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面向自动驾驶场景的多目标点云检测算法

汽车工程 2024年第7期46卷 1208-1218,1238页

作者：陶乐王海蔡英凤陈龙江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 江苏大学汽车工程研究院镇江212013

基于点云的三维目标检测算法是自动驾驶系统中关键技术之一。目前基于体素的无锚框检测算法是学术界的研究热点,但是大多数研究都侧重于设计复杂的二阶段修正模块,在牺牲巨大的算法延迟的情况下带来有限的算法性能提升。而单阶段无锚框... 详细信息

基于点云的三维目标检测算法是自动驾驶系统中关键技术之一。目前基于体素的无锚框检测算法是学术界的研究热点,但是大多数研究都侧重于设计复杂的二阶段修正模块,在牺牲巨大的算法延迟的情况下带来有限的算法性能提升。而单阶段无锚框点云检测算法虽然具有更加精简的检测流程,但其检测性能难以满足自动驾驶场景的需求。对此,本文基于无锚框检测算法CenterPoint,提出了一种面向自动驾驶场景的单阶段无锚框点云目标检测算法。具体来说,本文通过引入编码解码稀疏模块,极大地促进了三维特征提取器对于空间非连通区域的信息交互,保证了三维特征提取器能够提取到满足各类目标检测的特征。此外,考虑到现有的二维特征融合主干与基于中心点的无锚框检测头的适配存在挑战性,本文通过引入自校正卷积和大核注意力模块,能够有效提取到目标区域的点云特征,并将目标区域的点云特征聚集到中心点区域,从而提升算法对于目标的召回率和检测精度。本文所提出的算法在大规模公开数据集nuScenes上进行模型训练和实验验证,与基准算法相比,mAP和NDS分别提升了5.97%和3.62%。同时,本文将所提出的算法在基于自主搭建的实车平台上进行实际道路实验,进一步证明了所提出算法的有效性。

关键词：自动驾驶深度学习点云检测无锚框

基于改进MPC与RBF-PID的智能车轨迹跟踪控制

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第5期54卷 1290-1301页

作者：李臣旭江浩斌洪阳珂江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 江苏大学汽车工程研究院镇江212013

为提升智能汽车轨迹跟踪控制的稳定性和精度,提出一种基于时域参数自适应MPC与RBF-PID的轨迹跟踪控制方法.首先搭建车辆横纵向动力学模型;其次分析控制时域与预测时域对跟踪精度的影响,设计时域参数自适应MPC横向控制器并进行仿真验证;... 详细信息

为提升智能汽车轨迹跟踪控制的稳定性和精度,提出一种基于时域参数自适应MPC与RBF-PID的轨迹跟踪控制方法.首先搭建车辆横纵向动力学模型;其次分析控制时域与预测时域对跟踪精度的影响,设计时域参数自适应MPC横向控制器并进行仿真验证;然后基于径向基函数(RBF)神经网络整定PID控制参数,设计分层式纵向控制器,并设计折线速度曲线与PID算法进行对比;最后以车速为耦合点构建智能汽车横纵向综合控制系统,并在蛇形工况下对横纵向综合控制系统进行仿真实验.结果表明,所设计的横向控制器能保证低速时的跟踪精度和高速时的车辆稳定性,纵向控制器可有效提高速度跟踪精度,横纵向综合控制系统能实现车辆在变车速工况下对轨迹的精准跟踪,同时保证良好的行驶稳定性与舒适性.

关键词：时域参数自适应 MPC RBF-PID 横纵向综合控制轨迹跟踪

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利用生物阻抗无损测定养殖活大黄鱼组分

食品科学 2024年第10期45卷 281-289页

作者：李增蔚陆晶红余梦海吴杰杨敏梁艳邓尚贵袁鹏翔浙江海洋大学食品与药学学院浙江舟山316000 舟山技师学院海洋工程学院浙江舟山316000 宁波工程学院机械与汽车工程学院浙江宁波315000

针对养殖活大黄鱼组分极难检测问题,通过测定和分析活大黄鱼背、腹部肌肉2、5、20、50、100kHz阻抗和蛋白质、脂肪、水分等关键组分之间的关系,建立利用2kHz低频阻抗无损评估活鱼蛋白质和水分含量、利用100kHz高频阻抗无损评估活鱼脂肪... 详细信息

针对养殖活大黄鱼组分极难检测问题,通过测定和分析活大黄鱼背、腹部肌肉2、5、20、50、100kHz阻抗和蛋白质、脂肪、水分等关键组分之间的关系,建立利用2kHz低频阻抗无损评估活鱼蛋白质和水分含量、利用100kHz高频阻抗无损评估活鱼脂肪含量的最佳函数模型(r=0.830~0.922,P<0.001),并通过实验验证了预测模型的准确性(r≥0.900)。通过分析活大黄鱼组分、肌肉微观结构、阻抗之间的相关性发现:肌纤维平均面积随蛋白质含量增多及水分含量减少而增加,并与2kHz阻抗呈正相关;肌纤维密度、细胞胞外间隙面积随着蛋白质含量增多及水分含量减少而减少,并与2kHz阻抗呈负相关;脂肪细胞直径、体积随脂肪的沉积而增加,并与100kHz阻抗有显著回归关系。该研究实现了利用生物阻抗无损、快速评估养殖活大黄鱼的脂肪、蛋白质、水分等组分,并明确了阻抗预测活鱼组分的内在原因,可帮助养殖企业实现定向养殖,并有利于消费者定向选择最优产品。

关键词：活鱼生物阻抗组分无损检测

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基于动作条件交互的高效行人过街意图预测

汽车工程 2024年第1期46卷 29-38页

作者：杨彪韦智文倪蓉蓉王海蔡英凤杨长春常州大学微电子与控制工程学院常州213159 江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 江苏大学汽车工程研究院镇江212013

城市化的进程不断加速,人车冲突问题已成为现代社会亟待解决的重大难题。复杂交通场景下,行人横穿马路行为导致交通事故频发,准确、实时地预测行人过街意图对避免人车冲突、提高驾驶安全系数和保障行人安全至关重要。本文提出基于动作... 详细信息

城市化的进程不断加速,人车冲突问题已成为现代社会亟待解决的重大难题。复杂交通场景下,行人横穿马路行为导致交通事故频发,准确、实时地预测行人过街意图对避免人车冲突、提高驾驶安全系数和保障行人安全至关重要。本文提出基于动作条件交互的高效行人过街意图预测框架(efficient action-conditioned interaction pedestrian crossing intention anticipation framework,EAIPF)来预测行人过街意图。EAIPF引入行人动作编码模块增强多模态动作模式下的表征能力,挖掘深层骨架上下文信息。同时,引入场景对象交互模块挖掘与对象交互信息,理解交通场景中高级语义线索。最后,意图预测模块融合行人动作特征和对象交互特征,实现行人过街意图的鲁棒预测。所提出的方法在两个公共数据集JAAD和PIE上验证算法性能,准确率分别达到了89%和90%,表明本文方法可以在复杂交通场景下准确预测行人穿越意图。

关键词：人车冲突行人过街意图预测图卷积网络行人动作编码场景理解

雨刮-风窗摩擦噪声声品质主动控制自适应均衡算法

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振动与冲击 2024年第8期43卷 263-271页

作者：范会志郭辉冯庆宝孙裴王岩松陆仲辉上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 东营市技师学院汽车工程系山东东营257091 中国人民解放军32128部队济南250000

雨刮-风窗摩擦噪声是影响车内声品质的重要因素之一,对其声品质主动控制有利于改善车内声学环境。为了实现对雨刮-风窗摩擦噪声声品质主动控制,提出一种基于集合经验模态分解的权重约束自适应噪声均衡(ensemble-empirical-mode-decompos... 详细信息

雨刮-风窗摩擦噪声是影响车内声品质的重要因素之一,对其声品质主动控制有利于改善车内声学环境。为了实现对雨刮-风窗摩擦噪声声品质主动控制,提出一种基于集合经验模态分解的权重约束自适应噪声均衡(ensemble-empirical-mode-decomposition weight constrained adaptive noise equalizer,EWCANE)算法。首先通过集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)方法分解雨刮-风窗摩擦噪声得到非平稳度较低的固有模式函数分量,计算各分量的方差比以表征各分量对噪声的影响程度;然后基于输入信号和误差信号的欧式范数以自适应对滤波器权重进行约束来降低噪声的瞬态冲击;最后根据方差比调整声音增益因子以均衡各分量的声品质主动控制。经过仿真验证,实车雨刮-风窗摩擦噪声信号响度得到有效降低,改善了雨刮-风窗摩擦噪声的声品质。

关键词：雨刮-风窗声品质主动控制集合经验模态分解(EEMD) 自适应噪声均衡(ANE)算法

面向自动驾驶道路场景中异常案例的多模态数据挖掘算法

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汽车工程 2024年第7期46卷 1239-1248页

作者：王海张桂荣罗彤邱梦蔡英凤陈龙江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 江苏大学汽车工程研究院镇江212013 江苏理工学院常州213001

基于深度学习的视觉感知技术的发展有利于自动驾驶系统中环境感知技术的进步。然而,对于自动驾驶场景中的异常案例,目前的感知模型还存在一些问题。这是因为基于深度学习的感知模型的能力取决于训练数据集的分布。尤其是驾驶场景中的类... 详细信息

基于深度学习的视觉感知技术的发展有利于自动驾驶系统中环境感知技术的进步。然而,对于自动驾驶场景中的异常案例,目前的感知模型还存在一些问题。这是因为基于深度学习的感知模型的能力取决于训练数据集的分布。尤其是驾驶场景中的类别从未出现在训练集中,感知系统也往往很脆弱。因此识别未知类别和极端场景仍然是自动驾驶感知技术安全性的挑战。本文从处理数据集的角度出发,提出了一种新颖的多模态异常案例自动挖掘流程(corner case mining pipeline, CCMP)。为验证CCMP的有效性,在Waymo开放数据集的基础上构建了异常案例子集“Waymo-Anomaly”,该子集共有3 200个图像,每个图像都将包含文本中定义的异常案例场景。并且基于私有数据集Waymo-Anomaly,证明了CCMP针对异常案例场景挖掘的召回率可以达到91.7%。此外,还通过实验验证了目标检测器在包含异常案例的数据集中针对长尾分布的有效性。最终,希望从处理数据集的角度来提高自动驾驶感知模型在现实世界中的真实性。

关键词：自动驾驶深度学习目标检测异常案例

驾驶场景下结合运动速度以及外观特征的多类多目标跟踪方法

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汽车工程 2024年第6期46卷 956-964,1014页

作者：王海丁玉轩罗彤邱梦蔡英凤陈龙江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 江苏大学汽车工程研究院镇江212013 江苏理工学院常州213001

基于相机传感器的多目标跟踪算法是自动驾驶的重要组成部分。驾驶场景下,基于交并比进行前后帧关联的方案一直存在大量的身份切换,此现象在对向来车以及自车转弯时更加明显。本文将目标在二维平面上的运动速度作为扩展匹配空间的变量,... 详细信息

基于相机传感器的多目标跟踪算法是自动驾驶的重要组成部分。驾驶场景下,基于交并比进行前后帧关联的方案一直存在大量的身份切换,此现象在对向来车以及自车转弯时更加明显。本文将目标在二维平面上的运动速度作为扩展匹配空间的变量,设计了基于目标速度变化的交并比算法:Velocity IoU,从而优化前后帧目标关联。同时,使用自监督的外观模型提取不同目标的外观特征编码。基于上述的运动模型以及外观模型,提出了一种互补的关联策略,最终实现驾驶场景下多类别多目标跟踪。在BDD100K上验证了该方法,对应mMOTA为45.2,mIDF1为55.2,IDs为8793,优于大部分跟踪算法。

关键词：自动驾驶多目标跟踪多类别

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空气弹簧内部压缩气体热迟滞等效力学模型

汽车工程 2024年第7期46卷 1294-1301页

作者：陈俊杰徐进嫄沈钰杰吕辉江西理工大学机电工程学院赣州341000 江苏大学汽车工程研究院镇江212013 华南理工大学机械与汽车工程学院广州510641

空气弹簧内部压缩空气的热交换效应导致其力学特性具有较强的热迟滞性和频率相关性。本文建立了一种热迟滞等效力学模型来描述空气弹簧内部压缩气体的能量交换过程。结合橡胶气囊模型,构建了涵盖橡胶气囊迟滞和压缩空气热迟滞的空气弹... 详细信息

空气弹簧内部压缩空气的热交换效应导致其力学特性具有较强的热迟滞性和频率相关性。本文建立了一种热迟滞等效力学模型来描述空气弹簧内部压缩气体的能量交换过程。结合橡胶气囊模型,构建了涵盖橡胶气囊迟滞和压缩空气热迟滞的空气弹簧迟滞力学特性模型,并给出了模型关键参数的辨识方法。实验表明空气弹簧力学迟滞环和动刚度最大误差分别小于3.3%和6.7%,验证了迟滞力学特性模型的准确性。最后,揭示了压缩空气热迟滞随频率变化的内在规律。研究结果为查明空气弹簧的迟滞非线性机理及其有效利用提供了理论支撑。

关键词：压缩空气热交换效应迟滞特性频率相关性空气弹簧

基于滑模同步控制的履带式作业机全向调平系统研究

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农业机械学报 2024年第4期55卷 394-401页

作者：汪若尘苏兆睿丁仁凯孙泽宇蒋俞郭中阳江苏大学汽车与交通工程学院镇江212013 江苏大学汽车工程研究院镇江212013 江苏大学农业工程学院镇江212013 江苏超力电器有限公司镇江212300

针对现有丘陵山区履带式作业机底盘大坡地作业时易侧翻、安全性差的问题,基于“三层车架”式丘陵山区履带式作业机结构方案,设计了一种互联式全向液压调平系统,提出了基于扰动观测器的滑模同步控制方法,降低了单液压缸位置误差以及双液... 详细信息

针对现有丘陵山区履带式作业机底盘大坡地作业时易侧翻、安全性差的问题,基于“三层车架”式丘陵山区履带式作业机结构方案,设计了一种互联式全向液压调平系统,提出了基于扰动观测器的滑模同步控制方法,降低了单液压缸位置误差以及双液压缸同步误差。AMEsim-Simulink联合仿真结果表明:基于滑模同步位置控制的履带式作业机全向调平系统优于传统PID控制,全向调平中20°横向调平时间减小1.6 s,25°纵向调平时间减小1.8 s,上升时间平均缩短21.8%,调平时间平均缩短35.5%,同步位置控制误差保持在±6×10^(-4) m内。在此基础上,对3层车架式丘陵山区履带式作业机样机进行了实机测试,其中全向调平机身倾角平均误差为2.55%,液压缸平均同步误差为8.2%,测试结果验证了履带式作业机全向调平系统的可行性与优越性。

关键词：丘陵山区履带式作业机全向调平扰动观测器滑模同步控制位置控制