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基于前车轨迹预测的智能车辆高速主动避撞方法

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机械工程学报 2024年第10期60卷 289-301页

作者：赵林峰丰肖方婷王宁陈无畏王慧然合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 合肥大学先进制造工程学院合肥230601 安徽省智能车辆控制与集成设计技术工程研究中心合肥230601

对于智能车辆高速主动避撞,目前的研究大多没有着重考虑车辆动力学模型,这直接限制了避撞算法在实际应用的安全性。为此基于前方相邻车辆的预测轨迹和自车动力学稳定性,提出一种基于前车轨迹预测的智能车辆高速主动避撞改进方法。基于... 详细信息

对于智能车辆高速主动避撞,目前的研究大多没有着重考虑车辆动力学模型,这直接限制了避撞算法在实际应用的安全性。为此基于前方相邻车辆的预测轨迹和自车动力学稳定性,提出一种基于前车轨迹预测的智能车辆高速主动避撞改进方法。基于下一代交通仿真(Next generation simulation,NGSIM)数据集进行数据处理与特征提取;搭建长短期记忆循环神经网络(Long short-term memory-recurrent neural network,LSTM-RNN)预测模型并进行训练、预测和验证,得到前车多时域预测轨迹;根据前车预测轨迹和自车动力学稳定性,设计合理的主动换道避撞策略。基于优劣解距离(Technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)算法规划出具备安全性的主动避撞路径;搭建Prescan-Simulink-Carsim硬件在环试验平台,对提出的主动避撞方法进行试验验证,结果表明该方法可有效解决高速场景下的避撞安全性问题。

关键词：智能车辆高速主动避撞轨迹预测动力学稳定性硬件在环

车载自组网络下基于量子随机数的高效组密钥分发方案

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汽车工程 2024年第2期46卷 300-309,355页

作者：石琴单榴程腾刘强王川宿张星合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 安徽省智慧交通车路协同工程研究中心合肥230000 奇瑞汽车股份有限公司芜湖241000

针对车载自组网络近场通信中密钥分发通信开销大、安全性低的问题,本文提出了一种基于量子随机数的高效量子组密钥分发方案。在该方案中:(1)通过车端和云端的量子随机数共同生成车辆的匿名凭证,并采用零知识证明方式实现车辆与路端的身... 详细信息

针对车载自组网络近场通信中密钥分发通信开销大、安全性低的问题,本文提出了一种基于量子随机数的高效量子组密钥分发方案。在该方案中:(1)通过车端和云端的量子随机数共同生成车辆的匿名凭证,并采用零知识证明方式实现车辆与路端的身份互认,保护了车辆隐私;(2)通过一种两段式的组密钥,即路端和云端的两个关键参数实现了组密钥的更新。组密钥在保证前向安全和后向安全的前提下,信令开销减少了一半,大大缩短了组密钥下发时间。最后,通过安全性和性能分析证明了该方案的安全性。

关键词：车载自组网络匿名认证组密钥信息安全

改进粒子群算法的自动充电机械臂时间最优轨迹研究

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机械科学与技术 2024年第3期43卷 423-429页

作者：朱浩赵清海郑群锋宁长久青岛大学机电工程学院山东青岛266071 青岛大学电动汽车智能化动力集成技术国家地方联合工程研究中心山东青岛266071 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

针对桁架充电机械臂关节空间轨迹规划的时间优化问题,提出了一种非线性动态学习因子的粒子群算法。通过运动学分析获取工作空间,引入3-5-3多项式插值进行轨迹规划。结合运动过程中的速度与加速度约束,寻求运动过程中的最短时间。对比改... 详细信息

针对桁架充电机械臂关节空间轨迹规划的时间优化问题,提出了一种非线性动态学习因子的粒子群算法。通过运动学分析获取工作空间,引入3-5-3多项式插值进行轨迹规划。结合运动过程中的速度与加速度约束,寻求运动过程中的最短时间。对比改进粒子群算法和基本粒子群算法的收敛速度,分析各关节优化前后运动时间的变化情况,并进行仿真实验验证。结果表明:改进粒子群算法的收敛性能较基本粒子群算法更快,整体运动时间缩短约33%,证实改进粒子群算法的可行性。

关键词：桁架充电机械臂时间优化非线性动态学习因子粒子群算法

穿村镇公路交叉口车辆速度特性及行车安全评价

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安全与环境学报 2024年第4期24卷 1237-1245页

作者：戢晓峰詹换勤普永明覃文文昆明理工大学交通工程学院昆明650504 云南省现代物流工程研究中心昆明650504

乡村振兴战略下的穿村镇公路事故治理是重大现实问题,而穿村镇公路交叉口速度特性分析与行车安全评价已经成为迫切的理论需求。选择云南省2个典型穿村镇公路交叉口为实例,采集无人机视频数据以分析穿村镇公路交叉口的车辆速度变化规律;... 详细信息

乡村振兴战略下的穿村镇公路事故治理是重大现实问题,而穿村镇公路交叉口速度特性分析与行车安全评价已经成为迫切的理论需求。选择云南省2个典型穿村镇公路交叉口为实例,采集无人机视频数据以分析穿村镇公路交叉口的车辆速度变化规律;构建危险性系数模型与Vague复合物元行车安全等级判定模型,评估穿村镇公路交叉口行车安全水平,并通过实例交叉口进行验证。结果表明:穿村镇公路交叉口车辆运行速度总体呈现“减速—加速”模式,速度最低点位于交叉口中心附近;路况复杂的多路交叉口速度分布于[40,65]km/h,波动幅度相对较小;相较于无路侧干扰的行驶场景,避让场景下交叉口车速离散度更大,车速差最大值为49.78 km/h。评价案例交叉口的行车安全性,发现车辆驶入时距交叉口中心越近,危险性系数越大,驶出时则反之;两个案例交叉口的危险性系数最大值均位于交叉口中心,该位置加速度变化最快,行车安全性最低;十字交叉口行车安全性更差,易发生交通事故,多路交叉口的行车安全性良好。研究成果可为穿村镇公路事故治理提供理论依据。

关键词：安全工程行车安全评价 Vague复合物元速度特性穿村镇公路交叉口

面向自动泊车的可变滑动窗口环视SLAM算法

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电子测量技术 2024年

作者：张炳力米向东郑达黄浩然张梓迟合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽省智能汽车工程研究中心

针对车辆在自动泊车场景中遇到减速带或坑洼地带导致的地图偏移问题，以及动态环境多变导致的系统实时性变差、精度降低的问题，提出了一种面向自动泊车的可变滑动窗口环视SLAM算法。首先，使用IMU对采集的环视图像进行实时姿态校准，... 详细信息

针对车辆在自动泊车场景中遇到减速带或坑洼地带导致的地图偏移问题，以及动态环境多变导致的系统实时性变差、精度降低的问题，提出了一种面向自动泊车的可变滑动窗口环视SLAM算法。首先，使用IMU对采集的环视图像进行实时姿态校准，提升建图的准确性；其次，结合多传感器融合优势，融合IMU和里程计数据对车辆位姿进行估计；最后，通过可变滑动窗口算法加速后端优化，提升系统的实时性和精度。仿真测试结果表明，该方法解决了减速带或坑洼地带的地图偏移问题，且在特征稀疏环境下，效率和实时性分别提升了31.35%和25.06%。实车试验结果表明，该方法可以达到平均误差0.039m的定位精度，为泊车提供了安全保障。

关键词：自动泊车同步定位与建图可变滑动窗口多传感器融合

电缆附件用硅橡胶力-热老化特性及电-热-力多物理场耦合仿真研究

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物理学报 2024年第7期73卷 40-51页

作者：李国倡郭孔英张家豪孙维鑫朱远惟李盛涛魏艳慧青岛科技大学先进电工材料研究院高压绝缘系统与先进电工材料山东省工程研究中心青岛266042 西安交通大学电工材料电气绝缘全国重点实验室西安710049

长期运行过程中,高温及界面压力作用会导致电缆附件硅橡胶(silicon rubber,SIR)绝缘发生老化,影响附件材料的电-热-力综合性能,易引发放电故障.该文采用实验和仿真结合的方法,研究力-热联合老化作用下硅橡胶材料的电-热-力综合性能变化... 详细信息

长期运行过程中,高温及界面压力作用会导致电缆附件硅橡胶(silicon rubber,SIR)绝缘发生老化,影响附件材料的电-热-力综合性能,易引发放电故障.该文采用实验和仿真结合的方法,研究力-热联合老化作用下硅橡胶材料的电-热-力综合性能变化规律;进一步仿真研究了SIR材料参数变化引起的电缆附件电场、热场和力场变化.实验结果表明,随着老化程度的不断加深,SIR的交联程度和分子运动体系会发生变化,导致材料的电-热-力性能发生不同程度的改变.相对介电常数呈现先下降后上升的趋势,体积电阻率、击穿场强和闪络电压等均呈现先上升后下降的趋势;此外,随着老化时间的延长,材料拉伸强度和断裂伸长率逐渐下降.仿真结果表明,力-热联合老化引起的电缆附件应力锥根部电场强度变化较小,维持在2.2 k V/mm左右;不同老化程度下绝缘层内外侧温差较为明显,最大温度梯度为9.15℃;应力锥根部界面压力从0.263 MPa下降到0.230 MPa,下降约12.5%.该工作对于配电电缆附件绝缘性能评价和故障分析具有指导意义.

关键词：电缆附件硅橡胶力-热老化电-热-力场耦合仿真

基于横摆运动补偿的煤矿重载铰接车辆主动电液转向控制研究

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煤炭学报 2024年第6期49卷 2937-2948页

作者：任志勇石琴赵远张磊黄振华中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006 合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009 安徽省智慧交通车路协同工程研究中心安徽合肥230009

煤矿重载铰接车辆采用折腰转向,横向刚度弱且所受扰动因素复杂,操控难度加大,极易引起安全事故。为改善煤矿重型铰接车辆在湿滑低附着路面环境中的安全驾驶操控性能、进一步提升煤矿辅助运输智能化水平,设计了一种具有横摆运动反馈补偿... 详细信息

煤矿重载铰接车辆采用折腰转向,横向刚度弱且所受扰动因素复杂,操控难度加大,极易引起安全事故。为改善煤矿重型铰接车辆在湿滑低附着路面环境中的安全驾驶操控性能、进一步提升煤矿辅助运输智能化水平,设计了一种具有横摆运动反馈补偿功能的泵控电液动力转向系统。建立了包含前车体纵向、侧向、横摆及后车体横摆运动在内的铰接车辆4自由度车体动力学模型以及泵控电液转向系统数学模型,在解耦动力学模型横摆角速度与横向加速度的基础上,设计了“转向操纵跟随−横摆稳定补偿”双通道铰接转向控制策略,其中,转向操纵跟随通道可实现前后车体铰接角对驾驶员的转向操控输入的实时跟踪,而横摆稳定补偿通道则通过主动调节车体铰接角以确保实际横摆角速度逼近理想横摆角速度。通过设置预滤波器和衰减积分器,设计了主动转向控制系统,该系统通过调整转向角度来提供纠正作用,以确保车辆能够遵循驾驶员意图保持路径跟随。基于dSPACE/DS1007半实物仿真平台,对铰接矿车低附着转向工况进行了仿真测试;模拟J型转弯工况,选择低摩擦因数路面条件中低速运行,验证了主动控制器对于铰接车辆跟踪期望路径的有效性。同时,基于冰雪覆盖路面等效低附着系数路面的实验条件,利用煤矿井下25 t级重型铰接式支架搬运车进行了实车转弯实验;结果表明:建立的铰接车辆车体动力学模型和泵控电液转向系统模型,通过横摆角速度与横向加速度进行解耦,能够比较真实的反应该类车辆的折腰运动状态;基于铰接车辆横摆稳定性控制分析,制定的“转向操纵跟随−横摆稳定补偿”双通道铰接转向控制策略,以及设计的主动控制系统,能够有效提高铰接车辆在低附着路面工况下的横摆稳定性,且该系统对于驾驶员的驾驶感觉没有改变,主动控制干预后能够及时、安全、平稳地将车辆的驾驶权交还给驾驶员。

关键词：全液压转向系统矿山重型铰接式车辆动力学模型路径跟随控制算法

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

电液混合动力系统关键技术及能量管理研究综述

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西南交通大学学报 2024年第3期59卷 600-614页

作者：刘桓龙西南交通大学先进驱动节能技术教育部工程研究中心四川成都610031 西南交通大学机械工程学院四川成都610031

现有混合动力驱动技术以油电、油液混合动力为主,旨在提高传统燃油车辆的能量利用率、降低油耗和排放.基于液压技术的大功率密度及能量再生优势,电液混合动力系统可在全速工况范围内实现能量高效利用,提高纯电驱系统的功率密度,有效改... 详细信息

现有混合动力驱动技术以油电、油液混合动力为主,旨在提高传统燃油车辆的能量利用率、降低油耗和排放.基于液压技术的大功率密度及能量再生优势,电液混合动力系统可在全速工况范围内实现能量高效利用,提高纯电驱系统的功率密度,有效改善电动车辆续驶里程及蓄电池循环使用寿命.本文对电液混合动力系统构型、能量回收技术、能量释放模式及控制策略等相关研究成果的进展、现状及发展趋势进行综述,分析了利用电液混合动力构型与先进能量管理策略提升纯电动车辆动力性能与能量利用率的可行性技术方案与应用前景.根据已有研究成果,装备电液混合动力系统后车辆最大可降低约40%的能量消耗,在能量高效利用方面具有显著优势.对于电液混合动力系统而言,液压能再生、耦合与释放等与行驶场景及电机工况点密切相关,研究重点应解决动力耦合、再生制动与能量管理等关键技术,从而提升动力系统的综合性能特别是功率密度与节能特性.

关键词：电液混合动力系统动力混合再生制动高效利用能量管理策略