汽车主动制动/转向避障控制系统研究

摘要

汽车主动制动/转向避障控制系统是一种汽车主动安全控制系统，该系统可以在汽车行驶过程中实时地检测周围环境中是否存在可能发生碰撞的危险，当系统判断出自车可能和前方的障碍物发生碰撞的时候，首先通过声音或者振动提醒驾驶员注意，如果此时驾驶员仍然没有进行任何操作，那么该系统就会根据当时的交通环境自动选择进行主动制动避障或者主动换道避障，从而保证汽车安全行驶。
　　本文在对汽车主动制动/转向避障控制系统进行研究的时候首先深入分析了汽车在行驶过程中的安全状态，根据汽车动力学模型建立了汽车的安全状态模型;同时，考虑到汽车在不同的交通环境中最优的避障方式应该不同，因此接下来建立了考虑道路交通环境的汽车主动制动/转向避障切换策略。
　　然后对汽车主动制动避障控制系统和主动换道避障控制系统分别进行了研究。在汽车主动制动避障控制系统中，考虑到不同的路面附着系数对于汽车的安全状态判断具有重要的影响，因此根据对轮胎特性的研究和汽车制动过程分析的基础上，建立了基于递推最小二乘法的路面附着系数识别算法，接着建立了基于LQR（线性二次型调节器）的上层理想纵向减速度的计算算法和基于汽车纵向动力学的期望制动压力的计算方法。对于主动换道避障控制系统来说，通过对汽车换道过程的研究，采用一种基于理想侧向加速度的路径规划方法和基于稳态预测动态校正驾驶员模型的路径跟随方法，然后通过仿真验证了所提出的汽车主动制动/转向避障策略的有效性。
　　最后，在汽车主动制动/转向避障硬件在环试验台上进一步验证了所提出的汽车主动制动/转向避障策略的有效性，并基于实验室的实验车平台，进行了汽车主动制动/转向避障的试验，实车试验结果证明了所提出的汽车主动制动/转向避障控制系统的有效性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 汽车主动避障系统简介

1．3 汽车主动避障系统国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本文研究的主要内容

1．5 本章小结

第二章 汽车主动避障控制系统建模与避障方式切换策略

2．1 引言

2．2 汽车动力学模型

2．3 安全距离模型建立

2．3．1 主动制动作用过程分析

2．3．2 常见安全距离模型

2．3．3 改进的安全距离模型

2．4 避障方式切换策略

2．5 本章小结

第三章 基于LQR的汽车主动制动控制系统设计

3．1 汽车主动制动控制系统工作原理

3．2 激光雷达介绍

3．3 基于递推最小二乘法的路面附着系数估计

3．4 汽车主动制动控制器设计

3．4．1 基于LQR的纵向上层控制器设计

3．4．2 考虑车辆纵向动力学的下层控制器设计

3．5 汽车主动制动避障仿真

3．5．1 高附路面的主动制动避障仿真

3．5．2 低附路面的主动制动避障仿真

第四章 汽车主动换道避障控制系统设计

4．1 汽车主动换道系统介绍

4．2 常用的轨迹规划方法

4．3 轨迹跟踪

4．3．1 基于有限元思想的轨迹跟踪

4．3．2 基于稳态预瞄动态校正理论的驾驶员模型

4．4 汽车主动换道避障仿真

4．4．1 高附着路面的主动换道避障仿真

4．4．2 低附着路面的主动换道避障仿真

第五章 汽车主动避障硬件在环与实车试验

5．1 HIL试验台简介和试验结果分析

5．1．1 HIL试验台简介

5．1．2 HIL试验结果分析

5．2 实车试验

5．2．1 实验车平台简介

5．2．2 实车试验结果与分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况