考虑周边车辆的智能汽车控制系统策略研究
发布时间：2022-12-22 03:01
近年来,交通拥挤、人为造成的交通事故频发,已成为道路交通系统正常运行的重大阻碍。智能汽车由于具有可以提高通行效率、减少驾驶失误等优势,得到越来越多的关注,已成为该领域的研究热点。智能汽车作为行驶在道路上的单智能体,考虑周边车辆的状态进行决策控制是智能车必不可少的研究课题。考虑周边车辆的状态进行决策控制的研究包括了考虑前方和后方车辆及考虑左方和右方车辆,本文针对目前对考虑周边车辆的控制系统研究较少的情况,进行了以下研究。首先,为了方便对车辆进行单方面的控制方法研究和仿真分析,根据课题研究内容,对车辆运动进行了分析,依据牛顿动力学定律建立了基于车辆换道轨迹和车速等几何特性的运动学模型和基于车辆纵向控制与横向控制等动力学特性的整车三自由度动力学模型。其次,以模型为基础,提出考虑前后车辆的状态来调节自身行驶状态的纵向控制方法。引用新型人工势场理论,把前方和后方目标车辆当作两个势场中心,构建出全局势力场中混合受力函数,根据速度和距离信息设置参数,使车辆在前方和后方目标车辆中势场力为零的安全区域行驶,这样既避免了追尾事件的发生,又能够在拥挤工况中增加道路利用率,减少拥挤。并用实验验证了所提出的想法...
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景和选题意义
1.2 智能汽车发展和关键技术概述
1.3 考虑周边车辆的智能汽车研究现状
1.4 本文研究内容与方法
第二章 车辆数学模型构建
2.1 坐标系定义
2.2 车辆运动学模型
2.3 车辆动力学模型
2.3.1 车辆受力分析
2.3.2 车辆模型简化
2.4 本章小结
第三章 考虑前后车辆状态的智能汽车纵向决策控制方法
3.1 人工势场法
3.1.1 引力函数
3.1.2 斥力函数
3.2 新型人工势场法
3.2.1 新型引力函数
3.2.2 新型斥力函数
3.3 基于新型人工势场的控制器设计
3.4 仿真分析
3.4.1 基于MATLAB/Simulink的三自由度模型仿真
3.4.2 基于PreScan和 MATLAB/Simulink软件联合仿真
3.5 评价指标
3.6 本章小结
第四章 考虑周边车辆的智能汽车换道研究
4.1 换道系统的方案设计
4.2 本车道换道危险判定条件设计
4.2.1 基于碰撞时间(TTC)改进的最小安全换道时间
4.2.2 本车道基于改进碰撞时间(TTC)的换道判定
4.3 预判换道危险判定计算
4.3.1 基于目标车道前车判定是否支持换道
4.3.2 基于目标车道后车判定是否支持换道
4.4 车辆换道轨迹规划
4.4.1 常见的车辆换道模型
4.4.2 正弦函数和等速偏移换道轨迹叠加模型
4.5 考虑周边车辆的换道仿真
4.5.1 向左换道工况
4.5.2 向右换道工况
4.6 本章小结
第五章 考虑前后车辆的ACC控制实车实验
5.1 智能驾驶实验汽车平台简介
5.2 试验硬件平台介绍
5.2.1 毫米波雷达
5.2.2 控制器介绍
5.3 试验通讯系统介绍
5.4 考虑前后车辆的ACC控制实车实验
5.4.1 实验工况介绍
5.4.2 实验结果和分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
硕士期间学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑前后方车辆行驶状态的ACC系统控制方法[J]. 李亚勇,蔡英凤,陈龙,孙晓强,何友国,张云顺. 汽车工程. 2019(08)
[2]基于人工势场法的车道保持系统[J]. 胡振国,谢有浩. 汽车工程学报. 2019(02)
[3]基于改进AWA*算法的智能车辆全局路径规划研究[J]. 吴麟麟,杨俊辉. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(08)
[4]基于人工势场算法的智能车辆路径规划仿真[J]. 安林芳,陈涛,成艾国,方威. 汽车工程. 2017(12)
[5]考虑车间反应时距的汽车自适应巡航控制策略[J]. 朱敏,陈慧岩. 机械工程学报. 2017(24)
[6]智能网联汽车技术在中国重汽的实践[J]. 张晓东. 中国物流与采购. 2017(24)
[7]混有CACC车辆和ACC车辆的异质交通流基本图模型[J]. 秦严严,王昊,王炜,万千. 中国公路学报. 2017(10)
[8]混有CACC车辆和ACC车辆的混合交通流驾驶舒适性[J]. 秦严严,王昊,王炜,万千. 哈尔滨工业大学学报. 2017(09)
[9]基于行驶车速的车辆防撞时间预警算法[J]. 刘庆华,邱修林,谢礼猛,王骏骅,方守恩. 农业工程学报. 2017(12)
[10]汽车自适应巡航控制系统研究现状与发展趋势[J]. 吴光强,张亮修,刘兆勇,郭晓晓. 同济大学学报(自然科学版). 2017(04)
博士论文
[1]具有换道辅助功能的车辆自适应巡航控制[D]. 党睿娜.清华大学 2013
[2]自动化公路系统车辆纵横向控制[D]. 任殿波.西南交通大学 2008
[3]智能车辆自动换道与自动超车控制方法的研究[D]. 游峰.吉林大学 2005
硕士论文
[1]智能汽车换道轨迹规划方法的研究[D]. 徐康俊.江苏大学 2019
[2]智能车辆危险态势评估与换道轨迹跟踪控制研究[D]. 丁石林.湖南大学 2018
[3]六轴机器人控制器底层软件设计及其算法仿真研究[D]. 郭小羽.深圳大学 2017
[4]基于驾驶员避撞行为的追尾避撞控制策略研究[D]. 张春雷.江苏大学 2017
[5]面向车联网的协同自适应巡航控制研究[D]. 陈康.华南理工大学 2017
[6]考虑避撞的多智能车平台动态路径跟踪控制研究[D]. 李晓芸.北京理工大学 2016
[7]汽车自适应巡航控制系统模糊控制策略研究[D]. 李肖含.北京理工大学 2015
[8]城市道路通行效率及其影响因素的量化分析[D]. 李晓蔚.北京交通大学 2012
[9]汽车自适应巡航系统自调整因子模糊控制器的优化设计[D]. 尤洋.吉林大学 2012
本文编号：3723311
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景和选题意义
1.2 智能汽车发展和关键技术概述
1.3 考虑周边车辆的智能汽车研究现状
1.4 本文研究内容与方法
第二章 车辆数学模型构建
2.1 坐标系定义
2.2 车辆运动学模型
2.3 车辆动力学模型
2.3.1 车辆受力分析
2.3.2 车辆模型简化
2.4 本章小结
第三章 考虑前后车辆状态的智能汽车纵向决策控制方法
3.1 人工势场法
3.1.1 引力函数
3.1.2 斥力函数
3.2 新型人工势场法
3.2.1 新型引力函数
3.2.2 新型斥力函数
3.3 基于新型人工势场的控制器设计
3.4 仿真分析
3.4.1 基于MATLAB/Simulink的三自由度模型仿真
3.4.2 基于PreScan和 MATLAB/Simulink软件联合仿真
3.5 评价指标
3.6 本章小结
第四章 考虑周边车辆的智能汽车换道研究
4.1 换道系统的方案设计
4.2 本车道换道危险判定条件设计
4.2.1 基于碰撞时间(TTC)改进的最小安全换道时间
4.2.2 本车道基于改进碰撞时间(TTC)的换道判定
4.3 预判换道危险判定计算
4.3.1 基于目标车道前车判定是否支持换道
4.3.2 基于目标车道后车判定是否支持换道
4.4 车辆换道轨迹规划
4.4.1 常见的车辆换道模型
4.4.2 正弦函数和等速偏移换道轨迹叠加模型
4.5 考虑周边车辆的换道仿真
4.5.1 向左换道工况
4.5.2 向右换道工况
4.6 本章小结
第五章 考虑前后车辆的ACC控制实车实验
5.1 智能驾驶实验汽车平台简介
5.2 试验硬件平台介绍
5.2.1 毫米波雷达
5.2.2 控制器介绍
5.3 试验通讯系统介绍
5.4 考虑前后车辆的ACC控制实车实验
5.4.1 实验工况介绍
5.4.2 实验结果和分析
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
硕士期间学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]考虑前后方车辆行驶状态的ACC系统控制方法[J]. 李亚勇,蔡英凤,陈龙,孙晓强,何友国,张云顺. 汽车工程. 2019(08)
[2]基于人工势场法的车道保持系统[J]. 胡振国,谢有浩. 汽车工程学报. 2019(02)
[3]基于改进AWA*算法的智能车辆全局路径规划研究[J]. 吴麟麟,杨俊辉. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(08)
[4]基于人工势场算法的智能车辆路径规划仿真[J]. 安林芳,陈涛,成艾国,方威. 汽车工程. 2017(12)
[5]考虑车间反应时距的汽车自适应巡航控制策略[J]. 朱敏,陈慧岩. 机械工程学报. 2017(24)
[6]智能网联汽车技术在中国重汽的实践[J]. 张晓东. 中国物流与采购. 2017(24)
[7]混有CACC车辆和ACC车辆的异质交通流基本图模型[J]. 秦严严,王昊,王炜,万千. 中国公路学报. 2017(10)
[8]混有CACC车辆和ACC车辆的混合交通流驾驶舒适性[J]. 秦严严,王昊,王炜,万千. 哈尔滨工业大学学报. 2017(09)
[9]基于行驶车速的车辆防撞时间预警算法[J]. 刘庆华,邱修林,谢礼猛,王骏骅,方守恩. 农业工程学报. 2017(12)
[10]汽车自适应巡航控制系统研究现状与发展趋势[J]. 吴光强,张亮修,刘兆勇,郭晓晓. 同济大学学报(自然科学版). 2017(04)
博士论文
[1]具有换道辅助功能的车辆自适应巡航控制[D]. 党睿娜.清华大学 2013
[2]自动化公路系统车辆纵横向控制[D]. 任殿波.西南交通大学 2008
[3]智能车辆自动换道与自动超车控制方法的研究[D]. 游峰.吉林大学 2005
硕士论文
[1]智能汽车换道轨迹规划方法的研究[D]. 徐康俊.江苏大学 2019
[2]智能车辆危险态势评估与换道轨迹跟踪控制研究[D]. 丁石林.湖南大学 2018
[3]六轴机器人控制器底层软件设计及其算法仿真研究[D]. 郭小羽.深圳大学 2017
[4]基于驾驶员避撞行为的追尾避撞控制策略研究[D]. 张春雷.江苏大学 2017
[5]面向车联网的协同自适应巡航控制研究[D]. 陈康.华南理工大学 2017
[6]考虑避撞的多智能车平台动态路径跟踪控制研究[D]. 李晓芸.北京理工大学 2016
[7]汽车自适应巡航控制系统模糊控制策略研究[D]. 李肖含.北京理工大学 2015
[8]城市道路通行效率及其影响因素的量化分析[D]. 李晓蔚.北京交通大学 2012
[9]汽车自适应巡航系统自调整因子模糊控制器的优化设计[D]. 尤洋.吉林大学 2012
本文编号：3723311
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