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电动汽车电池温度一致性与驾驶行为关联特性研究

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中国公路学报 2024年第3期37卷 216-230页

作者：张晖李少鹏丁乃侃武汉理工大学智能交通系统研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学交通信息与安全教育部工程研究中心湖北武汉430063

为实现融合车辆运行状态的电池温度不一致性的精准评估诊断,设计并开展电动汽车自然驾驶试验,利用长周期、精细化的车辆运行数据,从微观运行片段的角度探究了电池温度一致性与驾驶行为的关联特性。通过驾驶人踩/松踏板的驾驶行为将车辆... 详细信息

为实现融合车辆运行状态的电池温度不一致性的精准评估诊断,设计并开展电动汽车自然驾驶试验,利用长周期、精细化的车辆运行数据,从微观运行片段的角度探究了电池温度一致性与驾驶行为的关联特性。通过驾驶人踩/松踏板的驾驶行为将车辆运行过程划分为A、B、C、D四类微观片段。分别针对4类片段,通过计算最大信息系数(Maximum Information Coefficient, MIC)得到了各驾驶行为参数与探针温度变异系数(Variation Coefficient of Probe Temperature, VCPT)的相关性,利用随机森林模型分析了驾驶行为参数对VCPT的重要性及影响机理,利用数据分组统计计算了驾驶行为参数对VCPT的量化影响效应。研究结果表明:驾驶行为参数与电池温度一致性具有弱相关性,且其对电池温度一致性的影响是非线性且非单调的;总体上车速类参数与电池温度一致性的相关性强于加速度和踏板类参数;对VCPT回归预测最重要的4项驾驶行为参数中,4类片段下均包含最大车速,B、C、D三类片段下均包含最大负向加速度;相比于高车速和高车速波动,高减速度驾驶行为引起的温度不一致性增幅是最显著的,4类片段下VCPT促进效应最显著的驾驶行为参数分别是最大负向加速度、平均负向加速度、最大负向加速度、车速标准差,其参数值85%分位点以上对应的VCPT均值比15%分位点以下的分别大9.44%、20.36%、13.05%、16.37%。研究结果可以支撑基于驾驶场景自适应阈值的电池温度不一致性评估诊断方法的提出,进而提高电动汽车电池安全预警准确率。

关键词：汽车工程电池安全最大信息系数电池温度一致性电动汽车驾驶行为

城市主干路交通隔离栏设置对驾驶人规避效应的影响

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第5期54卷 1251-1259页

作者：陈莹杜志刚秦小琳武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063

为探究城市主干路交通隔离栏的设置对驾驶人规避效应的影响,利用无人机采集了3处设置了交通隔离栏与2处未设置交通隔离栏的主干路的车辆行驶数据、行车环境与交通量,根据车道与交通隔离栏横向距离对车道进行了分类,明确了交通隔离栏影... 详细信息

为探究城市主干路交通隔离栏的设置对驾驶人规避效应的影响,利用无人机采集了3处设置了交通隔离栏与2处未设置交通隔离栏的主干路的车辆行驶数据、行车环境与交通量,根据车道与交通隔离栏横向距离对车道进行了分类,明确了交通隔离栏影响下的驾驶行为特性与规避效应形成机制.研究结果表明,不同车道内的轨迹偏移量存在着显著差异性,目标车道偏移中心相对频率峰值大于零,其他车道则在-0.1~0.1 m范围内波动.车道区域对轨迹偏移的影响最大,其次为相邻车道交通量、速度、标线与交通隔离栏的组合类型.交通隔离栏的设置会造成驾驶人的规避效应,减少了左偏与对向来车的冲突,从而规范了行车轨迹,控制了行车速度,在出口和入口分别减速约5.1%和19.3%.但不良的设施与标线的组合形式易引起规避效应过量而致使轨迹向右偏移过大(大于0.85 m)而侵占其他车道,增加行车风险.当交通隔离栏底座与车道边线间距大于15 cm(单边)时,规避效应所带来的影响处于最佳水平.

关键词：交通安全城市主干路交通隔离栏轨迹偏移规避效应驾驶特性

基于视觉同时定位与地图构建的水下图像增强式视觉三维重建方法

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中国机械工程 2024年第2期35卷 268-279页

作者：梅杰覃嘉锐陈定方陈昆武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 武汉理工大学智能制造与控制研究所武汉430063 武汉理工大学港口货物装卸技术交通部重点实验室武汉430063

针对仿生机器鱼水下作业时面临的水下图像质量偏低、水下自主定位难的问题,提出一种颜色均衡与G-B通道先验融合的水下图像增强式算法。将该算法和视觉同时定位与地图构建(SLAM)方法结合,实现了水下图像增强式的视觉三维重建。在不同水... 详细信息

针对仿生机器鱼水下作业时面临的水下图像质量偏低、水下自主定位难的问题,提出一种颜色均衡与G-B通道先验融合的水下图像增强式算法。将该算法和视觉同时定位与地图构建(SLAM)方法结合,实现了水下图像增强式的视觉三维重建。在不同水域环境下进行了水下图像处理实验、水下环境视觉三维重建实验和运动轨迹跟踪实验,结果表明该方法有效提高了水下图像综合质量,特征匹配效率提高了16.03%,真实轨迹与估计轨迹的误差平均约为7.99 mm。

关键词：水下图像增强三维重建运动轨迹跟踪视觉同时定位与地图构建(SLAM)

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船舶远程驾驶人机主从博弈控制方法研究

交通运输系统工程与信息 2024年第3期24卷 21-31,74页

作者：李晨严新平刘佳仑黄亚敏李诗杰武汉理工大学水路交通控制全国重点实验室武汉430063 武汉理工大学交通与物流工程学院武汉430063 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心武汉430063 武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063

针对船舶远程驾驶场景下的人机目标非一致性问题,本文设计了系统人主机辅的运行模式,提出一种主从博弈框架下的共享控制方法,将船舶协同避碰转向任务中的人机交互作用描述为完全信息条件下的非合作博弈关系,通过构造驾驶员和共驾控制器... 详细信息

针对船舶远程驾驶场景下的人机目标非一致性问题,本文设计了系统人主机辅的运行模式,提出一种主从博弈框架下的共享控制方法,将船舶协同避碰转向任务中的人机交互作用描述为完全信息条件下的非合作博弈关系,通过构造驾驶员和共驾控制器的状态空间推导主从博弈的Stackelberg微分对策,使用Fan-GFlicksberg不动点定理证明纳什均衡解的存在性与唯一性。根据驾驶风格和操纵技能预分配驾驶权重,基于模型预测控制方法设计轨迹跟踪器,采取反馈校正方式在有限时域内滚动优化,综合考虑船舶安全航行边界、碰撞风险和人机冲突程度在线进行调节。选取船舶横向偏移误差和驾驶员操作负荷等评价指标,在内河操纵环境下验证了方法的有效性。仿真结果表明:本文所提出的主从博弈控制方法能够为具备不同驾驶风格和操纵技能的作业人员提供个性化辅助,当驾驶员和共驾控制器发生意图冲突时,根据航行风险对预分配权重进行调节,在确保航行安全的前提下使船舶尽可能满足驾驶员的操纵意图。

关键词：水路运输船舶远程驾驶人机协同共享转向控制模型预测控制权重调节

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基于多特征聚合的水面遮挡目标检测算法

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 76-81页

作者：冯辉蒋成鑫徐海祥谢磊武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室湖北武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 武汉理工大学智能交通系统研究中心湖北武汉430063

针对智能船舶在内河航道航行时经常出现的船舶互相遮挡而影响目标检测精度的问题,提出了一种基于多特征聚合的水面遮挡目标检测算法.首先,在骨干网络设置多尺度感受野特征融合结构,融合被遮挡船舶可视区域与周围环境特征;其次,在骨干网... 详细信息

针对智能船舶在内河航道航行时经常出现的船舶互相遮挡而影响目标检测精度的问题,提出了一种基于多特征聚合的水面遮挡目标检测算法.首先,在骨干网络设置多尺度感受野特征融合结构,融合被遮挡船舶可视区域与周围环境特征;其次,在骨干网络及网络的特征拼接部分添加混合注意力机制,增强网络的长程依赖性,聚合船首和船尾的特征;然后,设计了数据重采样策略,在训练过程中根据船舶类别的数量自适应地调整样本采样频率,缓解数据集中船舶数量的严重不均匀;最后对算法进行验证。结果表明:算法通过聚合被遮挡船舶可视区域与周围环境等多尺度特征,聚合船首、船尾长程特征,相较于原算法精度提升达到了3.3%,有效提升了视觉遮挡状态下水面目标的检测精度.

关键词：智能船舶遮挡检测多尺度特征融合混合注意力机制数据重采样

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波浪中的螺旋桨水动力性能数值分析

上海交通大学学报 2024年第2期58卷 175-187页

作者：张耕姚建喜武汉理工大学高性能舰船技术教育部重点实验室武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

传统的螺旋桨水动力性能研究主要针对静水条件,但船后工作的螺旋桨经常会受到波浪的影响.从文献情况来看,目前与波浪中螺旋桨水动力性能相关的研究工作相对较少.有鉴于此,采用基于OpenFOAM的雷诺平均NS(RANS)求解器,计算、分析波浪对螺... 详细信息

传统的螺旋桨水动力性能研究主要针对静水条件,但船后工作的螺旋桨经常会受到波浪的影响.从文献情况来看,目前与波浪中螺旋桨水动力性能相关的研究工作相对较少.有鉴于此,采用基于OpenFOAM的雷诺平均NS(RANS)求解器,计算、分析波浪对螺旋桨推力及转矩的影响.研究结果表明:在波浪的作用下,螺旋桨推力及转矩的时间历程曲线发生振荡,且随着浸深与进速系数减小,水面扰动变大,时历曲线的振荡幅度增大;与静水条件相比,在浸深与进速系数相同的情况下,波浪中螺旋桨推力及转矩的平均值减小;计算结果与现有的试验数据吻合良好.

关键词：波浪螺旋桨推力转矩水动力性能

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基于时空图模型的车-路-图协同定位方法

吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1246-1257页

作者：胡钊政孙勋培张佳楠黄戈柳雨婷武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063 武汉理工大学重庆研究院重庆401120

将车路协同系统中车辆的位置估计问题转化为时空图模型构建与优化问题,提出一种时空图优化协同定位(STGO-CL)方法。其中,感知区域中不同时刻的车辆位置构成图模型中的节点;车端与路端通过融合高精地图计算出来的车辆绝对位置与相对位置... 详细信息

将车路协同系统中车辆的位置估计问题转化为时空图模型构建与优化问题,提出一种时空图优化协同定位(STGO-CL)方法。其中,感知区域中不同时刻的车辆位置构成图模型中的节点;车端与路端通过融合高精地图计算出来的车辆绝对位置与相对位置构成图模型的边,并加入时延补偿约束。在求解过程中采用Levenberg-Marquardt (LM)法求解目标函数实现对感知区域中的车辆位置最优状态估计,实现车-路-图协同定位。利用CARLA建立直道和弯道仿真实验场景以验证算法,结果表明:时空图优化协同定位方法平均定位误差为0.29 m,定位性能较GPS或路侧单元(Road side unit, RSU)单独定位分别提高了97.1%和55.4%,较不融合高精地图的时空图优化协同定位方法提高了42.0%。在时延补偿上,可将200 ms时延下的定位性能提高67.0%。本文利用时空图模型实现车-路-图协同定位可有效提升车路协同系统的环境感知性能。

关键词：交通运输工程协同定位时空图模型智能网联汽车车路协同

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多尺度水上船舶目标视觉检测

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 103-113页

作者：黄靖汤宁文元桥郭玉滨朱立夫肖长诗武汉理工大学计算机与人工智能学院武汉430063 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心武汉430063 武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063

水上交通场景环境复杂,通过普通光学摄像设备获取的水面图像,面临着视觉目标清晰度低、尺度多样化等问题,使得可见光视觉信号里中、小尺度目标检测相对困难。为服务于各类智慧海事应用,提出了一个旨在提高复杂水域背景下多尺度水上船舶... 详细信息

水上交通场景环境复杂,通过普通光学摄像设备获取的水面图像,面临着视觉目标清晰度低、尺度多样化等问题,使得可见光视觉信号里中、小尺度目标检测相对困难。为服务于各类智慧海事应用,提出了一个旨在提高复杂水域背景下多尺度水上船舶目标检测性能的算法(multi-scale ship object detection,MS-SOD)。该算法基于当前计算机视觉技术中主流的单阶段目标检测模型框架,在其主干网络中嵌入卷积注意力模块,来优化船舶特征提取能力;在多尺度特征融合网络中引入富含细节信息的浅层特征,并使用跨阶段局部残差结构,来优化多尺度船舶特征的融合机制;同时,使用焦点损失函数,来优化模型的学习过程;并设计自适应锚框聚类算法优化先验锚框,以提高多尺度船舶目标检测能力。为验证提出算法的有效性和实效性,在构建较大规模水上船舶目标数据集的基础上,开展了广泛实验验证。结果表明:提出的算法在测试数据集上的检测准确度超过了各主流的对比方法;特别是对于大、中、小各尺度船舶目标的检测精度,相对于主流的YOLOv4算法,提出的算法分别提升了11.3%、6.0%和10.5%。

关键词：多尺度船舶目标检测深度学习注意力机制特征融合

基于整体规划建模的公平性区域货运碳税规划方法

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交通运输系统工程与信息 2024年第4期24卷 12-22页

作者：王宗保钟鸣武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心武汉430063

针对货运碳税政策影响的公平性问题,本文提出一种基于整体规划建模的公平性区域货运碳税规划方法。该方法使用双层规划模型,上层模型使用Dagum基尼系数分析货运碳税政策对不同地区制造业区位影响,并据此优化各地区的货运碳税价格,提升... 详细信息

针对货运碳税政策影响的公平性问题,本文提出一种基于整体规划建模的公平性区域货运碳税规划方法。该方法使用双层规划模型,上层模型使用Dagum基尼系数分析货运碳税政策对不同地区制造业区位影响,并据此优化各地区的货运碳税价格,提升政策影响的公平性;下层模型通过改进土地利用—交通整体规划模型,模拟区域中社会经济活动、交通及货运碳排放之间的交互关系。由于决策变量与目标函数之间的复杂关系,本文提出一种贝叶斯优化算法求解模型。拓展所使用的土地利用—交通整体规划模型,改进后的模型不仅能一体化分析货运碳税政策对区域货运减排和产业区位的综合影响,而且能在政策制定中考虑不同地区综合运输网络和产业区位的差异,确保政策影响的公平性。以长江经济带为例的研究结果表明,在80元·t^(-1)的货运碳税政策下,不同地区的制造业区位受到的影响差异显著,区域间净差异对总体基尼系数贡献率为74.63%。相比之下,本方法通过差异化区域货运碳税政策,在同等货运减排目标下,有效降低了区域间净差异,将总体基尼系数由0.180降至0.115,较好地平衡了货运碳税政策对长江经济带各地区制造业区位影响的公平性。

关键词：综合运输整体规划建模贝叶斯优化公平性碳税