一种基于辅助车道线的城市交通道路能见度观测算法研究

针对智慧城市中道路交通能见度的观测问题,通过分析国际照明委员会定义的大气能见度公式,提出了一种道路能见度的观测算法。通过图像暗通道先验与辅助车道线检测相结合,设计出选定图像中某一车道线的起点和终点,分别计算出两点透射率,结合车道线长度即可求出大气消光系数,进而实现基于图像的能见度观测估计。实际测试表明该算法的有效性。

基于微观换道的高速公路双车道出口辅助车道长度研究

为研究辅助车道长度确定的基本原理和合理长度,采用无人机航拍视频及YOLOv3目标检测算法提取双车道出口辅助车道路段车辆的原始轨迹数据,通过卡尔曼滤波和Frenet坐标系转换,得到了车辆微观换道特性和速度分布特征。以修正双曲正切函数换道模型拟合换道轨迹,左、右换道拟合优度分别为97.48%、97.62%。根据路段车辆运行和微观换道特性,建立了双车道出口辅助车道长度计算模型,将辅助车道划分为右换道段、反应段、等待段和左换道段4个组成部分。研究表明:出口辅助车道长度中最主要的影响因素是换道长度,其与行驶速度正相关,和《路线规范》相比,明确了辅助车道最小长度的计算原理,界定了辅助车道的范围,为设计中灵活运用提供了参考。

山区高速公路紧急避险车道辅助车道设置

通过对8处紧急避险车道主线外侧车道车头时距的收集与分析,运用拟合分析和卡方检验,发现当外侧车道交通流小于500veh·h-1时,车头时距符合负指数分布.考虑主线外侧车道交通流量、失控车辆的速度与失控车辆汇入的临界间隙,应用微分法求导得到失控车辆汇入主线外侧车道的汇入概率模型.通过分析失控车辆汇入主线外侧车道的换车道驾驶行为,得到了不同路面状况下车辆汇入临界间隙.在保证失控车辆95%的汇入成功率条件下,计算不同路面状况、主线外侧交通流量与驶入速度下的辅助车道长度设置值.

对设置辅助车道互通式立交的最小间距的简单分析

互通式立交是高速公路的重要组成部分,通过设置互通式立交将平面的冲突点完全消除,为交通流按方向重新分配服务。本文介绍了互通式立交间距的影响因素以及设置互通式立交时应考虑的因素,并在宏观上介绍合理控制立交间距的理念。

以辅助车道相连的互通式立交设计方法探讨

相邻互通式立交设置辅助车道后可减少车道转换的过程，同时提供更多的转换空间。为提高以辅助车道相连互通立交设计的水平，本文将从各个层面研讨辅助车道在设计过程中的计算方法、数据设定等内容，为辅助车道的合理设计，提供科学的依据。

高架快速路辅助车道与集散车道效率研究

CJJ129—2009《城市快速路设计规程》中对于匝道出入口间距不能满足要求时,提出通过设置辅助车道或集散车道来解决,但未对其具体适用性给予规定。以上海中环线浦东段金桥立交与其相邻出入口布置为例,通过交通仿真分别对设置辅助车道和集散车道的效率进行比较,得出:对设置辅助车道方案,推荐采用单侧各设置2根辅助车道方案;对设置集散车道方案,推荐采用单侧各设置3根集散车道的方案。对于该工程采用单侧各设置3根集散车道的设计方案。

快速路入口处辅助车道长度研究

针对车辆合流换道过程中出现交通流崩溃的现象,在进行快速路辅助车道长度设计时应考虑发生交通流崩溃的概率。基于传统可插入间隙理论的合流段长度计算方法,结合交通流崩溃发生的概率模型,建立基于交通流崩溃概率理论的辅助车道合流段长度计算模型。利用VISSIM仿真软件与传统计算方法进行对比分析,仿真结果验证了新的合流段长度计算模型的实践性和合理性,弥补了交通流崩溃现象对计算合流段长度的影响,可为快速路入口处辅助车道合流段长度合理取值提供参考。

山区高速公路紧急避险车道辅助车道设置

避险车道作为一种特殊的匝道式设计,专供车辆刹车失灵、车速过高时驶入,通过其特殊的线形、路面结构设计,利用汽车重力和轮胎与路面产生的滚动阻力来降低测速,使失控车辆在短时间内平稳停止。国内外的相关研究及实践已经证明,设置避险车道是解决大长下坡交通安全问题的最为有效的工程措施。文中将重点对山区高速公路紧急避险车道的辅助车道设置进行了研究。希望可以为将来的高速公路避险车道的设置工作进行研究。

基于SOTIF的车道保持辅助系统架构设计

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。

汽车车道循迹辅助系统的故障诊断策略

汽车车道循迹辅助系统的故障检测是汽车检修人员需要掌握的必备检测技能。该系统一旦发生故障,想要快速锁定故障点,就必须事先熟悉汽车车道循迹辅助系统的原理、零件功能、故障症状、诊断策略等。结合汽车车道循迹辅助系统的故障诊断案例,阐述其完整的诊断策略。结果表明,汽车车道循迹辅助系统故障诊断的关键是掌握该系统的原理与故障数据设置条件,在诊断时需要具备系统认知的整体意识,而多次实践操则作有利于汽车检修人员快速掌握对应的诊断策略。

基于差动制动的车道偏离辅助控制

针对高速公路上因驾驶员注意力不集中容易发生车辆偏离车道事故的问题,提出采用四轮差动制动对车辆施加辅助横摆力矩以避免车辆偏离车道的方法。基于预瞄点处的车-路偏差、车辆状态和道路附着限制计算期望的横摆响应,设计滑模控制器控制辅助横摆力矩。通过在同侧车轮定比例分配制动力产生横摆力矩,使车辆横摆响应跟踪目标值,达到车道偏离辅助控制的目的。在Carsim/Simulink联合仿真平台上对基于差动制动的车道偏离辅助控制方法进行仿真实验,研究结果表明所提出方法将车辆限制在车道范围内,有效避免了车道偏离事故的发生。

高速车辆车道偏离辅助控制研究

针对高速公路上因驾驶员注意力不集中或疲劳容易发生车辆偏离车道事故的问题,提出基于动态车辆横越车道线时间(Time to lane crossing,TLC)触发阈值的辅助控制决策策略和基于差动制动的车道偏离辅助控制方法。根据车-路航向角偏差、路面附着、车速、驾驶员反应时间及执行机构响应时间实时计算动态TLC触发阈值,进行预警和辅助控制决策。在辅助控制决策的基础上,基于预瞄点处的车-路偏差、车辆状态和道路附着限制计算期望的横摆响应,设计滑模控制器控制辅助横摆力矩,通过差动制动产生横摆力矩,使车辆横摆响应跟踪目标值,达到车道偏离辅助控制的目的。在Carsim/Simulink联合仿真平台上对基于差动制动的车道偏离辅助控制方法进行仿真试验,研究结果表明所提出方法将车辆限制在车道范围内,有效避免车道偏离事故发生。建立由CarsimRT/LabviewRT实时平台及转向、制动执行机构组成的车道偏离辅助控制系统快速原型试验台架,对基于差动制动的辅助控制方法进行台架试验,其结果与Carsim/simulink联合仿真结果基本一致。

基于纵向滑移率均衡的车道偏离辅助控制研究

提出了一种无压力闭环的差动制动实现车道偏离辅助的控制方法.根据车辆和驾驶员参考模型确定纠正车道偏离所需的目标横摆角速度.采用滑模算法设计横摆角速度跟踪控制器,确定附加横摆力矩.基于纵向滑移率均衡设计车轮制动压力调节策略,限制车轮最大滑移率,以提高车辆横向稳定性.设计模糊控制器对压力建立过程进行伺服控制.在Carsim/Labview-RT联合仿真平台上对提出的方法进行硬件在环仿真试验,试验结果表明,所提出方法能有效避免车辆偏离车道,鲁棒性强,且车辆横向稳定性好.

基于模型预测控制的车道保持辅助系统

为了提高车道保持辅助系统(lane keeping assist system,LKAS)跟踪道路中心线的精度,需要求出合适的前轮转角。在传统预瞄跟踪最优控制算法的基础上,提出一种基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的LKAS转向控制策略。该策略将前轮转角的求解分为2个部分:基于预瞄跟踪最优控制算法,求解出驾驶员转向角;针对该算法的不足,构建车路模型,设计MPC控制器,求解所需的补偿转向角,从而得到合适的前轮转角。采用CarSim-Simulink联合仿真的方式验证所提控制策略的可行性,结果表明:在不同工况下,该策略均能进一步减小侧向位移偏差和航向角偏差,并能满足车辆转向系统自身的约束,具有较好的鲁棒性。

长大下坡路段辅助减速车道设计

文章针对重型汽车在长大下坡路段的行驶安全问题,对辅助减速车道的设计进行研究。根据排气制动和液力缓速器联合制动的行驶模型,对重型车辆在长大下坡路段的下坡能力进行研究。根据下坡时制动器的温升模型,研究长大下坡路段的辅助减速车道位置设计问题。

基于CMAC-PID的车道保持辅助系统控制策略研究

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。

基于人机共享和分层控制的车道偏离辅助系统

针对车道偏离辅助系统转向控制中的人机协同问题,提出一种人机共享的决策与控制方法。考虑驾驶员转矩、道路曲率及纵向车速,设计模糊控制器确定虚拟车道边界宽度,再根据车轮是否超出虚拟边界进行辅助控制决策。在此基础上根据车-路位置关系建立车辆预瞄处偏差的动态模型,设计LPV/H∞控制器跟踪车道中心线决定期望前轮转角。应用滑模观测器估计转向阻力矩,设计考虑驾驶员转矩和转向阻力矩的二阶滑模控制器决定辅助转矩,再由主权分配模块进一步对人机控制主权进行分配,实现辅助系统与驾驶员之间的共享控制。在veDYNA/Simulink联合仿真平台上对提出的控制方法进行仿真试验,仿真结果表明所提出方法在各种车速下均能有效避免车辆偏离车道,减少控制器对驾驶员的干预,人机冲突较小。建立基于veDYNA/LabVIEW的车道偏离辅助控制系统试验台架,对该方法进行硬件在环仿真试验,其结果表明该方法能有效辅助驾驶员通过复杂道路,获得较好地人机协调性能。

基于EPS的车道保持辅助系统设计

针对车道保持辅助系统与电动助力转向功能的集成问题,设计了一种车道保持辅助系统架构。车道保持辅助力矩与电动助力转向力矩相叠加,经EPS电机输出;电动助力转向功能始终开启,保证驾驶员可以随时介入转向。综合考虑车道线检测置信度、跨道时间以及驾驶员操作状态等信息,设计了车道保持辅助系统的介入和退出策略。利用驾驶模拟器对该策略进行了测试,并通过道路试验验证了该系统的安全性和舒适性。

基于人机协同的车道保持辅助系统研究进展

基于人机动态协同控制的车道保持辅助系统有助于兼顾汽车的安全性与驾驶员的舒适性,分析了该系统在车道偏离决策模型、驾驶权动态分配及性能评估等方面的研究现状和发展趋势.在车道偏离决策模型方面,应根据驾驶员的状态制定不同的决策模型,既可以建立自适应调节的决策模型,又应允许驾驶员根据自己的喜好和外部驾驶环境手动调整决策模型中预设的参数;在驾驶权分配方面,应探索更加合理的驾驶权动态分配方式,设计智能的优化算法或控制模型;在性能评估指标方面,应加入与降低人机冲突及减少驾驶员控制量相关的评估指标,制定科学完善的主观评估体系.未来研究应该深度融合驾驶员因素,实时发出警报与主动干预,并能够对系统进行完善的测试与评估.

视觉失效条件下车道保持辅助控制策略研究

为保证车道保持辅助系统在视觉失效情况下能够顺利移交车辆控制权,利用目标车方位信息间接估算道路曲率,在纯追踪(Pure Pursuit)算法的基础上,参考车速和道路曲率,利用模糊控制器进行转向修正,并提出了车道保持指数用以评价车道保持性能。构建了硬件在环(HIL)仿真测试平台,利用快速控制原型和某视觉感知系统分别对3种控制策略进行了4种测试场景下的硬件在环测试。测试结果表明,使用改进型Pure Pursuit策略的自车能够有效避免驶出车道,4种测试场景下平均车道保持指数为65.1%,较Pure Pursuit策略和转向盘保持策略分别提高73.9%和135.2%。