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基于CMAC-PID的车道保持辅助系统控制策略研究

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机床与液压 2020年第12期48卷 48-54页

作者：王延宁广东科技学院广东东莞523083

车道保持辅助系统是汽车安全辅助驾驶的重要组成部分,可有效提高汽车行驶安全性。针对辅助系统在车辆控制权分配上存在的人机冲突问题,对车辆状态判断决策以及辅助控制策略进行研究。首先建立车辆-道路参考模型,基于预瞄理论提出车辆运... 详细信息

车道保持辅助系统是汽车安全辅助驾驶的重要组成部分,可有效提高汽车行驶安全性。针对辅助系统在车辆控制权分配上存在的人机冲突问题,对车辆状态判断决策以及辅助控制策略进行研究。首先建立车辆-道路参考模型,基于预瞄理论提出车辆运行状态的监控方法,根据施加在方向盘上的转矩设计车辆偏离判断决策。然后利用CMAC神经网络的自学习功能实时调节PID参数,实现对车辆转向系统的主动控制。最后通过CarSim与Simulink软件进行联合仿真分析。研究结果表明:与传统PID控制相比,所提出的CMAC-PID控制策略能够正确判断驾驶员操作与车辆运行的状态,当车辆发生偏离时可有效进行预警和主动纠偏控制,控制精度高,响应速度快,在降低人机冲突的同时,确保行车安全。

关键词：车道保持辅助系统 CarSim仿真 CMAC神经网络算法车辆状态

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基于模型预测控制的车道保持辅助系统研究

基于模型预测控制的车道保持辅助系统研究

作者：杨义波山东科技大学

学位级别：硕士

随着汽车智能化进程的推进,高级辅助驾驶系统近年来得到广大研究者和众多国内外汽车厂商的广泛关注。车道保持辅助系统(LKAS)作为高级辅助驾驶系统(ADAS)的重要组成部分,在驾驶员无意识操纵车辆的情况下,导致车辆偏离车道时,该系统可主... 详细信息

随着汽车智能化进程的推进,高级辅助驾驶系统近年来得到广大研究者和众多国内外汽车厂商的广泛关注。车道保持辅助系统(LKAS)作为高级辅助驾驶系统(ADAS)的重要组成部分,在驾驶员无意识操纵车辆的情况下,导致车辆偏离车道时,该系统可主动控制车辆回归原行驶车道。该系统对于减轻驾驶员的负担,避免由于驾驶员因素造成的交通事故以及提高车辆的安全性具有重要意义。基于此,本课题对车道保持辅助系统进行了研究,主要包括车道偏离预警算法和车道保持辅助控制算法研究以及车道保持辅助控制硬件在环测试平台的研究。首先,对于车道保持辅助系统的总体技术要求进行了研究,并搭建了基于电动助力转向系统(EPS)的车道保持辅助系统的总体框架;针对电动助力转向系统的两种工作模式的无缝切换问题,进行了助力转向控制策略、主动转向控制策略以及这两种模式协调控制策略的研究;考虑人机冲突问题,设计了驾驶员意图识别模块。其次,综合分析了当前研究较多的预警算法的优缺点之后,本课题选择TLC进行了详细的研究,考虑不同的驾驶员类型,并结合法律法规设定不同的虚拟预警边界,搭建了动态TLC模型;通过模糊推理判断出车辆当前时刻偏离车道的危险程度,避免了单一 TLC阈值造成的车道偏离预警系统误警率过高的现象。再次,提出了一种基于粒子群优化-模型预测控制(PSO-MPC)的车道保持辅助控制算法。基于预瞄理论,结合线性二自由度车辆模型,搭建车路模型,并以此作为算法的预测模型。以车辆的横摆角,横摆角速度,横向速度以及在预瞄距离l处的横向偏差作为状态量,方向盘转角作为控制量。考虑车辆横向偏差、前轮转角、车辆横摆角速度以及质心侧偏角约束,设计相应的目标函数。并将该目标函数作为粒子群迭代优化求解过程中的适应度函数,不断迭代求解种群中每个粒子的适应度值,以寻找最优粒子(最佳方向盘转角)。搭建了基于Matlab/Simulink、PreScan和CarSim的联合仿真模型,在简单的直线和曲线路况下验证了该算法的有效性。最后,搭建了基于电动助力转向系统和摄像头在环的车道保持辅助系统试验台。从试验台的总体架构,以及各硬件部分的标定、调试、测试进行了详细的介绍。在各硬件部分达到精度要求之后,进行了车道保持辅助控制算法的在环验证,在多种工况下以不同的车速范围进行了试验验证。试验结果均体现了所设计的车道保持辅助控制算法的有效性。

关键词：智能汽车车道偏离预警算法模型预测控制粒子群优化车道保持辅助系统硬件在环试验台

基于EPS系统的人—车—路闭环车道保持辅助系统的研究

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基于EPS系统的人—车—路闭环车道保持辅助系统的研究

作者：金宁湖南大学

学位级别：硕士

近些年来,道路交通安全问题变得越来越严重。车道保持辅助系统是汽车安全系统的重要组成部分,能够很好的解决汽车在高速道路因无意识操作或是疲劳驾驶而导致的车道偏离事故隐患。然而传统的建模仿真研究往往只是把汽车作为一个在道路上... 详细信息

近些年来,道路交通安全问题变得越来越严重。车道保持辅助系统是汽车安全系统的重要组成部分,能够很好的解决汽车在高速道路因无意识操作或是疲劳驾驶而导致的车道偏离事故隐患。然而传统的建模仿真研究往往只是把汽车作为一个在道路上行驶的孤立个体,并没有很好的考虑驾驶员的操作特性。针对这种情况,论文以车道保持辅助系统作为切入点,研究了考虑人-车-路闭环特性的车道保持辅助系统的相关性能和关键技术。论文首先对驾驶员模型进行了研究,并结合实际驾驶情景将驾驶员模型分为预瞄部分和转向操作部分。通过相关跨学科的生理学知识,提出了一种能反应驾驶员转向行为特性的操作模型,对其相关模块进行了仿真分析。并且在课题组原有工作的基础上搭建了硬件在环仿真实验平台,选取实验员进行了模拟驾驶台架实验以验证建立的驾驶员模型。建立了车道保持时间-空间联合决策算法,以判断汽车是否有偏离车道的危险,并确定辅助转向工作区间。提出了一种基于电动助力转向系统(Electric Power Steering,EPS)的变助力辅助转向控制策略,能根据驾驶员的操作趋势判断辅助转向工作模式,利用EPS系统提供相应的变助力转矩,以达到辅助转向的效果。最后利用Carsim和Matlab/Simulink软件搭建了联合仿真平台设置了车道保持典型工作场景,对所提出的基于EPS系统的人-车-路闭环车道保持辅助系统进行了仿真试验。论文通过硬件在环台架试验进行了三组模拟驾驶试验,试验对比结果表明所提出的驾驶员操作模型能够较好的反应驾驶员的实际操作特性。另外通过对车道保持辅助系统的仿真实验,表明所提出的系统在考虑真实驾驶员操作特性的情况下也能起到较好的辅助作用,辅助转向控制策略能够在正常操作时提供更大助力提高转向轻便性,在误操作时能够提供比平常更小的助力提醒驾驶员,同时延缓错误操作,能起到较好的车道保持效果,减少事故的发生。

关键词：驾驶员模型硬件在环仿真车道保持辅助系统电动助力转向系统驾驶辅助

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商用车车道保持辅助系统测试分析

客车技术与研究 2019年第3期41卷 45-48页

作者：曾杰夏钧王戡胡雄苏占领吴昆仑重庆车辆检测研究院有限公司国家客车质量监督检验中心重庆401122 汽车主动安全测试重庆市工业和信息化重点实验室重庆401122 重庆力帆乘用车有限公司重庆401122

介绍商用车车道保持辅助系统(LKAS)测试标准现状,根据现有标准对客车和重型货车所装备的LKAS进行测试评价,并结合存在的问题提出建议。

关键词：商用车车道保持辅助系统测试标准

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基于SOTIF的车道保持辅助系统架构设计

南方农机 2023年第14期54卷 145-148,152页

作者：高瑞芳河南科技职业大学汽车工程学院河南周口466000

随着自动驾驶技术的飞速发展,随之增加的是电子电气元件,繁多的电子器件在使用的过程中可能导致车辆出现故障,其中表现为功能不足和功能局限,从而降低自动驾驶车辆的安全性。为解决此问题,提高自动驾驶技术的安全性和可靠性,预期功能安... 详细信息

随着自动驾驶技术的飞速发展,随之增加的是电子电气元件,繁多的电子器件在使用的过程中可能导致车辆出现故障,其中表现为功能不足和功能局限,从而降低自动驾驶车辆的安全性。为解决此问题,提高自动驾驶技术的安全性和可靠性,预期功能安全要求及标准的出现为此提供了参考依据。预期功能安全强调规避由于预期功能性能限制所造成的不合理风险,其解决问题的思路是首先运用安全分析方法将危险场景识别出来,然后根据危险场景制定应对策略,再对此场景进行仿真验证或实车测试,最后根据实验结果再次优化。因此,从源头提升自动驾驶车辆安全水平,对自动驾驶技术的开发具有缩短测试里程、节省开发费用、加快开发速度等重要的指导意义。基于此,笔者运用预期功能安全的标准法规对车道保持辅助系统进行规范设计,按照预期功能安全的设计流程,对车道保持辅助系统进行系统规范、功能描述并一一罗列可能出现的功能局限,然后进行架构设计。仿真结果表明,通过此方法设计的车道保持辅助系统架构,可以有效地避免一些功能局限问题,从根本上解决高级辅助驾驶系统的功能不足问题,减少可能遇到的已知和未知的不安全场景,从而提高自动驾驶技术的安全性。

关键词：自动驾驶技术预期功能安全车道保持辅助系统安全性

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“奥迪电子”之车道保持辅助系统

汽车维修与保养 2008年第11期 68-70页

作者：于津涛 <汽车维修与保养>专家委员会

上期为大家介绍了奥迪换道辅助系统,该系统的作用是减小车辆在并线过程中由于视野盲区而产生事故的概率。本期继续介绍奥迪上采用的另一项技术——奥迪车道保持系统。它的主要作用是为了避免驾驶员因疲惫或精神不集中导致车辆发生意外偏... 详细信息

上期为大家介绍了奥迪换道辅助系统,该系统的作用是减小车辆在并线过程中由于视野盲区而产生事故的概率。本期继续介绍奥迪上采用的另一项技术——奥迪车道保持系统。它的主要作用是为了避免驾驶员因疲惫或精神不集中导致车辆发生意外偏离,通过方向盘的振动给予驾驶员提醒。

关键词：车道保持辅助系统奥迪电子保持系统驾驶员方向盘车辆

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乘用车车道保持辅助系统开发及调试

汽车实用技术 2022年第15期47卷 96-100页

作者：祝宝营欧阳康强颜培硕北京理工大学前沿技术研究院山东济南250300

行车过程中驾驶员的分神、粗心大意、误触碰等都可能引起车辆偏离本车道,这可能造成与相邻车道的车辆发生剐蹭,危及驾乘人员生命安全。车道保持辅助系统可保证车辆在车道中间行驶,或检测到车辆即将无意识偏离本车道时进行及时纠偏,可有... 详细信息

行车过程中驾驶员的分神、粗心大意、误触碰等都可能引起车辆偏离本车道,这可能造成与相邻车道的车辆发生剐蹭,危及驾乘人员生命安全。车道保持辅助系统可保证车辆在车道中间行驶,或检测到车辆即将无意识偏离本车道时进行及时纠偏,可有效防止剐蹭等碰撞事故的发生。文章详细介绍了乘用车车道保持辅助系统的开发流程,包括车道居中保持(LCC)和车道偏离抑制(LDP)两个功能的仿真和实车调试。调试完毕后,车道居中保持功能和车道偏离抑制功能可以正常使用,且所开发功能顺利通过了规程GB/T 39323—2020的要求。

关键词：车道保持辅助系统车道居中车道偏离抑制调试乘用车

驾驶员喜好的LKA介入时机特性与其自然驾驶特性差异的研究

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汽车工程 2021年第6期43卷 842-850页

作者：陈佳琛陈慧蓝小明西村要介石原敦同济大学汽车学院上海201804 株式会社捷太格特研发总部奈良6348555

已有的研究表明,要使LKA系统能自适应于不同驾驶员的前提是,驾驶员喜好的LKA介入时机特性与其自身的自然驾驶特性相符合,但现实情况如何目前尚无定论。为此,本文中通过主客观评价试验获取驾驶员喜好的LKA介入时机客观指标;并采集驾驶员... 详细信息

已有的研究表明,要使LKA系统能自适应于不同驾驶员的前提是,驾驶员喜好的LKA介入时机特性与其自身的自然驾驶特性相符合,但现实情况如何目前尚无定论。为此,本文中通过主客观评价试验获取驾驶员喜好的LKA介入时机客观指标;并采集驾驶员的自然驾驶数据,提取驾驶员转向回正点,对转向回正点进行特性量化并提取相应的指标。通过对比驾驶员喜好的LKA介入时机特性指标及其自然驾驶时的转向回正点指标发现,12.5%的驾驶员喜好的LKA介入时机特性与其自然驾驶特性存在显著差异。

关键词：车道保持辅助系统主客观评价自然驾驶

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基于视频暗箱的车道保持系统HIL测试研究

计算机仿真 2023年第12期40卷 172-177,199页

作者：秦孔建马桂涛张美芳宋世平中汽研软件测评(天津)有限公司天津300300 清华大学北京100083

为解决实车的车道保持辅助系统(LKA)的高效测试的问题,搭建了基于预瞄驾驶员模型的车道保持控制算法,并提出了基于视频暗箱的车载前视摄像头和ADAS控制器双硬件在环测试方法。方法将摄像头集成在以NI PXI为核心的硬件在环实时仿真系统中... 详细信息

为解决实车的车道保持辅助系统(LKA)的高效测试的问题,搭建了基于预瞄驾驶员模型的车道保持控制算法,并提出了基于视频暗箱的车载前视摄像头和ADAS控制器双硬件在环测试方法。方法将摄像头集成在以NI PXI为核心的硬件在环实时仿真系统中,使用CarMaker软件进行车辆动力学和场景建模,通过视频暗箱采集虚拟场景的视频信号用于模拟实际道路情况,完成车道保持辅助系统虚拟仿真测试。结果表明,直线工况下方向盘转角在-1~1deg之间变化,控制器控制效果较为平稳。硬件在环与软件在环的测试结果平均误差在5%以下,表明上述方法对车道保持控制器有较好的测试精度。

关键词：硬件在环车道保持辅助系统视频暗箱实时系统