A Situation-Aware Collision Avoidance Strategy for Car-Following

Abstract--In this paper, we discuss how to develop an appropriate collision avoidance strategy for car-following. This strategy aims to keep a good balance between traffic safety and efficiency while also taking into consideration the unavoidable uncertainty of position/speed perception/measurement of vehicles and other drivers. Both theoretical analysis and numerical testing results are provided to show the effectiveness of the proposed strategy. Index Terms--Collision avoidance, safety, traffic efficiency, uncertainty.

河口多定线制复杂水域船舶操纵自主决策方法

为解决河口多定线制复杂水域船舶操纵自主决策问题,以浏河口至北槽水域为例,围绕数字化环境、航行规则融入、船舶操纵性限制和特殊水域下的避碰机理等关键科学问题进行了研究。在数字化交通环境中,归纳和量化解析规则要求,结合非线性船舶操纵特性下的控制和过程预测方法探究该类水域船舶行为特征约束下的避碰机理,建立可行航向航速求取方法,提出了一种能动态自适应系统剩余误差和目标船随机运动的多因素约束下的操纵自主决策方法。在预设场景下,船舶在0,38,1 184,1 537,2 166,3 678,3 808 s右转4°、减速、右转5°并减速、减速、左转3°加速、右转3°并减速、减速可安全通过。实验表明,提出的方法能在复杂环境中安全避让,并及时跟踪航线。

多台四向车实时交通调度方法研究

针对密集仓储系统中多台四向车作业时行进路径存在潜在交叉重叠,从而可能发生碰撞的问题,提出一种基于实时路况信息的交通调度方法。建立以“等”“绕”“躲”调度策略为主的调度框架,设计交通调度算法,实时扫描路况信息,识别两车之间交通冲突依赖关系并根据调度策略进行调整;构建多台四向车冲突有向图模型以表征多台四向车的交通冲突关系,基于冲突有向图实时控制四向车启动或停止,从而实现实时避碰。随机任务试验结果表明,多台四向车同时作业时均能实现实时避碰。所提的交通调度方法能有效解决多台四向车之间的交通冲突问题,为实现安全高效的自动化仓储提供一定的技术基础。

公路交通安全设施维养技术研究

随着国家城市化进程的加速和公路交通网络的不断完善,公路交通安全设施的重要性日益凸显,其不仅关乎道路使用者的生命和财产安全,也影响着道路交通的流畅性和城市整体的美观性。文章结合公路交通安全设施维养项目经验,详细介绍了公路交通标志、公路交通标线及公路防撞设施的维养技术,致力于提升道路行驶安全性,减少交通事故的发生,供公路养护技术人员参考和借鉴。

通航飞机避碰区域防撞模型的等效性研究

为克服现有TCASⅡ只能提供垂直方向防撞措施的局限性,有必要建立通航飞机的多维机动防撞模型。基于低空空域通航飞机飞行防撞的特点,采用以包围体形成最小安全保护区的方法,分别建立以球体和圆柱体为包围体的通航飞机防撞模型。通过将包围体模型投影到水平和垂直方向上,再把水平和垂直2个方向的结果进行逻辑"与"运算,使复杂的三维防撞问题简化为2个二维防撞问题。采用3D游戏与计算机图形学中关于相交性检测的方法,对通航飞机的分别以本机和侵入机为参考中心的2个防撞模型进行分析和比较。结果表明,分别以本机和侵入机为参考中心建立的2个基于避碰区域(CAZ)的通航飞机防撞模型是完全等效的。

基于驾驶员紧急制动行为特征的危险估计算法

基于真实交通工况下驾驶员的紧急制动行为特征,建立了一种新的危险估计算法用于汽车避撞系统的控制策略开发.通过在车辆上安装车辆行驶记录仪采集了目标区域内驾驶员的真实交通场景;对采集到的交通场景进行人工筛选,并按照美国高速公路安全管理局(NHTSA)的分类方法进行了分类,得到了6种典型的危险工况;通过视频图像处理等方法对典型危险工况下驾驶员的紧急制动行为进行了分析,得到了驾驶员紧急制动起始点的碰撞时间tTTC值以及车辆在紧急制动过程中的平均制动减速度,并利用这些数据建立了基于碰撞时间倒数tiTTC和期望减速度areq的危险估计算法.这种危险估计算法能够同时考虑两车快速靠近以及稳定跟车工况,并与驾驶员在真实交通环境中的紧急制动行为相对应.

一种适用于航路改变情况的冲突概率预测算法

针对如何有效地预测飞行中将发生的冲突,提出了适用于航路改变情况下的冲突预测算法.基于飞机实际飞行轨迹的不确定性,计算冲突发生的概率来预测冲突发生的可能性.改进了直线航路预测算法,充分利用ADS-B(广播式自动相关监视)所提供的航路意图信息,获得飞机航路改变点及航路偏转角,依此进行相应的矩阵变换来计算航路改变后的误差协方差矩阵,并利用有效的近似方法对继续累加的误差表示进行简化,进而实现冲突发生概率的计算.运用Monte-Carlo方法进行仿真,结果验证了其较好的准确性,与直线航路算法的比较表明了其在更复杂环境下具有的适用性和有效性.

汽车主动避撞系统的发展现状及趋势

阐述了汽车主动避撞系统的实现思路和结构,重点介绍了状态识别、安全状态判断、系统控制理论方法等关键技术,指出了汽车主动避撞系统研究中存在的一些问题及发展趋势。

基于减速度的车辆主动避撞模型研究

为预防碰撞类事故,提高驾驶安全性,构建一种以避撞减速度为评价指标的主动避撞模型(DAC)。模型以车辆避撞时所需的最小减速度为系统阈值,将驾驶者的制动延迟时间定为1.2 s;针对不同危险场景下的临界避撞条件,提出以α为目标参数的避撞报警算法;并通过仿真,初步分析DCA模型与时间模型(TTC);然后利用模拟驾驶仪等设备进行DCA模型和TTC模型的对比试验。结果表明:在避撞过程中DCA模型与TTC模型都具有良好的预警能力,但在避撞率和及时性方面,DCA模型分别比TTC模型提高了5.4%和1.02 s。

机场近距平行跑道进近方法研究

本文首先简要介绍了现时平行跑道的运作方式,探讨了所面临的问题,然后综述了如何提高近距平行跑道容量的主要进近方法,包括NASA Langley的AILS(空中侧向间隔信息)系统、Jonathan Hammer提出的配对进近方法等,并对其利弊进行了系统分析。指出AILS系统适应于近距平行跑道,并具有相对可靠性,但是离实际投入使用尚存在一定的距离;而配对进近方法可以使用于极近距平行跑道,它能通过减少前后机之间的纵向间隔而增加机场的进场飞机流,但这种进近方法要求的条件比较苛刻,对于风速、最后进近速度和加速度等十分敏感。

交叉航路航空器碰撞风险评估

在与经典的Reich模型进行比较后,对一种基于事件的交叉航路航空器碰撞风险模型进行了改进,补充考虑了处于平飞阶段的航空器因在垂直方向上相对运动而导致的碰撞风险.分析了其水平碰撞概率较Reich模型所得结果保守的原因,采用蒙特卡洛仿真的方法产生了两架航空器之间的相对位置误差数据,针对多个概率分布模型进行了拟合,比较了不同概率分布模型对航空器碰撞风险的影响.结果表明:代表严重误差的尾部数据直接决定了航空器碰撞风险,但因为其数据较少,所以除广义帕累托分布外,其他分布都不能很好地对尾部数据进行拟合.

基于社会力的行人交通微观仿真模型研究

从枢纽内行人运动行为和路径选择行为出发,以社会力模型为基础,综合考虑人与人、人与车站的相互作用,构建基于个体活动的行人交通微观仿真模型。该模型依据目标驱动力及人与人或障碍物之间的心理排斥力、挤压力、摩擦力求解行人的运动方向和速度,考虑到行人对其他行人和障碍物的避让行为,提出了一种改进算法,该算法引入行人防止穿透决策规则,消除碰撞、重叠现象,并采取目标点局部极小化原则,设置辅助目标点,有效的解决行人与环境之间动态避碰近程度、拥挤程度和环境舒适度,建立节点选择模型;最后,将改进后的模型应用于人群行为特性研究,开发铁路客运站行人集散仿真系统,以北京南站为例进行仿真分析,对模型进行校核检验。

ARINC735A接口协议的设计与实现

为了实现机载防撞系统(TCAS)主机与外围功能单元的高效连接,需要定义和设计相关的接口协议。根据美国航空无线电设备标准ARINC735A定义的TCAS系统必须满足的DO-185A的接口和协议,分析和讨论了ARINC735A协议模块在TCAS系统中的功能和上下文关系,在此基础上详细描述了ARINC735A协议模块各组件的功能。采用软件工程的设计方法,系统地定义和设计了实现该协议模块功能组件的状态和流程,并给出了相应的状态转换图。讨论了在嵌入式环境下对AR-INC735A的多任务实现方法,并且在VxWorks嵌入式操作系统环境下,实现了ARINC735A协议的多任务软件模块。

多载量AGV系统防死锁路口通行顺序优化及避碰

多载量自动导引车(AGV)具有更高的单车运输能力和更强的配送作业柔性,然而其长度不断变化的特点也加大了交通管控的难度。为保证生产线多种物料准时配送,研究了多载量AGV系统的交通管控问题。首先分析了与单载量AGV差异较大的两种运动冲突:针对多载量AGV变长特性,设计了一种变长度AGV路径空间冲突避免方法;针对交叉路口冲突,考虑到多载量AGV变长特性对阻塞环路死锁的影响,提出一种带防死锁策略的交叉路口通行顺序优化方法。根据AGV紧迫度和交通负荷均衡度构建了综合竞标价模型,并对获标AGV即将进入的目标路径段的阻塞环路进行死锁预测与避免。仿真实验结果表明,所提方法可保证任务紧迫度高的AGV优先通过,降低路口相关路径段的交通拥堵,并避免高密度AGV系统的环路死锁,从而提高生产线物料配送的任务准时率。

网络数据融合技术在MITS中的应用研究

探讨了基于传感器网络的数据融合技术在海事智能交通系统(MITS)中的应用问题,为该领域的进一步研究提供一些有价值的思路和见解。基于目前研究遇到的困境,提出将MITS抽象成一个无线传感器网络(WSN),从而可在WSN环境下引入数据融合技术来研究海事智能交通系统中的各种信息处理问题,如船舶的定位与导航以及避碰等;紧接着,总结了现有定位、导航、避碰和船舶安全管理技术研究的现状并分析了存在的主要问题;针对基于GPS的MITS存在的种种弊端,结合各国卫星定位导航系统的建设现状,提出利用MITS内其它元素的信息和多源信息融合技术来实现船舶的相对定位和导航这一新思路;最后,从网络数据融合技术角度出发,具体指出了MITS网络融合系统构建时所必须考虑的一些基本问题,并给出该融合系统的一般性框架。

机载防撞系统垂直防撞的物理模型

如何准确预测和估算本机与入侵飞机相遇时在最接近点的垂直间隔距离,是机载防撞系统(TCAS)在垂直方向上选择防撞措施的关键问题。采用空间相遇几何学的方法,建立了本机与入侵飞机相遇时垂直防撞的两种物理模型,基于该模型推导出了预测两机之间垂直间隔距离的计算公式,并且进行了计算机仿真。仿真结果表明,该模型能够准确预测本机与入侵飞机相遇时在最接近点的垂直间隔距离。最后,给出了本机在垂直方向上选择防撞措施的决策咨询条件和逻辑处理流程。

基于真实事故形态分析的行人探测模型研究

以长沙市汽车碰撞行人事故形态分析为基础,研究在汽车主动避撞系统的响应时间内,行人被感应器及时探测到的概率。具体地,从长沙IVAC数据库的389起车辆碰撞行人事故中,挑选出F1和F2两种最常见的事故形态类型,且能估算其行驶速度的案例分别为65和64起。结合车辆和行人运动轨迹、运动速度等参数,对F1和F2事故案例建立了行人探测模型。针对给定的感应器探测半角(15°、30°和45°),分别计算出了行人的探测概率。结果显示,当探测半角≥30°时,94%以上的行人能被及时探测。

基于SSR和ADS-B混合监视的机载编队防撞系统设计

由于设备性能的限制,民航飞机目前使用的机载防撞系统TCASⅡ不能适用于编队飞行防撞。为了解决飞机编队飞行防撞以及与民航飞机TCASⅡ兼容的问题,给出了一种基于二次雷达(SSR)和ADS-B混合监视的机载编队防撞系统的设计方案。该方案采用了TCAS主动监视和被动监视相结合的方法,利用唯一的24位S模式地址来识别和归类目标飞机,将TCAS的监视数据和ADS-B的监视数据进行数据融合来完成对目标飞机的监视和跟踪。通过将大型编队划分为多个编队单元的方法,由长机负责保持各个编队单元之间的安全间距。采用收发器将长机产生的位置保持和碰撞避免的操纵指令通过高频数据链路传送给各个编队单元,各个编队成员按照操纵指令调整自己飞机的位置,完成对整个编队的位置保持和碰撞避免的集中控制和分散执行。该方案可以为机载编队防撞系统的设计和实现提供参考和帮助。

机载防撞系统水平防撞模型的建模与仿真

针对下一代机载防撞系统水平防撞的功能要求,采用相对距离水平投影的方法,根据空间碰撞威胁度和时间碰撞威胁度的理论依据,建立了水平方向的冲突探测和防撞模型,并利用伽利略相对性原理导出了本机与入侵飞机之间的投影水平相遇距离和到最接近点的预留时间的计算公式。阐明了水平防撞模型的建模方法,制定出机载防撞系统水平防撞功能的仿真测试方案,并进行了基于时间流的计算机仿真和测试。仿真结果表明:该模型不仅能够预测出飞机在各个时间的相对方位、相对距离和相对高度,而且可以给出合理的水平机动措施,为飞行员提供左转或右转的角度指示以避免空中相撞。

新型船舶智能避碰决策支持系统研究

简明有效的船舶避碰决策支持系统是海上船舶安全运行的关键,也是国际海上智能交通系统研究中的难点。以沿海AIS船舶监控通信网络硬件系统建设为基础,深入探讨了船舶避碰系统关键技术问题,引入包括多源信息融合在内的多种先进信息处理技术和实用的系统构建理念,提出一个简明实用船舶智能避碰决策支持系统(IDSSVCA)研发方案。通过对现有船舶智能避碰决策支持系统的回顾,指出存在的主要问题,然后阐述智能避碰决策支持系统的研发思路,并给出解决关键性问题的方案。