通信的防追尾安全距离模型，并对该模型中速度、加速度、道路附着系数等影响因素进行了仿真分析;另一方面，在对同向同车道前后两车的超车动态过程分析的基础上，建立了超车安全距离模型，并对模型中影响参数的进行仿真分析。本系统设计的车载ZigBee主节点部分，主要由采集节点和汇聚节点构成，在该系统中，速度采集节点和加速度采集节点将测量到的车辆速度和加速度通过ZigBee的无线通信传输发送给汇聚节点，车载ZigBee节点的主控芯片依据建立的防追尾安全距离模型和超车距离模型运算出此时的理论安全距离和超车距离，同时用车载毫米波雷达测得的实际车间距离也传输到车载节点，车载节点的主控芯片对此时行车状态进行分析判断，从而在紧急情况下能为驾驶员提供及时有效的辅助决策。为实现上述功能，本文对采集节点、汇聚节点，速度采集节点、加速度采集节点和雷达测距单元进行了硬件和软件设计，最后本文又介绍了防追尾、超车、超车判定决策方案以及仿真程序流程设计、并设计出驾驶员辅助决策系统方案界面以及仿真程序和步骤。系统界面仿真结果表明该系统在行车过程中，可以为驾驶员提供辅助驾驶信息，对预防高速公路上的交通事故具有一定的积极意义。

关键词：车车通信 ZigBee 防追尾安全距离超车安全距离防撞决策系统

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智能汽车超车行为路径规划策略研究

智能汽车超车行为路径规划策略研究

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作者：余政上海工程技术大学

学位级别：硕士

随着道路交通和汽车工业的发展,人们对驾驶体验的安全性和舒适性有了更高的要求,自动驾驶技术在提高交通效率和减少交通事故方面有着广阔前景。近年来,自动驾驶技术取得了很大的进步,但在真实且复杂的交通环境中,智能驾驶技术的应用依... 详细信息

随着道路交通和汽车工业的发展,人们对驾驶体验的安全性和舒适性有了更高的要求,自动驾驶技术在提高交通效率和减少交通事故方面有着广阔前景。近年来,自动驾驶技术取得了很大的进步,但在真实且复杂的交通环境中,智能驾驶技术的应用依旧存在一些问题。超车是典型、复杂的交通行为,也是智能驾驶研究难点之一,因此针对超车行为的路径规划策略研究具有一定意义。本文以双向二车道公路上超车行为为研究对象,对智能汽车超车的行为决策、轨迹规划和轨迹跟踪三个方面进行深入研究。具体的研究内容如下:(1)根据车辆超车控制需求,建立包括横向、纵向、横摆三自由度的车辆动力学模型,为轨迹跟踪控制模型做好准备工作。随后分析双向二车道超车行为特性,将超车过程分为跟驰、换道、超越和并道四个阶段。根据驾驶人年龄和性格差异,确定跟驰安全距离模型。另外,基于五次多项式轨迹模型,建立换道和并道五次多项式轨迹预测区间,提出超车过程中换道和并道阶段车辆间存在的三种碰撞形式,并依此分别建立换道和并道安全临界位置模型和安全距离模型。(2)基于双向二车道超车行为特性,建立超车视距和超车临界视距图示模型,并分析车辆重要位置关系以及视距判断的影响因素。综合考虑超越单车与超越车队的情况,建立双向二车道安全超车视距模型和超车临界视距模型,得出超车视距、超车临界位置和超车临界视距等重要数值,以此作为超车决策判断依据和轨迹规划超越阶段的仿真数据支撑。(3)基于遗传算法的基本原理和优缺点,建立模糊控制系统,通过自适应交叉率和变异率提高遗传算法的搜索能力;建立惩罚函数,将惩罚函数与遗传算法适应度函数相结合,提高遗传算法解决约束问题的能力。基于优化后的遗传算法,将换道和并道安全距离模型作为建立适应度函数的基础;将五次多项式轨迹预测区间作为约束条件,建立局部和全局轨迹规划相结合的动态轨迹规划模型。同时,选取超车视距模型相关数据,作为超车可行性判断依据和超越阶段车辆运动轨迹的支撑,通过Matlab仿真平台,规划出各工况下的超车轨迹。(4)基于车辆状态预测方程、碰撞威胁模型以及遗传算法离线预测轨迹模型,确定控制系统的代价函数,结合控制量和控制增量约束,建立MPC控制预测模型。搭建CarSim/Similink动态仿真平台,跟踪不同工况下的超车轨迹,分析跟踪后的轨迹相关参数,已证明了改进遗传算法规划轨迹和MPC控制跟踪轨迹的时效性和安全性。本文以双向二车道超车行为为研究对象,结合全局和局部轨迹规划方法,利用改进遗传算法进行轨迹规划,然后利用离线轨迹跟踪控制系统进行轨迹跟踪,为智能汽车超车行为轨迹规划策略研究提供了一定参考。

关键词：双向二车道超车五次多项式区间超车安全距离遗传算法轨迹规划轨迹跟踪

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基于ZigBee的高速公路车辆防碰撞预警系统研究

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作者：王春磊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

截止2009年底,我国高速公路通车里程已达6.5万公里。随着高速公路通车里程的增加,高速公路年交通事故总量也随之增加。根据研究发现,高速公路交通事故大部分可以通过提前预警来避免。鉴于此,本文基于ZigBee无线通信技术对高速公路车辆... 详细信息

截止2009年底,我国高速公路通车里程已达6.5万公里。随着高速公路通车里程的增加,高速公路年交通事故总量也随之增加。根据研究发现,高速公路交通事故大部分可以通过提前预警来避免。鉴于此,本文基于ZigBee无线通信技术对高速公路车辆防碰撞预警进行了研究。国内研究的防碰撞预警系统多采用雷达来测量前车的距离变化来计算前车的速度和加速度,然后做出追尾预警。与它们相比,一方面,本文设计的高速公路车辆防碰撞预警系统利用ZigBee技术进行车辆间的通信来实时交换车辆的速度、加速度等信息,使预警系统对目前车辆行驶信息的掌握更及时,这样可以更准确的对车辆追尾进行预警;另一方面,该系统还可以根据车辆行驶信息,当判断车辆有超车意图时,通过ZigBee无线通信向前方行驶车辆发送超车预警提醒驾驶员注意,且在不满足超车条件时,自动发出超车危险预警,提醒准备超车的驾驶员注意此时不宜超车。为实现上述系统功能,本文建立了防追尾模型和超车模型。对于防追尾模型,本文着重推导了其中的最小行车安全距离,并利用现有标准验证了其正确性和适用性,还通过仿真对防追尾模型中的速度、加速度、道路附着系数等影响因素进行了分析。对于超车模型,本文着重推导了其中的超车安全距离,并通过仿真对超车模型中的车辆外形、速度、加速度等影响因素进行了分析,本文还提出了超车意图的判定方法。本文设计的高速公路车辆防碰撞预警系统由速度采集节点、加速度采集节点和车辆主节点组成。速度采集节点和加速度采集节点分别测量车辆速度和加速度并通过ZigBee无线通信将测量的信息发送给车辆主节点,车辆主节点接收采集到的车辆速度、加速度信息和相邻车辆发送过来的相邻车辆的速度、加速度等信息,并根据本文系统选用的芯片中的接收信号强度指示计算得到与相邻车辆之间的距离,然后根据当前信息做出预警。本文对各个节点进行硬件和软件设计,并通过实验对其主要功能进行验证,最后根据实验结果对系统进行了改进。

关键词：防碰撞 ZigBee 高速公路超车安全距离预警

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