考虑预期功能安全的智能汽车自动紧急制动系统

预期功能安全的提出,使得传统的自动紧急制动系统的安全性受到了挑战。为此,本文中利用基于系统理论过程分析(systems-theoretic process analysis,STPA)方法得到了自动紧急制动系统的预期功能安全要求,在传统的自动紧急制动系统基础上增加了感知盲区安全车速规划策略。然后基于盲区场景下车辆与行人相遇运动学模型,构造盲区安全车速公式。接着设计加入非线性干扰观测器的速度滑模控制器,对该速度进行跟踪控制,最后在CarSim与Simulink联合平台上开展仿真试验,比较此系统与没有增加预期功能安全要求的自动紧急制动系统的安全性,并进一步在硬件在环仿真试验台上验证。结果表明,考虑预期功能安全的自动紧急制动系统能有效降低行人碰撞风险,并确保车辆安全通过盲区的行驶效率。

基于轨迹预测安全边界的智能汽车换道避撞系统

轨迹预测的不确定性会引发汽车换道避撞系统的预期功能安全(Safety of the intended functionality,SOTIF)风险,为此提出一种基于轨迹预测安全边界的智能汽车换道避撞控制方法。针对前方车辆紧急切入工况,首先利用切比雪夫区间分析方法量化前车切入轨迹的不确定性,推导轨迹预测安全边界的计算公式。然后据此进行自车换道碰撞危险分析,决策出换道避撞过程中自车的换道安全边界。接着以换道安全边界为约束,应用基于Tube的鲁棒模型预测控制(Tube-basedrobustmodel predictive control,Tube-RMPC)方法设计换道控制器,实现自车主动换道避撞控制。最后在Carsim与Simulink联合平台上开展仿真试验,比较此系统与没有考虑预测不确定性的换道避撞系统的安全性,并在硬件在环仿真台架上进行验证。结果表明,求解出的轨迹预测安全边界能有效包络前车切入轨迹的不确定性,基于轨迹预测安全边界的控制方法显著提升换道避撞系统的预期功能安全性能。