基于前视摄像头的自适应巡航控制跟随模式研究

摘要

自适应巡航控制系统(Adaptive Cruise Control,ACC)是一种根据交通状况进行自适应的车速调节系统，其作为汽车高级辅助驾驶系统(Advanced Driver Assistance System，ADAS)的重要组成部分，能够利用外界环境传感器帮助驾驶员提高驾驶安全性和舒适性，对缓解交通压力，避免人员伤亡具有重要意义。 针对摄像头误识别率较低的特点，本文在Mobileye图像探测功能的基础上，以前视摄像头为环境传感器进行ACC跟随模式研究。简要介绍前视摄像头的总体方案设计，包括图像检测芯片EyeQ3、MCU以及前视摄像头工作原理;同时分析图像探测距离与相对速度的原理，通过图像探测功能发现前方多个车辆目标，确定主目标，测量与主目标的距离与相对速度，在保证一定安全距离的前提下，进行适当的制动与加速;结合传统时距模型和正面碰撞预警系统，建立合适的跟随模式安全车距模型，并根据汽车行驶和制动模型将安全距离分为四个部分:刹车报警距离、提醒报警距离、减速距离、加速距离;针对汽车行驶具有线性和非线性特性，采用具有在线参数调整的模糊PID控制算法，实现汽车自适应巡航跟随模式控制，使控制精度更高、响应更快。 在Prescan中建立简单的交通环境模型、传感器及通讯模型，Simulink中建立车辆动力学模型、ACC跟随模式控制模型，利用Prescan与Simulink联合仿真，对直道、弯道、前方相邻车道车辆切入、主目标切出四种工况进行ACC跟随模式功能验证，并对这四种工况在实车上进行性能验证。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1研究背景与意义

1．2自适应巡航控制系统概述

1．2．1自适应巡航控制系统结构组成

1．2．2 ACC工作原理

1．2．3 ACC控制策略研究

1．3自适应巡航控制系统研究现状与发展趋势

1．3．1自适应巡航控制系统国外研究现状

1．3．2自适应巡航控制系统国内研究现状

1．3．3自适应巡航控制系统发展趋势

1．4本文主要研究内容

2前视摄像头总体方案设计及探测原理分析

2．1前视摄像头总体方案设计

2．1．1前视摄像头工作原理

2．1．2微处理器MCU的选择

2．1．3 图像处理器EyeQ3

2．2目标车辆速度与距离探测

2．2．1基于前视摄像头的ACC距离探测

2．2．2基于前视摄像头的ACC相对速度探测

2．2．3相对速度误差补偿

2．3 ACC目标车辆探测实车实验

2．4本章小结

3跟随模式安全车距控制策略

3．1跟随模式安全车距控制策略的概念及发展

3．2基于前车变化趋势的可变车间时距

3．2．1可变车间时距策略

3．2．2间距稳定性误差证明

3．3结合正面碰撞预警系统的可变时距安全车距模型

3．3．1安全车距阶段划分

3．3．2制动过程分析

3．3．3提醒报警和刹车报警距离模型

3．3．4防撞报警算法

3．4本章小结

4 ACC跟随模式控制算法研究

4．1 PID控制算法

4．1．1 PID控制原理

4．1．2 PID控制的参数整定

4．2模糊控制算法

4．2．1模糊控制系统

4．2．2模糊控制器的结构

4．2．3模糊控制器的组成

4．2．4模糊控制器的设计方法

4．3模糊PID控制器的设计

4．3．1模糊PID控制器原理

4．3．2建立模糊推理系统

4．3．3模糊论域的确定和模糊化

4．3．4模糊规则集的设定

4．4本章小结

5 ACC跟随模式特性仿真研究

5．1 Prescan软件介绍

5．2整体仿真环境的建立

5．2．1交通场景设计

5．2．2车辆动力学及传感器模型的建立

5．2．2 ACC跟随模式控制算法Simulink模型的建立

5．2．3整体控制模型在Simulink中的实现

5．2．4整体环境模型在Prescan中的实现

5．3基于Prescan／Simulink的ACC跟随模式仿真

5．3．1高速直道跟随

5．3．2弯道跟随

5．3．3前方相邻车道车辆切入

5．3．3主目标切出

5．4本章小结

6 ACC跟随模式实车实验

6．1高速直道跟随

6．2弯道跟随

6．3前方相邻车道车辆切入

6．4主目标切出

6．5本章总结

7全文总结与展望

7．1全文总结

7．2研究展望

致谢

参考文献

附录