基于路面附着系数的汽车防碰撞控制算法研究

摘要

汽车防碰撞系统是通过一系列传感器来监测行驶环境是否有危险来对驾驶员提醒或者主动介入避免碰撞的一种主动安全技术，这就要求防碰撞控制算法降低误报率和漏报率从而来保证其有效性和准确性。汽车行驶的运动状态、路面条件以及主动介入的制动强度不同会对汽车防碰撞控制算法产生很大的影响，如果这些参数全部用传感器等方式来获取，会造成本增加，实用性较差。因此本文提出一种基于双重无迹卡尔曼滤波算法对汽车运动状态参数和路面附着系数的估算，将估算得到的数据带入安全距离模型，同时在安全距离模型中引入制动强度系数从而得到新型的汽车防碰撞控制算法。
　　本文在建立的Dugoff轮胎模型和七自由度车辆动力学模型的基础上，分析了路面附着系数与汽车运动状态参数的关系，设计双重无迹卡尔曼滤波算法对其进行估算。一个滤波器估算汽车运动状态状态参数，另一个估算路面附着系数，两者形成闭环交互从而提高其估算准确性。利用MATLAB和CarSim联合仿真，结果表明双重无迹卡尔曼滤波算法能够实时准确地估算出汽车运动状态参数和路面附着系数。针对不同的自车和前车运动状态，在安全距离模中引入制度强度系数，设计出一种基于模糊理论的制动强度系数估算算法，并结合安全距离模型建立汽车防碰撞分级预警策略，最后搭建MATLAB和CarSim联合仿真实验。结果表明基于路面附着系数和制动强度系数估算建立的汽车防碰撞分级预警策略能够有效预警，同时降低误报率和漏报率。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 汽车防碰撞控制算法研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 汽车运动状态参数估算方法

1．4 路面附着系数估箅方法

1．5 本文研究的主要内容和技术路线

第二章 轮胎模型与车辆动力学模型的建立

2．1 轮胎模型的选取

2．1．1 魔术公式轮胎模型

2．1．2 稳态指数统一模型

2．1．3 Dugoff轮胎模型

2．1．4 轮胎模型对比选择

2．2 车辆动力学模型的建立

2．2．1 路面附着系数的概念

2．2．2 车辆动力学模型建立

2．3 本章小结

第三章 基于双重无迹卡尔曼算法的路面附着系数估算

3．1 路面附着系数估算算法对比

3．1．1 基于滑移率与附着系数关系曲线的估算算法

3．1．2 基于神经网络的估算算法

3．1．3 基于双重扩展卡尔曼滤波的估算算法

3．2 基于双重无迹卡尔曼估算算法设计

3．2．1 卡尔曼滤波原理

3．2．2 无迹卡尔曼滤波原理

3．2．3 设计双重无迹卡尔曼估算算法

3．2．4 CarSim软件介绍

3．3 仿真实验与分析

3．3．1 高路面附着系数仿真实验

3．3．2 低路面附着系数仿真实验

3．3．3 对接路面附着系数仿真实验

3．4 本章小结

第四章 汽车防碰撞安全距离模型建立

4．1 安全状态评估

4．2 国内外安全距离模型对比

4．3 安全距离模型建立

4．3．1 汽车制动过程分析

4．3．2 纵向安全距离模型

4．3．3 侧向安全距离模型

4．3．4 弯道安全距离模型

4．4 本章小结

第五章 汽车防碰撞分级预警策略

5．1 安全距离模型改进

5．2 基于模糊理论的制动强度系数估算

5．2．1 模糊理论

5．2．2 设计模糊理论估算算法

5．3．1 安全距离模型参数确定

5．3．2 分级预警策略确定

5．4 仿真实验与分析

5．4．1 仿真框图

5．4．2 仿真实验

5．4．3 仿真分析

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况