基于车辆行驶姿态的主动安全系统设计与实现

摘要

如今，车辆在行驶过程中的安全问题已经日益严峻，减少车辆在行驶过程中交通事故的发生成为国内外学者研究的重点。交通事故有着很强的突然性与不可抗拒性，通常的车辆被动安全系统很难有效应对。基于车辆行驶姿态的主动安全系统能够提前对车辆未来时刻的运动趋势进行预测，给驾驶人员合理的驾驶参考信息，必要时可以直接介入车辆制动系统，有效的提升车辆行驶过程中的主动安全性能，减少车辆交通事故的发生。
　　本文基于车辆行驶姿态，综合分析行驶过程中的车辆制动以及侧翻姿态，建立集车辆制动距离预测与车辆侧翻预警为一体的基于车辆行驶姿态的主动安全系统。主要工作如下：
　　设计一种基于车辆历史制动数据的制动距离预测方法，方法改变传统以车辆最短制动距离作为预测目标的思路，通过车载传感器对车辆行驶以及制动过程姿态数据采集与处理，判断当前车辆驾驶倾向以及建立车辆历史制动数据库。基于采用车辆历史制动数据库数据信息，建立BP神经网络预测模型，预测车辆当前制动距离，并采用基于当前车辆驾驶倾向的车辆制动反应距离对预测距离进行修正。通过采用车辆历史制动数据，建立基于该方法仿真模型，实验结果表明，车辆制动距离预测值与历史数据样本值的相对误差平均值为3.7％，该方法精度满足系统要求。
　　设计一种车辆侧翻预警方法，采用车辆侧翻时间预警算法，并选用基于车辆侧倾角以及侧倾角速度的简化横向载荷转移率作为侧翻判别指标。通过使用软件仿真的方法，对车辆进行基于 J-Turn工况下的软件仿真，实验结果表明，该方法能够有效地对车辆侧翻进行预警。
　　搭建车辆行驶姿态主动安全系统硬件平台以及相关算法的软件实现。硬件平台由车辆数据采集设备、数据处理设备、状态预测设备以及必要的外围电路组成；软件部分采用C语言和JAVA语言实现。经过可行性分析，本文系统平台的搭建能够很好满足系统的相关功能的实现。

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第一章 绪论

§1.1 课题的研究背景与意义

§1.2 制动距离研究现状及发展

§1.3 车辆侧翻研究现状及发展

§1.4本文的研究内容及组织结构

第二章 基于车辆行驶姿态的主动安全系统分析

§2.1 系统框架介绍

§2.2 常用坐标系介绍

§2.3 车辆行驶过程姿态解算

§2.4 制动距离模型分析

§2.5 车辆侧翻模型分析

§2.6 本章小结

第三章 基于车辆历史制动数据的制动距离预测方法

§3.1 制动距离预测方法设计思路

§3.2 BP神经网络预测模型

§3.3 车辆制动距离预测方法设计

§3.4 车辆制动距离预测方法仿真与分析

§3.5 本章小结

第四章 基于TTR侧翻算法预警的方法

§4.1 车辆侧翻预警方法设计思路

§4.2 车辆侧翻预警方法设计步骤

§4.3 车辆侧翻预警方法仿真与分析

§4.4 本章小结

第五章 车辆行驶姿态的主动安全系统实现

§5.1 硬件系统总体设计方案

§5.2 软件系统总体设计方案

§5.3 车辆行驶姿态主动安全系统的部分功能实现

§5.4 本章小结

第六章 总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的主要研究成果