基于毫米波雷达的汽车防碰撞控制算法研究

摘要

汽车防碰撞系统是安装在汽车上对驾驶员提醒或者在紧急情况时对汽车进行自动控制和紧急制动的系统。汽车防碰撞系统必需具备很小的误警率和漏警率以提高它的可靠性。汽车在行驶过程中的运动状态和驾驶员在面对紧急情况时的反应时间以及路面的附着系数对汽车防碰撞系统的可靠性起到了关键的作用。利用传感器测量汽车在行驶过程中的运动状态量和所处路面的附着系数成本太高，因此本文提出通过双扩展卡尔曼滤波对汽车在行驶过程中的运动状态和路面的附着系数进行估算，将双扩展卡尔曼滤波算法结合传统的NHTSA算法，同时考虑驾驶员的反应时间以得到新的汽车防碰撞算法。
　　论文首先建立了HSRI轮胎模型和汽车四自由度模型，将传感器所测量的汽车状态量与轮胎和汽车模型结合，利用双扩展卡尔曼滤波估算出汽车在行驶过程中的运动状态量与路面峰值附着系数。使用两个扩展卡尔曼滤波器，其中一个估算汽车的状态，另一个估算路面附着系数，两个滤波器形成一个闭环反馈，提高了估算精度。将NHTSA汽车防碰撞算法进行改进，并用Matlab和CarSim进行联合仿真，经过仿真验证，双扩展卡尔曼滤波能够精确地估算出汽车在行驶过程中的状态与所处的路面附着系数。汽车防碰撞算法的可靠性与驾驶员在面对紧急情况的反应时间密切相关，本文利用前人的成果，将驾驶员的反应时间用一个概率函数表示，与NHTSA结合使算法的可靠性大大改善。经过Matlab仿真验证，结果表明:考虑驾驶员反应时间和汽车状态与路面附着系数的汽车防碰撞算法能够显著降低算法的误警率和漏警率。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 主动避撞发展现状与趋势

1．2 汽车防碰撞算法研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究状况

1．3 汽车行驶状态估计现状与趋势

1．4 路面附着系数估计

1．5 考虑驾驶员因素的汽车防碰撞算法

1．6 本文研究的主要内容和思路

第二章 轮胎模型与四自由度车辆动力学模型建立

2．1 轮胎模型

2．1．1 HSRI轮胎模型

2．1．2 Dugoff轮胎模型

2．1．3 魔术轮胎模型

2．1．4 稳态指数统一模型(UniTire)

2．1．5 轮胎模型对比选择

2．2 汽车四自由度模型

2．3 本章小结

第三章 基于双扩展Kalman滤波估算汽车状态与路面附着系数

3．1 其它路面附着系数估计算法

3．1．1 基于神经网络估算路面附着系数

3．1．2 基于滑移率与路面附着系数估算方法

3．2 基于DEKF路面附着系数估算算法

3．2．1 Kalman滤波理论

3．2．2 基于双扩展Kalman滤波器估算路面附着系数

3．2．3 Carsim基本介绍

3．2．4 仿真结果验证

3．3 本章小结

第四章 扇形分级预警模型

4．1 扇形模型相关参数的确定

4．2 报警距离的确定

4．2．1 传统预警距离模型

4．2．2 目前国内外安全距离模型

4．2．3 特殊道路上的预警安全模型

4．3 NHTSA算法确定安全距离

4．4 扇形预警模型验证

4．5 本章小结

第五章 考虑驾驶员特性的汽车避撞算法

5．1 经典传统模型的不足

5．2．1 分析流程

5．2．2 随机分布取值

5．2．3 性能分析

5．3 本章小结

第六章 全文总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文