针对弱势道路使用者的汽车主动避撞系统
发布时间：2021-06-08 12:41
弱势道路使用者指在道路交通中由于缺乏安全保护而易受伤害的参与者,主要包括行人和两轮车使用者。根据相关统计,弱势道路使用者死亡人数占全球道路交通事故死亡人数的一半以上,其道路安全成为亟待解决的问题,提升弱势道路使用者的安全保护成为下一代汽车主动避撞系统的发展趋势。弱势道路使用者运动灵活、出现位置随机,制动和转向都可能是最佳的汽车避撞操作,本文提出一种综合主动制动和主动转向操作的汽车主动避撞系统,重点针对主动避撞系统测试场景、安全评估及自主决策规则、汽车横纵向主动避撞控制进行了研究。首先,对国内外关于弱势道路使用者的汽车主动避撞技术的相关研究进行了总结。以中国交通事故深入研究数据库为基础,经过事故筛选、场景分类、类型排序提取出主动避撞系统的功能场景,确定了参与方速度、光照条件等特征量范围,然后参考相关测试规范确定了场景中特征量具体取值,得到了针对弱势道路使用者的主动避撞系统测试场景,并提出了主动避撞系统的整体方案。其次,研究了主动避撞系统的安全评估方法及自主决策规则。首先根据汽车行驶的道路类型,分别构建了在直路和弯路行驶时汽车与目标的位置关系模型,建立目标进入时间、目标离开时间、碰撞时间三...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车安全技术发展路线
针对弱势道路使用者的汽车主动避撞系统2逐步得到广泛应用，主动安全技术对汽车安全性能提高发挥着越来越积极的作用。避撞是主动安全技术的重要内容。二十世纪八十年代，美国交通部开展了以主动避撞系统为核心的IVI项目，经过二十余年的发展，以前方车辆为目标的主动避撞技术已较为成熟，并应用于自适应巡航系统（AdaptiveCruiseControl，ACC）和自动紧急制动系统（AutonomousEmergencyBraking，AEB）中。AEB系统主要关注紧急情况中的驾驶员安全，根据欧洲车辆安全分析验证组织（ValidatingVehicleSafetythroughMeta-Analysis，VVSMA）开展的研究，AEB系统能够减少38%的汽车追尾碰撞[3]，与之相比，针对行人、两轮车使用者等弱势道路使用者（VulnerableRoadUsers，VRU）的主动避撞技术还有待进一步研究。2011-2016年中国和美国VRU死亡人数及占比如图1.2所示[4-6]。图1.22011-2016年中美VRU死亡人数及占比Fig.1.2NumberandproportionofVRUdeathsinChinaandtheUnitedStatesfrom2011to2016由图1.2可知，每年两国都有超过一万名弱势道路使用者在交通事故中丧生，如此庞大的群体应该得到汽车安全技术研发者的重视，提升对弱势道路使用者的保护效果成为下一代汽车主动避撞系统的发展趋势。针对弱势道路使用者的主动避撞系统研究包括两个主要问题：一是如何保证精准可靠的VRU识别与跟踪；二是如何实现合理高效的安全评估及决策。随着传感技术、人工智能的发展和计算机处理能力的提高，第一个问题逐渐得到解决[7-8]，而由于交通环境复杂且VRU机动性较强，VRU相对汽车位置更具不确定性，如何综合人员安全和道路通行效率，对行车环境进行评估并决策避撞操作是第二个问题的难点。研究者对比了汽车避撞操作最晚制动点（LastPointtoBrake，
江苏大学硕士学位论文3LPB）和最晚转向点（LastPointtoSteer，LPS）的关系[9]，结果如图1.3所示。图1.3避撞操作最晚制动点（LPB）和最晚转向点（LPS）Fig.1.3Lastpointtobrake(LPB)andlastpointtosteer(LPS)ofcollisionavoidanceoperation由图1.3可知，车速大于某一值时最晚转向点小于最晚制动点，且该值与期望横向位移呈正相关，与路面附着系数呈负相关。针对体积较小且运动多变的弱势道路使用者，如果汽车能采用主动制动和主动转向两种避撞操作，VRU的道路安全将得到更大程度保护。综上所述，弱势道路使用者在交通事故中伤亡人数众多，其道路安全问题已不容忽视，而且电子信息、智能化技术不断进步成熟，为汽车安全技术研发提供了有利条件，针对弱势道路使用者的主动避撞技术将成为汽车主动安全研究的重要方向。同时，车辆横纵向动力学控制是汽车智能驾驶的重要一环，开发综合主动制动和主动转向操作的汽车主动避撞系统，不仅可以减轻弱势道路使用者的道路安全问题，还会加快推动我国智能驾驶发展进程，具有积极的经济意义和社会意义。1.2国内外研究现状1.2.1VRU交通事故研究交通事故研究能够为汽车安全技术开发提供数据来源，研究结果同时可应用于相关政策法规和技术标准制定、驾驶行为研究、道路安全规划等方面。进行汽车主动避撞系统开发，应首先对交通事故开展研究，主要采用统计学方法，提取包括环境信息（天气、时间、道路类型等）、事故参与者信息（运动状态、伤害
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于中国两轮车事故的典型场景提取与分析[J]. 范天赐,王宏雁,杨震,周大永,刘卫国. 交通与运输. 2019(02)
[2]基于真实事故案例的自动紧急制动系统两轮车测试场景研究[J]. 胡林,易平,黄晶,张新,雷正保. 汽车工程. 2018(12)
[3]智能驾驶汽车纵向运动控制研究综述[J]. 罗玉峰,钟陈志鹏,陈齐平,魏佳成,苏校. 汽车实用技术. 2018(22)
[4]基于模型预测控制的汽车紧急换道控制研究[J]. 张凤娇,魏民祥,黄丽琼,赵万忠. 现代制造工程. 2017(03)
[5]基于路面附着系数估计的汽车纵向碰撞预警策略[J]. 朱冰,朴奇,赵健,吴坚,邓伟文. 汽车工程. 2016(04)
[6]基于人-车-路协同的行车风险场概念、原理及建模[J]. 王建强,吴剑,李洋. 中国公路学报. 2016(01)
[7]基于车辆与行人危险工况的转向避撞控制策略[J]. 朱西产,刘智超,李霖. 汽车安全与节能学报. 2015(03)
[8]紧急避让路径跟踪自抗扰控制[J]. 赵又群,王健,季学武,李波. 同济大学学报(自然科学版). 2015(08)
[9]涉及骑车人的典型交通危险场景[J]. 李霖,朱西产,刘颖,马志雄. 同济大学学报(自然科学版). 2014(07)
[10]基于视觉的智能车辆模糊滑模横向控制[J]. 李琳辉,李明,郭景华,连静. 大连理工大学学报. 2013(05)
博士论文
[1]汽车纵向主动避撞系统的研究[D]. 侯德藻.清华大学 2004
硕士论文
[1]车辆碰撞缓解制动系统控制算法研究[D]. 徐靖淳.吉林大学 2019
[2]基于驾驶习性的智能汽车个性化换道辅助系统研究[D]. 闫淑德.吉林大学 2019
[3]城市工况下紧急转向辅助避障系统开发[D]. 张英泽.吉林大学 2019
[4]基于模型预测和路径规划的汽车主动转向避撞控制研究[D]. 张巍.重庆大学 2017
[5]基于最小安全距离的车辆换道控制研究[D]. 吴杭哲.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3218475
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车安全技术发展路线
针对弱势道路使用者的汽车主动避撞系统2逐步得到广泛应用，主动安全技术对汽车安全性能提高发挥着越来越积极的作用。避撞是主动安全技术的重要内容。二十世纪八十年代，美国交通部开展了以主动避撞系统为核心的IVI项目，经过二十余年的发展，以前方车辆为目标的主动避撞技术已较为成熟，并应用于自适应巡航系统（AdaptiveCruiseControl，ACC）和自动紧急制动系统（AutonomousEmergencyBraking，AEB）中。AEB系统主要关注紧急情况中的驾驶员安全，根据欧洲车辆安全分析验证组织（ValidatingVehicleSafetythroughMeta-Analysis，VVSMA）开展的研究，AEB系统能够减少38%的汽车追尾碰撞[3]，与之相比，针对行人、两轮车使用者等弱势道路使用者（VulnerableRoadUsers，VRU）的主动避撞技术还有待进一步研究。2011-2016年中国和美国VRU死亡人数及占比如图1.2所示[4-6]。图1.22011-2016年中美VRU死亡人数及占比Fig.1.2NumberandproportionofVRUdeathsinChinaandtheUnitedStatesfrom2011to2016由图1.2可知，每年两国都有超过一万名弱势道路使用者在交通事故中丧生，如此庞大的群体应该得到汽车安全技术研发者的重视，提升对弱势道路使用者的保护效果成为下一代汽车主动避撞系统的发展趋势。针对弱势道路使用者的主动避撞系统研究包括两个主要问题：一是如何保证精准可靠的VRU识别与跟踪；二是如何实现合理高效的安全评估及决策。随着传感技术、人工智能的发展和计算机处理能力的提高，第一个问题逐渐得到解决[7-8]，而由于交通环境复杂且VRU机动性较强，VRU相对汽车位置更具不确定性，如何综合人员安全和道路通行效率，对行车环境进行评估并决策避撞操作是第二个问题的难点。研究者对比了汽车避撞操作最晚制动点（LastPointtoBrake，
江苏大学硕士学位论文3LPB）和最晚转向点（LastPointtoSteer，LPS）的关系[9]，结果如图1.3所示。图1.3避撞操作最晚制动点（LPB）和最晚转向点（LPS）Fig.1.3Lastpointtobrake(LPB)andlastpointtosteer(LPS)ofcollisionavoidanceoperation由图1.3可知，车速大于某一值时最晚转向点小于最晚制动点，且该值与期望横向位移呈正相关，与路面附着系数呈负相关。针对体积较小且运动多变的弱势道路使用者，如果汽车能采用主动制动和主动转向两种避撞操作，VRU的道路安全将得到更大程度保护。综上所述，弱势道路使用者在交通事故中伤亡人数众多，其道路安全问题已不容忽视，而且电子信息、智能化技术不断进步成熟，为汽车安全技术研发提供了有利条件，针对弱势道路使用者的主动避撞技术将成为汽车主动安全研究的重要方向。同时，车辆横纵向动力学控制是汽车智能驾驶的重要一环，开发综合主动制动和主动转向操作的汽车主动避撞系统，不仅可以减轻弱势道路使用者的道路安全问题，还会加快推动我国智能驾驶发展进程，具有积极的经济意义和社会意义。1.2国内外研究现状1.2.1VRU交通事故研究交通事故研究能够为汽车安全技术开发提供数据来源，研究结果同时可应用于相关政策法规和技术标准制定、驾驶行为研究、道路安全规划等方面。进行汽车主动避撞系统开发，应首先对交通事故开展研究，主要采用统计学方法，提取包括环境信息（天气、时间、道路类型等）、事故参与者信息（运动状态、伤害
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于中国两轮车事故的典型场景提取与分析[J]. 范天赐,王宏雁,杨震,周大永,刘卫国. 交通与运输. 2019(02)
[2]基于真实事故案例的自动紧急制动系统两轮车测试场景研究[J]. 胡林,易平,黄晶,张新,雷正保. 汽车工程. 2018(12)
[3]智能驾驶汽车纵向运动控制研究综述[J]. 罗玉峰,钟陈志鹏,陈齐平,魏佳成,苏校. 汽车实用技术. 2018(22)
[4]基于模型预测控制的汽车紧急换道控制研究[J]. 张凤娇,魏民祥,黄丽琼,赵万忠. 现代制造工程. 2017(03)
[5]基于路面附着系数估计的汽车纵向碰撞预警策略[J]. 朱冰,朴奇,赵健,吴坚,邓伟文. 汽车工程. 2016(04)
[6]基于人-车-路协同的行车风险场概念、原理及建模[J]. 王建强,吴剑,李洋. 中国公路学报. 2016(01)
[7]基于车辆与行人危险工况的转向避撞控制策略[J]. 朱西产,刘智超,李霖. 汽车安全与节能学报. 2015(03)
[8]紧急避让路径跟踪自抗扰控制[J]. 赵又群,王健,季学武,李波. 同济大学学报(自然科学版). 2015(08)
[9]涉及骑车人的典型交通危险场景[J]. 李霖,朱西产,刘颖,马志雄. 同济大学学报(自然科学版). 2014(07)
[10]基于视觉的智能车辆模糊滑模横向控制[J]. 李琳辉,李明,郭景华,连静. 大连理工大学学报. 2013(05)
博士论文
[1]汽车纵向主动避撞系统的研究[D]. 侯德藻.清华大学 2004
硕士论文
[1]车辆碰撞缓解制动系统控制算法研究[D]. 徐靖淳.吉林大学 2019
[2]基于驾驶习性的智能汽车个性化换道辅助系统研究[D]. 闫淑德.吉林大学 2019
[3]城市工况下紧急转向辅助避障系统开发[D]. 张英泽.吉林大学 2019
[4]基于模型预测和路径规划的汽车主动转向避撞控制研究[D]. 张巍.重庆大学 2017
[5]基于最小安全距离的车辆换道控制研究[D]. 吴杭哲.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3218475
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/lindaojc/3218475.html
