多模式切换的自适应巡航控制系统

摘要

随着国家对自动驾驶技术推进力度的增加，高级驾驶辅助系统作为实现自动驾驶的前提越来越受到人们的关注。据统计约百分之九十的交通事故是驾驶员疲劳驾驶导致的，为了减轻驾驶员的驾驶负担以及提高驾驶的安全性和舒适性，本文对自适应巡航控制系统展开研究。
　　首先，本文对当今自适应巡航控制系统的发展现状及研究内容进行调研，包括对该系统的结构、控制策略及所用算法进行调研，通过调研提出了包含多种工况的自适应巡航控制系统。
　　其次，基于分层设计的思想，将自适应巡航控制系统整体分为感知层、决策层和执行层三部分。在感知层提出直道和弯道信息的处理方案、直道与弯道的判别方案以及前车与本车是否位于同一车道的判别方案;在决策层制定该系统的整体控制策略即根据相关标准将系统的状态划分为等待、开启和关闭并制定其切换策略，通过分析实际交通环境，将系统工况分为定速巡航、跟随前车、自车变道和接管四种，制定其间的切换策略和各工况内部对应的控制策略，并对跟随前车中应用的最优控制算法进行研究;在执行层搭建目标加速度到制动力或驱动力的转换模型以及制定制动系统与驱动系统的切换策略。
　　然后，在MATLAB环境中搭建控制策略模型，对跟随前车工况中的最优控制算法进行研究，并将其与传统PID算法进行仿真结果的对比;还将其移植到PreScan中，在PreScan中搭建整车仿真模型并设置三种仿真场景与MATLAB进行联合仿真，对所制定控制策略的可行性进行验证。
　　最后，进行实车实验平台的搭建与调试，包括感知系统、控制系统和执行系统的搭建与调试，并基于搭建的实车实验平台，进行定速巡航、跟随前车、自车变道、接管和工况切换的实车试验，对该系统的控制策略进行实车验证。
　　通过仿真验证和实车试验验证，本文提出的自适应巡航控制系统的控制策略被证明是切实可行的。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题提出的背景及意义

1．2 高级驾驶辅助系统国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 自适应巡航控制系统的国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 课题来源和研究内容

第二章 自适应巡航控制系统整体设计

2．1 自适应巡航控制系统整体架构设计

2．2 感知系统信息处理

2．2．1 ACC系统信息分类

2．2．2 感知系统信息处理

2．3 底层执行系统

2．3．1 执行机构切换策略设计

2．3．2 底层执行系统数学模型搭建

2．4 本章小结

第三章 自适应巡航控制系统策略设计

3．1 系统状态及其切换

3．1．1 ACC系统状态划分

3．1．2 ACC系统状态切换策略

3．2 工况的分析与划分

3．3 工况切换策略设计

3．3．1 目标跟车距离设计

3．3．2 工况切换策略设计

3．4 各工况具体策略设计

3．4．1 定速巡航工况

3．4．2 跟随前车工况

3．4．3 接管工况

3．4．4 自车变道工况

3．5 ACC工况舒适性处理

3．6 本章小结

第四章 自适应巡航控制系统的仿真模型搭建及策略验证

4．1 基于MATLAB的仿真模型搭建

4．1．1 感知层和执行层模型搭建

4．1．2 决策层模型搭建

4．1．3 ACC整体仿真模型

4．2 算法与参数分析

4．2．1 最优控制算法参数研究分析

4．2．2 跟车工况仿真结果及分析

4．3 基于PreScan的整车仿真模型搭建及策略验证

4．3．1 仿真车型及其参数

4．3．2 仿真环境及感知层的搭建

4．3．3 底层执行机构的模型搭建

4．3．4 PreScan整体模型搭建

4．3．5 策略仿真及结果分析

4．4 本章小结

第五章 实验平台搭建及试验验证

5．1 实验平台搭建总体方案设计

5．2 感知系统的搭建

5．2．1 感知系统总体方案设计

5．2．2 硬件设备的安装与标定

5．2．3 硬件设备及实验车辆的信息解析

5．3 决策系统搭建与调试

5．4 执行系统的改装与调试

5．4．1 执行系统改装

5．4．2 执行系统的调试

5．5 实车试验

5．5．1 定速巡航工况试验

5．5．2 跟随前车工况试验

5．5．3 自车交道工况试验

5．5．4 定速巡航与跟随前车切换试验

5．5．5 接管工况试验

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文总结

6．1．1 本文主要工作及成果

6．1．2 本文创新点

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