基于车路协同的车辆换道辅助系统设计与实现

发布时间：2020-10-11 13:06

　　 换道作为道路交通中的常见的驾驶行为,能有效提高车辆的行驶效率,但由于换道过程的复杂性,驾驶员在换道时容易判断失误,从而威胁人车安全。借助于智能车路协同技术(CVIS),车辆在换道时可以实时获取车路信息,提高对周边环境的感知,增强换道时车辆的主动安全性能。本文基于车路协同系统技术,对车辆换道辅助系统的总体设计方案和换道安全辅助模型进行深入研究,实现车路协同环境下的换道辅助系统。首先,在分析车路协同技术和换道辅助系统需求的基础上,对车辆换道辅助系统的框架结构和功能进行设计,对车路协同环境下的换道辅助系统分析并介绍其工作原理。其次,从换道行为分析出发,在分析正弦函数轨迹模型的基础上提出基于舒适度的换道轨迹模型,并推理和计算换道车辆与原始车道前车、目标车道前车的最小安全距离模型,为换道可行性判定提供依据。再次,以系统整体架构为方向,建立系统通信、车辆信息采集和终端处理为一体的硬件系统架构,通过对MK5和Android终端的模块化软件设计完成系统的搭建。最后,在车路协同环境下建立换道辅助测试场景,对本文提出的换道辅助系统的相关模块和整体功能进行测试与分析。测试结果表明,系统各个模块运行良好,可以进行准确的信息采集和通信,满足系统的需要;换道轨迹模型可以体现自然驾驶下的换道行为,具有较好的舒适度;系统在换道建议上具有较高的准确度和稳定性,满足系统功能设计要求。该系统满足实际交通环境中车辆换道辅助的应用要求,有效提高车辆换道时的主动安全性。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.6;U495
【部分图文】：

长安大学硕士学位论文展，利用传感器融合来感知道路交通状况，能够为车辆在事故发生前就对驾驶员进行安全警示，这种主动安全技术受到广大汽车厂商和消费者的信赖，因此，提高车辆主动安全性能，将事故消灭在萌芽阶段是一种提高交通安全行之有效的方法。车路协同系统（Cooperative Vehicle Infrastructure System，简称 CVIS）作为近年来智能交通系统的重要研究方向和关键技术之一，已经成为当前解决交通安全、通行效率等多种交通问题的重要技术手段[5]。车路协同系统的物理结构框架如图 1.1 所示。车路协同系统可以分为智能车载系统、智能路侧系统和通信平台三大部分。其中，智能车载系统主要负责车辆自身状态信息的采集、周围车辆信息的采集以及当前路段状态信息的采集；智能路侧系统主要负责对交通状态（车流量、拥堵情况、平均车速等）的监测和道路几何状况、异常信息等的记录；通信平台负责整个系统的通信，包括车载系统和车载系统之间、车载系统和路侧系统之间的信息交互[6-7]。

图 1.2 “十二五”发展计划中制定的车辆网技术研究进度在国家的大力支持下，国内部分城市现在已经形成了部分重要的车辆网项目：通过对城市交通管理及信息服务进行规划，形成了部分智能交通的一个雏形，对提通效率方面做出了巨大贡献；作为中国首批职能交通师范城市中一员的广州，除了市交通信息的共用平台进行搭建的同时，也对路面监控系统进行了全方位的部署，平台现已实现了路径规划、网络首批等多种功能。我国对车路协同系统进行更深层探索和研究具有重要的意义[18]。可以预测，在未来我国会有更多的研究学者、院校研机构在车路系统领域进行更深层次的研究和探索，从而为改善交通运输效率、提车安全起到重要的作用，促进我国智慧交通、智慧城市的建设。1.2.2 车辆换道辅助系统国内外研究现状车辆换道对于驾驶员来说是一种较为常见的驾驶行为，换道驾驶需要经历一个复杂的过程，除了进行车辆的纵向控制外还需要进行横向控制，加大了操作的难度

交通事故率逐渐降低，但是由于交通事故造成的经济损失和伤亡情况仍重[26]。驾驶员在车辆行驶的过程中无法对周边车辆和道路信息进行准确有效的感于缺乏驾驶经验的驾驶员，由于对信息的误判，往往会造成决策的失误，特别对这种复杂的驾驶行为，除了驾驶员个人经验和判断外，恶劣天气和路段设计等因对换道的成败产生影响。随着电子信息技术和传感器技术的快速发展，车载电子技术在车辆上的应用提辆对周边交通环境的认知度，车辆的主动安全辅助系统取得了较大的发展。目前辅助驾驶方面主要使用的技术有毫米波雷达、图像等技术，通过检测周边车辆的运动状态，检测换道时的危险因素，给予驾驶员潜在危险提示，如图 2.1 所示。种检测方式，可以有效避免人工估测时存在的不准确现象，从而提高换道时的车性能。雷达、摄像机等检测技术在正常天天气中测距、测速比较准确，但是存在本高、信号处理复杂和易受干扰等问题，且由于不能与其他车辆进行信息共享，过传感器的测量不能对换道辅助起到很好的效果。
【参考文献】

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本文编号：2836631