基于驾驶模拟器的自主驾驶仿真技术研究
发布时间：2021-02-21 09:31
自主驾驶技术是世界各国共同关注和积极推动的面向未来的交通新技术。目前,自主驾驶的主要研究方式是通过实车测试或仿真测试收集不同道路场景数据来训练和优化车辆模型,解决车辆安全性差、环境适应性不足等问题。实车测试存在成本高、安全难以保障及可重复性差等问题,而仿真测试可有效规避这些问题,尽管无法完全替代实车测试,但仍然是自主驾驶技术发展中必要的研究方式,如Waymo公司累计模拟仿真测试里程超过50亿英里用于训练和优化车辆模型。大量的仿真测试能够为实车测试规避一些潜在风险,已成为自主驾驶技术研究中广泛应用的方式。在目前的各种交通仿真系统中,车辆行为模型大多模拟人工驾驶的特性,期望再现人工驾驶的宏微观规律。这与自主驾驶车辆的行为存在一定的差异。由此,本文基于UC-winRoad驾驶模拟器构建具备模拟自主驾驶主要功能及模型测试的仿真平台,进而对自主驾驶车辆行为模型进行研究。主要开展了以下三方面的自主驾驶仿真技术研究:首先,基于驾驶模拟器的自主驾驶仿真平台构建。利用UC-winRoad仿真软件及SDK进行二次开发构建自主驾驶仿真平台。根据研究需求设计交互界而,确定自主驾驶控制逻辑。开发车辆信息创建模块...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＵＣ－ｗｉｎ／Ｒｏａｄ三维仿真软件??
第二章基于驾驶模拟器的自主驾驶仿真平台构建??因此，结合本文研究的目的，同吋为简化开发平台的复杂度，减少系统运行??的影响因素，降低参变量的数量，采用直接控制的方式对自主驾驶行为模型进行??研宄，同时构建随机影响因素功能函数来产生和模拟实车行驶过程中受到的影响??因素，使得仿真环境下的Ａ主驾驶：个：辆也受到与实车相类似的影响Ｗ索。选杼该??方式可以直接将模型的控制效果反映在车辆的运行效果丨：，Ｕ！加便ｆ对Ｋ校型及??控制策略进行评价分析。车辆的控制过程如图２－３所示。??信息处理中？兀ｊ控制执行单兀??｜ｆ?个１?变Ｍ信息转化?丄４?｜??｜横向加｜?纵向加Ｉ?。Ｊ?车辆转行驶速??速度?速度?免?度??１?」?一—?；????????图２－３?ｆ＿｜卞％驶控制过程??上图中，信息处理单元是依据车辆行为控制模型、车辆所处当前状态及周边??环境信息对信息进行处理后得到车辆行驶加速度信息；控制执行中元足基础仿真??平台屮实现对仿真车辆进行控制所需要输入的参数，通过输入的控制参量对车辆??进行控制：信息处理单元输出的信息需要经过信息转换函数转变为控制单元所需??的信息。??而信息处理单元是本文开发实现车辆自主驾驶功能的核心内容，主要开发了??午辆信息创建、信息获収、行为控制、运动控制等功能模块，实现对仿真场景中??个辆的控制，进而在战础平台提供的功能基础上，通过该单元构建自主驾驶仿與??ｆ台，实现对丨＇丨丨：驾驶车辆行为模块对车辆控制效果的仿饵分析，以及模型参数??的优化等功能。在信息处理单元中对于开发平台屮自七驾驶车辆的控制」：，采用??基于约束条件的线性反馈控制策略，同时结合仿真模拟平台的特点
第二章基于驾驶模拟器的自主驾驶仿真平台构建??ｆｌｉ驾驶车辆??Ｉ??Ｔ??乍辆状态及周边信息获取??换道产生约束？??一?ｉ?一?４??换道空间确认丨?Ｉ车辆状态确认??Ｌ???＊?Ｉ—???１??．ｉ??ｆ??换道空间约束？?行为阈值打丨兑｜??Ｉ?士丨?Ｉ??换—－?Ｉ?：＾｜?ｒ，：ｔ：，：ｉｒ｜??Ｉ??ｒ??ｒ??中Ｎ约朿？?＞ｎ?．??足｜?＇?—?ｚ?．?否?否「?兜隱２?？?ｉ??双乍ｍ前车速度｜?：战ｒ换道＇个：间的?ｉ转换巧驶拧｜?跟驰驾驶拧??优化拉制?ｊ?轨迹优化?制策略｜?制策略??阁２－４自主驾驶车辆控制流程??２．３仿真平台自主驾驶插件开发??木节屮耍对开发的ｒｉ主驾驶功能插件中的自主驾驶车辆的倍息处理单元开??犮的屯要功能模块和平台功能实现的交：「Ｉ：界而设计与实现进行阐述。??２．３．１自主驾驶插件实现??依裾基础平台插件开发的相关设计耍求，本文依据自身研宄的需要，将构让??的主驾驶功能插件分为了四个部分，如图２－５所示。??｜识别插件单元Ｉ?实时信息单元｜?功能开发单元?交互界面单元｜??．▲?▲?｜?丨?▲?；?ｆ?Ａ?１?Ｉ?１?▲??＂Ｉ?｜?ｊ?＾?ｉ?ｙ?Ｉ?‘?ｊ?｜??Ｌｏａｄ／Ｕｎｌｏａ事件创?初始化?信息获?模型彳』?外部数?Ｗｆｌ？中－?交１｜：界??ｄ?Ｐｌｕｇｉｎ?建／释放?设腎?取?为控制?据控制?Ｉ丨丨丨设汁??ｉ?！?Ｉ?；?Ｉ?Ｉ?：??图２－５?七驾驶功能插件结构??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进优化速度函数的跟驰模型研究[J]. 杨龙海,赵顺,徐洪. 交通运输系统工程与信息. 2017(02)
[2]基于期望跟驰间距的跟驰模型研究[J]. 杨龙海,赵顺,罗沂. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(04)
[3]基于贝叶斯网络的车辆换道模型[J]. 邱小平,刘亚龙,马丽娜,杨达. 交通运输系统工程与信息. 2015(05)
[4]基于EKF学习方法的BP神经网络汽车换道意图识别模型研究[J]. 李亚秋,吴超仲,马晓凤,黄珍,张晖. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2013(04)
[5]汽车驾驶模拟器在交通研究中的应用[J]. 唐克双,王亚晴,王鹏飞. 城市交通. 2011(06)
[6]Trajectory planning and yaw rate tracking control for lane changing of intelligent vehicle on curved road[J]. REN DianBo1, ZHANG JiYe2, ZHANG JingMing1 & CUI ShengMin1 1 School of Automotive Engineering, Harbin Institute of Technology at Weihai, Weihai 264209, China; 2 State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China. Science China（Technological Sciences）. 2011(03)
[7]自主车辆发展概况及关键技术[J]. 黄岩,吴军,刘春明,李兆斌. 兵工自动化. 2010(11)
[8]ADSL驾驶模拟器运动模拟逼真度的改进[J]. 宗长富,高越,麦莉. 系统仿真学报. 2001(02)
[9]MUL－QJM汽车驾驶模拟器系统[J]. 吴耀武,潘伍朝,王精业,张占军. 系统仿真学报. 1995(S1)
博士论文
[1]复杂约束下自动驾驶车辆运动规划的计算最优控制方法研究[D]. 李柏.浙江大学 2018
[2]无人驾驶车辆智能水平的定量评价[D]. 孙扬.北京理工大学 2014
本文编号：3044161
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＵＣ－ｗｉｎ／Ｒｏａｄ三维仿真软件??
第二章基于驾驶模拟器的自主驾驶仿真平台构建??因此，结合本文研究的目的，同吋为简化开发平台的复杂度，减少系统运行??的影响因素，降低参变量的数量，采用直接控制的方式对自主驾驶行为模型进行??研宄，同时构建随机影响因素功能函数来产生和模拟实车行驶过程中受到的影响??因素，使得仿真环境下的Ａ主驾驶：个：辆也受到与实车相类似的影响Ｗ索。选杼该??方式可以直接将模型的控制效果反映在车辆的运行效果丨：，Ｕ！加便ｆ对Ｋ校型及??控制策略进行评价分析。车辆的控制过程如图２－３所示。??信息处理中？兀ｊ控制执行单兀??｜ｆ?个１?变Ｍ信息转化?丄４?｜??｜横向加｜?纵向加Ｉ?。Ｊ?车辆转行驶速??速度?速度?免?度??１?」?一—?；????????图２－３?ｆ＿｜卞％驶控制过程??上图中，信息处理单元是依据车辆行为控制模型、车辆所处当前状态及周边??环境信息对信息进行处理后得到车辆行驶加速度信息；控制执行中元足基础仿真??平台屮实现对仿真车辆进行控制所需要输入的参数，通过输入的控制参量对车辆??进行控制：信息处理单元输出的信息需要经过信息转换函数转变为控制单元所需??的信息。??而信息处理单元是本文开发实现车辆自主驾驶功能的核心内容，主要开发了??午辆信息创建、信息获収、行为控制、运动控制等功能模块，实现对仿真场景中??个辆的控制，进而在战础平台提供的功能基础上，通过该单元构建自主驾驶仿與??ｆ台，实现对丨＇丨丨：驾驶车辆行为模块对车辆控制效果的仿饵分析，以及模型参数??的优化等功能。在信息处理单元中对于开发平台屮自七驾驶车辆的控制」：，采用??基于约束条件的线性反馈控制策略，同时结合仿真模拟平台的特点
第二章基于驾驶模拟器的自主驾驶仿真平台构建??ｆｌｉ驾驶车辆??Ｉ??Ｔ??乍辆状态及周边信息获取??换道产生约束？??一?ｉ?一?４??换道空间确认丨?Ｉ车辆状态确认??Ｌ???＊?Ｉ—???１??．ｉ??ｆ??换道空间约束？?行为阈值打丨兑｜??Ｉ?士丨?Ｉ??换—－?Ｉ?：＾｜?ｒ，：ｔ：，：ｉｒ｜??Ｉ??ｒ??ｒ??中Ｎ约朿？?＞ｎ?．??足｜?＇?—?ｚ?．?否?否「?兜隱２?？?ｉ??双乍ｍ前车速度｜?：战ｒ换道＇个：间的?ｉ转换巧驶拧｜?跟驰驾驶拧??优化拉制?ｊ?轨迹优化?制策略｜?制策略??阁２－４自主驾驶车辆控制流程??２．３仿真平台自主驾驶插件开发??木节屮耍对开发的ｒｉ主驾驶功能插件中的自主驾驶车辆的倍息处理单元开??犮的屯要功能模块和平台功能实现的交：「Ｉ：界而设计与实现进行阐述。??２．３．１自主驾驶插件实现??依裾基础平台插件开发的相关设计耍求，本文依据自身研宄的需要，将构让??的主驾驶功能插件分为了四个部分，如图２－５所示。??｜识别插件单元Ｉ?实时信息单元｜?功能开发单元?交互界面单元｜??．▲?▲?｜?丨?▲?；?ｆ?Ａ?１?Ｉ?１?▲??＂Ｉ?｜?ｊ?＾?ｉ?ｙ?Ｉ?‘?ｊ?｜??Ｌｏａｄ／Ｕｎｌｏａ事件创?初始化?信息获?模型彳』?外部数?Ｗｆｌ？中－?交１｜：界??ｄ?Ｐｌｕｇｉｎ?建／释放?设腎?取?为控制?据控制?Ｉ丨丨丨设汁??ｉ?！?Ｉ?；?Ｉ?Ｉ?：??图２－５?七驾驶功能插件结构??１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进优化速度函数的跟驰模型研究[J]. 杨龙海,赵顺,徐洪. 交通运输系统工程与信息. 2017(02)
[2]基于期望跟驰间距的跟驰模型研究[J]. 杨龙海,赵顺,罗沂. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(04)
[3]基于贝叶斯网络的车辆换道模型[J]. 邱小平,刘亚龙,马丽娜,杨达. 交通运输系统工程与信息. 2015(05)
[4]基于EKF学习方法的BP神经网络汽车换道意图识别模型研究[J]. 李亚秋,吴超仲,马晓凤,黄珍,张晖. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2013(04)
[5]汽车驾驶模拟器在交通研究中的应用[J]. 唐克双,王亚晴,王鹏飞. 城市交通. 2011(06)
[6]Trajectory planning and yaw rate tracking control for lane changing of intelligent vehicle on curved road[J]. REN DianBo1, ZHANG JiYe2, ZHANG JingMing1 & CUI ShengMin1 1 School of Automotive Engineering, Harbin Institute of Technology at Weihai, Weihai 264209, China; 2 State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China. Science China（Technological Sciences）. 2011(03)
[7]自主车辆发展概况及关键技术[J]. 黄岩,吴军,刘春明,李兆斌. 兵工自动化. 2010(11)
[8]ADSL驾驶模拟器运动模拟逼真度的改进[J]. 宗长富,高越,麦莉. 系统仿真学报. 2001(02)
[9]MUL－QJM汽车驾驶模拟器系统[J]. 吴耀武,潘伍朝,王精业,张占军. 系统仿真学报. 1995(S1)
博士论文
[1]复杂约束下自动驾驶车辆运动规划的计算最优控制方法研究[D]. 李柏.浙江大学 2018
[2]无人驾驶车辆智能水平的定量评价[D]. 孙扬.北京理工大学 2014
本文编号：3044161
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