基于MPC的自动驾驶车辆横向路径跟踪控制 被引量：14

1

作者 陈威 廖文浩 刘明春 《南昌大学学报（工科版）》 CAS 2020年第3期279-288,共10页

由于驾驶技能、生理极限等原因,人工驾驶员在转向操作中存在响应迟滞、动作超调等问题,控制性能优良的自动驾驶车辆可以改善上述问题。设计了一种基于模型预测控制(MPC)的自动驾驶车辆横向路径跟踪控制器。基于预瞄跟随理论建立了最优... 由于驾驶技能、生理极限等原因,人工驾驶员在转向操作中存在响应迟滞、动作超调等问题,控制性能优良的自动驾驶车辆可以改善上述问题。设计了一种基于模型预测控制(MPC)的自动驾驶车辆横向路径跟踪控制器。基于预瞄跟随理论建立了最优侧向加速度的驾驶员转向模型,以分析驾驶员方向盘操作中预瞄时间和车速对车辆跟踪参考路径的影响。基于模型预测控制算法设计了车辆横向路径跟踪控制器,利用反馈校正机制改进车辆预测模型,以处理参数不完全确定和外部干扰对模型精度带来的影响;采用松弛因子对目标函数进行处理,以保证目标函数具有可行解;进一步地,将所设计的模型预测控制器每一步的优化求解转化为带约束的二次规划问题,利用模型预测控制滚动优化的特点,求解跟踪参考路径所需的方向盘转角,作用于自动驾驶车辆。实验结果表明:预瞄时间和车速对驾驶员操控车辆跟踪参考轨迹的影响较大,MPC控制器下的车辆实际行驶轨迹与参考轨迹之间的最大横向偏差为0.085 m,小于熟练驾驶员操控的车辆,同时,MPC控制器下的车辆转向起始时刻相对于熟练驾驶员操控的车辆提前0.89 s。 展开更多

关键词 自动驾驶 横向路径跟踪 模型预测控制 预瞄跟随控制 驾驶员转向模型

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混驾环境下基于主从博弈的多车协同决策规划

2

作者 严永俊 彭林 +3 位作者 王金湘 皮大伟 刘亚辉 殷国栋 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期117-133,共17页

在自动驾驶车辆与人工驾驶车辆混行的复杂交通环境中,如何减小驾驶行为截然不同的2类车辆间的复杂相互作用对于车辆行驶安全性、乘坐舒适性和交通通行效率的影响,是当前自动驾驶决策与控制领域亟待解决的关键问题。提出了一个人机混驾... 在自动驾驶车辆与人工驾驶车辆混行的复杂交通环境中,如何减小驾驶行为截然不同的2类车辆间的复杂相互作用对于车辆行驶安全性、乘坐舒适性和交通通行效率的影响,是当前自动驾驶决策与控制领域亟待解决的关键问题。提出了一个人机混驾环境下人工驾驶车辆与自动驾驶车辆之间的非合作博弈交互框架。首先,综合考虑车辆加速度线性递减的驾驶人纵向操纵特性、差异化配合程度和不同的延迟响应特性,建立人工驾驶车辆的纵向博弈策略。其次,考虑自动驾驶车辆与周围车辆的安全性约束,以及自动驾驶车辆在换道过程中的舒适性和通行效率目标,设计了自动驾驶车辆的纵向博弈策略。然后,基于主从博弈理论对不同混驾环境下人工驾驶车辆与自动驾驶车辆的博弈交互问题进行求解,得到最优的换道间隙和自动驾驶车辆的纵向速度轨迹,并采用模型预测控制方法规划出自动驾驶车辆的横向安全换道轨迹。最后,根据人工驾驶车辆不同配合度和延迟响应时间的差异,设计了多组人机混驾试验工况进行验证。试验结果表明:自动驾驶车辆能够快速准确识别人工驾驶车辆的配合度,选择出最优的目标换道间隙,并与间隙周围的自动驾驶车辆协作来汇入目标间隙。在换道过程中,自动驾驶车辆始终与周围车辆保持安全距离,并且在车速为20 m·s^(-1)的情况下,换道车辆的纵横向加速度均不超过1.25 m·s^(-2),安全性和舒适性都得到了保障,验证了该非合作博弈交互框架的有效性。 展开更多

关键词 汽车工程 混驾环境多车交互框架 主从博弈理论 自动驾驶车辆 决策规划 模型预测控制

原文传递

自动驾驶汽车专利申请分析

3

作者 杨丹 《科学与信息化》 2024年第15期164-166,共3页

随着汽车产业的飞速发展,具有自动驾驶功能的汽车逐渐走进大众视野。自动驾驶技术是汽车产业与人工智能、高性能计算、大数据、物联网等新一代信息技术以及交通出行、城市管理等多领域深度融合的产物,对降低交通拥堵和事故率、帮助城市... 随着汽车产业的飞速发展,具有自动驾驶功能的汽车逐渐走进大众视野。自动驾驶技术是汽车产业与人工智能、高性能计算、大数据、物联网等新一代信息技术以及交通出行、城市管理等多领域深度融合的产物,对降低交通拥堵和事故率、帮助城市构建安全高效的未来出行结构、深化汽车产业变革,以及智慧城市建设具有深远的影响。本文以HimmPat数据库为基础,着重分析了自动驾驶汽车领域相关专利申请情况,并对自动驾驶汽车的发展趋势进行预判。 展开更多

关键词 自动驾驶汽车 专利申请 专利分析 技术构成

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人机协同视域下中国自动驾驶汽车责任保险立法构设 被引量：4

4

作者 王春梅 《上海师范大学学报（哲学社会科学版）》 CSSCI 北大核心 2022年第3期47-57,共11页

人工智能的迅猛发展及其在自动驾驶领域的实践应用,不仅挑战着以人的行为及其过错为基础而构建起来的传统侵权责任立法及其理论,而且也在根本上冲击与解构着传统机动车责任保险。英国《自动与电动汽车法案》作为世界上首部自动驾驶汽车... 人工智能的迅猛发展及其在自动驾驶领域的实践应用,不仅挑战着以人的行为及其过错为基础而构建起来的传统侵权责任立法及其理论,而且也在根本上冲击与解构着传统机动车责任保险。英国《自动与电动汽车法案》作为世界上首部自动驾驶汽车强制保险立法,贡献了“一体承保模型”及保险责任规则设计的他山之石。人机协同视域下中国自动驾驶汽车责任保险立法,可以在借鉴该法案之“一体承保模型”基础上,适当修正其保险规则,构设本土化的自动驾驶汽车责任保险立法,有效化解自动驾驶技术发展带来的科技风险,助力中国自动驾驶产业发展,使中国保险业在智慧时代焕发勃勃生机。 展开更多

关键词 人机协同 自动驾驶汽车 驾驶人 责任保险 自动与电动汽车法案 人工智能

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基于路径搜索的车道线检测算法 被引量：1

5

作者 翁佳昊 秦永法 +3 位作者 唐晓峰 高源 张浩文 关栋 《扬州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第2期69-73,共5页

针对基于特征的车道线检测算法鲁棒性较差的问题,本文提出一种基于路径搜索的不依赖感兴趣区域的车道线检测算法.首先,对预处理图像平滑处理过滤部分噪声,并采用基于梯度的边缘分割方法提取车道线边缘;其次,提出一种基于路径搜索的车道... 针对基于特征的车道线检测算法鲁棒性较差的问题,本文提出一种基于路径搜索的不依赖感兴趣区域的车道线检测算法.首先,对预处理图像平滑处理过滤部分噪声,并采用基于梯度的边缘分割方法提取车道线边缘;其次,提出一种基于路径搜索的车道线检测算法,生成两个包含车道线特征点的集合;最后,用三次多项式结合最小二乘法对所得车道线元素点进行曲线拟合,得到两侧车道线.试验结果表明,相比于基于Hough变换的车道线检测算法,该算法在校园道路场景下的鲁棒性更强,且在弯道车道线检测方面表现良好. 展开更多

关键词 自动驾驶车辆 车道线检测 结构化道路 环境感知

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面向无人驾驶地图更新的安全信任管理方案 被引量：1

6

作者 杜田 李欣 +1 位作者 赖成喆 郑东 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期154-166,共13页

地图的实时性和准确性在无人驾驶车辆导航中发挥着重要作用。基于卫星图像的数字地图能够保证地图中道路信息的准确性,但是根据相关路况信息进行实时更新时,由于车辆用户数较多且来源复杂,因此无法确保数据的安全性和可靠性。提出一种... 地图的实时性和准确性在无人驾驶车辆导航中发挥着重要作用。基于卫星图像的数字地图能够保证地图中道路信息的准确性,但是根据相关路况信息进行实时更新时,由于车辆用户数较多且来源复杂,因此无法确保数据的安全性和可靠性。提出一种基于区块链的认证与信任管理方案。利用无证书签名技术实现车辆的匿名认证,保证车辆身份的可验证性和不可否认性。设计基于区块链的信任管理机制,通过存储在区块链上的历史信任值计算路况消息的可信度,同时将可靠的路况信息发送给地图更新服务器,根据车辆提供信息的真实与否更新车辆信誉值,实现车辆信誉的同步与更新。从计算开销、通信开销和信任管理功能等方面验证了该方案的有效性。仿真结果表明,该方案具有较高的地图更新效率和防骗能力,能够确保数据来源的安全性和可靠性,为无人驾驶车辆提供实时路况更新服务。 展开更多

关键词 无证书签名 信任管理 地图更新 区块链 无人驾驶车辆

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自动驾驶汽车安全相关国际标准化工作的研究 被引量：2

7

作者 孙浣然 李波 《中国标准化》 2020年第1期173-177,共5页

安全是自动驾驶汽车发展的最高优先级,本文通过分析自动驾驶汽车面临的主要安全问题,结合国际上正在开展制定的自动驾驶相关标准,从功能安全、预期功能安全(SOTIF)、自动驾驶测试场景、自动驾驶测试装置、信息安全、人机交互(HMI)、车... 安全是自动驾驶汽车发展的最高优先级,本文通过分析自动驾驶汽车面临的主要安全问题,结合国际上正在开展制定的自动驾驶相关标准,从功能安全、预期功能安全(SOTIF)、自动驾驶测试场景、自动驾驶测试装置、信息安全、人机交互(HMI)、车内以太网等方面,分析了各个标准对于实现自动驾驶产业的关键所在,以确保自动驾驶车辆达到合理的安全技术水平,为我国有针对性参与国际标准的制定提供了参考借鉴。 展开更多

关键词 自动驾驶汽车 功能安全 信息安全 国际标准化

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自动驾驶汽车的发展现状和展望 被引量：1

8

作者 殷凡青 李传友 +1 位作者 姜良超 程吉鹏 《摩托车技术》 2018年第11期33-36,共4页

近年,互联网技术的迅速发展给汽车行业带来了革命性变化的机会。与此同时,汽车智能化技术正逐步得到广泛应用,这项技术简化了汽车的驾驶操作并提高了行驶安全性。自动驾驶汽车成为汽车技术发展的热门方向。本文简单介绍了自动驾驶汽车... 近年,互联网技术的迅速发展给汽车行业带来了革命性变化的机会。与此同时,汽车智能化技术正逐步得到广泛应用,这项技术简化了汽车的驾驶操作并提高了行驶安全性。自动驾驶汽车成为汽车技术发展的热门方向。本文简单介绍了自动驾驶汽车发展的现状和问题,阐述了实现汽车自动驾驶的不同技术路线,并对自动驾驶汽车的未来发展提出了自己的见解。 展开更多

关键词 自动驾驶汽车 发展现状 技术路线 未来展望

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基于校园不确定性道路场景的AEB与ACC联合控制研究 被引量：1

9

作者 高源 王昌龙 +3 位作者 唐晓峰 翁佳昊 高安 宋彦琳 《汽车实用技术》 2021年第20期45-48,共4页

为实现自动驾驶车辆在非结构化道路场景中的安全行驶,侧重于校园道路的不确定性环境研究了车辆紧急制动(AEB)与自适应巡航(ACC)的联合控制方法。文章设计了PID控制器,进行了基于校园道路的实车实验,实验结果表明该控制器响应迅速,能够... 为实现自动驾驶车辆在非结构化道路场景中的安全行驶,侧重于校园道路的不确定性环境研究了车辆紧急制动(AEB)与自适应巡航(ACC)的联合控制方法。文章设计了PID控制器,进行了基于校园道路的实车实验,实验结果表明该控制器响应迅速,能够在车辆巡航时根据前方路况紧急制动,保证了在不确定性道路场景中自动驾驶的安全性。 展开更多

关键词 自动驾驶车辆 紧急制动 自适应巡航 PID

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基于智慧运输系统的GK1C型内燃机车仿真模型设计与实现

10

作者 李靖兰 王志伟 殷源 《控制与信息技术》 2023年第2期90-97,共8页

GK1C型内燃机车用于钢材生产基地,采用人工驾驶方式。为降低驾驶员劳动强度,同时灵活调整机车运行时间间隔和上线机车数量,相应智慧运输系统自动驾驶车载系统应运而生。为满足智慧运输系统实验室验证要求,使其自动驾驶车载系统更准确地... GK1C型内燃机车用于钢材生产基地,采用人工驾驶方式。为降低驾驶员劳动强度,同时灵活调整机车运行时间间隔和上线机车数量,相应智慧运输系统自动驾驶车载系统应运而生。为满足智慧运输系统实验室验证要求,使其自动驾驶车载系统更准确地监控列车运行,同时为解决实验室因无机车而无法进行闭环验证测试的问题,基于验证测试需求,并参考GK1C型内燃机车技术参数和实际工况,设计了相应的机车仿真模型,实现了对机车启动、运行、休眠、故障注入功能的仿真闭环控制。实验室应用结果表明,通过该仿真模型,可实现自动驾驶车载系统对GK1C型内燃机车启动、休眠、牵引、制动、故障注入等功能的验证和测试,极大地提高了室内测试效率,减少现场调试时间,为智慧运输系统在钢铁运输行业的推广使用奠定了基础。 展开更多

关键词 内燃机车 自动驾驶车载系统 智慧运输系统 机车仿真模型 仿真闭环控制

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多分辨率去动点的IMU激光雷达定位方法 被引量：1

11

作者 杨智宇 陆佳红 +1 位作者 杜力 鞠浩 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第12期113-117,共5页

在激光雷达(LiDAR)同步定位与建图(SLAM)中,提取通用、稳定和高效的特征实现高精度匹配是定位的关键问题。针对LiDAR SLAM空间动态环境中移动物体特征点匹配导致定位精度不高以及鲁棒性差的问题,运用地面平面拟合算法处理陡坡的地面分割... 在激光雷达(LiDAR)同步定位与建图(SLAM)中,提取通用、稳定和高效的特征实现高精度匹配是定位的关键问题。针对LiDAR SLAM空间动态环境中移动物体特征点匹配导致定位精度不高以及鲁棒性差的问题,运用地面平面拟合算法处理陡坡的地面分割;利用多分辨率的区域图像去除移动物体,提高匹配精度;利用因子图联合优化共同提高位姿估计精度。试验结果表明:该方法对比LeGO-LOAM等传统定位算法绝对轨迹误差降低79.8%,有效地提升了系统定位精度和鲁棒性能。 展开更多

关键词 同步定位与建图 多传感器融合 动态环境 激光雷达同步定位与建图 自动驾驶车辆定位

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基于三维激光点云的动态道路场景自动驾驶车辆定位方法 被引量：1

12

作者 王诚林 夏秀华 +3 位作者 郭士茹 王蕾 季文超 高俊鹏 《激光杂志》 CAS 北大核心 2023年第11期188-193,共6页

人眼难以明确自动驾驶车辆自身位置与驾驶环境,缺失场景同步数据,定位轨迹与实际轨迹拟合度较低,由此,提出基于三维激光点云的动态道路场景自动驾驶车辆定位方法。利用三维激光点云技术扫描动态道路场景,生成多图元,将三维激光点云数据... 人眼难以明确自动驾驶车辆自身位置与驾驶环境,缺失场景同步数据,定位轨迹与实际轨迹拟合度较低,由此,提出基于三维激光点云的动态道路场景自动驾驶车辆定位方法。利用三维激光点云技术扫描动态道路场景,生成多图元,将三维激光点云数据投射至通视性较高的单视图中,利用任意二维函数提取单视图特征,根据地图元素的数据编译函数和动态道路场景耦合结果,反复联通真实场景,大面积复杂视图改良后实现定位。测试结果表明,车辆定位轨迹与实际轨迹拟合度较高,重构视差值最高为0.35,定位准确度高。 展开更多

关键词 三维激光点云技术 自动驾驶车辆 单视图 改进双边滤波 立体视觉

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高速公路上自动超车过程的轨迹规划与跟踪控制 被引量：3

13

作者 张平 陈一凡 +1 位作者 江书真 韩毅 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期463-472,共10页

研究了自动驾驶汽车在高速公路上超车过程中的轨迹规划和跟踪控制。基于纵向位移与时间(s-t)图,对超车过程进行建模和数字仿真分析,并应用多项式来规划车辆横纵向运动。采用集中式模型预测控制器,综合控制车辆横纵向的运动,以实现超车... 研究了自动驾驶汽车在高速公路上超车过程中的轨迹规划和跟踪控制。基于纵向位移与时间(s-t)图,对超车过程进行建模和数字仿真分析,并应用多项式来规划车辆横纵向运动。采用集中式模型预测控制器,综合控制车辆横纵向的运动,以实现超车过程的轨迹跟踪。结果表明:相较于分散式控制方法,利用集中式控制方法下的车辆侧向加速度的整体波动减小19.0%,横摆角速度的整体波动减小11.6%。因而,集中式控制方法下的横向运动偏差更小,纵向加速过程更加平滑、稳定,符合高速公路超车过程安全平稳性的要求。 展开更多

关键词 汽车安全 自动驾驶汽车 超车模型 轨迹规划 跟踪控制

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一种自主车辆横向运动状态估计的方法 被引量：1

14

作者 刘进 赵熙俊 《车辆与动力技术》 2017年第3期1-7,共7页

采用非线性三自由度单轨模型和考虑轮胎侧偏特性的非稳态轮胎模型,建立了用于状态估计的非线性状态方程.结合自主车辆的现有传感器配置,梳理了横向运动状态的观测(输入)和估计(输出).基于扩展卡尔曼滤波提出了横向运动状态估计的方法,... 采用非线性三自由度单轨模型和考虑轮胎侧偏特性的非稳态轮胎模型,建立了用于状态估计的非线性状态方程.结合自主车辆的现有传感器配置,梳理了横向运动状态的观测(输入)和估计(输出).基于扩展卡尔曼滤波提出了横向运动状态估计的方法,开发了状态估计算法,实现了基于MATLAB/Simulink的离线状态估计平台.最后,通过对典型工况的仿真模拟以及对样车数据的离线回放验证了算法性能.试验结果表明算法能够合理、有效、准确地估计自主车辆行驶过程中的横摆角速度、横向速度、横向加速度、路面附着系数等横向运动状态,对车辆质量、转动惯量、路面附着系数的变化具有较好的鲁棒性. 展开更多

关键词 自主驾驶车辆 横向运动状态 状态估计 扩展卡尔曼滤波

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自动驾驶车辆行进参数有限时间估计方法研究

15

作者 郭其涛 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第5期107-110,114,共5页

依靠车辆自动驾驶系统快速与高效的环境感知能力,可有效减少人为操控失误、降低交通事故发生率。针对自动驾驶车辆在车体和路况信息等参数估计过程中存在的时间延迟、误差较大的问题,提出一种考虑有限时间的自动驾驶车辆行进参数估计方... 依靠车辆自动驾驶系统快速与高效的环境感知能力,可有效减少人为操控失误、降低交通事故发生率。针对自动驾驶车辆在车体和路况信息等参数估计过程中存在的时间延迟、误差较大的问题,提出一种考虑有限时间的自动驾驶车辆行进参数估计方法。首先通过构建辨识参数的仿射参数模型,推导了参数估计误差向量,并基于有限时间收敛理论设计了自适应参数更新律。同时,采用并行学习技术,对参数收敛过程的持续激励条件进行优化,从而简化估计过程,以期降低系统运行成本和响应时间。最后,利用所设计的车辆参数估计方法对车辆参数、路面状况等指标进行仿真验证。仿真结果表明,较之现有方法,所提方法能够实现快速地参数收敛,且收敛结果稳定、准确可靠。 展开更多

关键词 自动驾驶车辆 参数估计 低通滤波 并行学习

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基于自然驾驶数据的跟车场景潜在风险评估 被引量：19

16

作者 朱西产 魏昊舟 马志雄 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期169-181,共13页

为弥补传统风险评价指标对相对速度较小的跟车场景危险水平评价能力的不足,减少跟车场景中追尾事故的发生,提出了跟车场景潜在风险的概念。将假定前车以较大制动减速度减速条件下的风险称为潜在风险,并构建了代表驾驶人在潜在危险跟车... 为弥补传统风险评价指标对相对速度较小的跟车场景危险水平评价能力的不足,减少跟车场景中追尾事故的发生,提出了跟车场景潜在风险的概念。将假定前车以较大制动减速度减速条件下的风险称为潜在风险,并构建了代表驾驶人在潜在危险跟车场景下进行避撞操作需满足的最大反应时间的参数时间裕度(TM)。由于追尾危险工况中常见采取的避撞操作可分为制动和制动转向两大类,分别对典型制动避撞过程和制动转向避撞过程进行了分析,从而推导出分别针对2种跟车潜在危险场景的TM计算方式。通过自动筛选与人工筛选结合,获得了中国自然驾驶数据库(China-FOT)中具有中国驾驶人特点的制动避撞危险工况87个和转向制动避撞危险工况40个进行分级,并基于图像处理方法提取了前车制动开始时刻的TM值,从而得到跟车场景潜在风险两级危险域的划分。结果表明:制动避撞场景下,本车车速过低和过高时,TM值的变化均不明显;而在制动转向避撞场景中,只有速度较高时阈值才保持不变。通过对正常驾驶视频的分析,引入对比组共计正常跟车制动工况163例和正常跟车转向变道工况151例的车头时距(THW)值,其统计分析结果与支持向量机分类结果均难以清晰描述跟车场景危险水平与本车速度之间的关系。为研究跟车场景潜在风险评价在自动驾驶中的应用,对于制动避撞场景,在设定TM值不变和相对速度不变的条件下,分别对基于TM的最小相对距离和距离碰撞时间(TTC)值进行了仿真,仿真结果显示,相比于TTC而言,TM的评价稳定性受相对速度影响小,在自动驾驶跟车策略开发和避免其发生责任追尾事故中有重要应用价值。 展开更多

关键词 汽车工程 潜在风险评估 自然驾驶 自动驾驶与车路协同 跟车场景 避撞行为

原文传递

基于物联网的网联自动驾驶车端系统设计分析

17

作者 李继飞 钱春雨 《智能物联技术》 2024年第4期86-89,共4页

随着技术的不断发展,物联网(Internet of Things,IoT)和车联网的应用越来越广泛。在IoT系统中,自动驾驶技术能够减少交通事故发生、提升车辆行驶安全性,是未来车辆驾驶发展的主要方向。基于此,分析自动驾驶系统应当具备的功能,提出基于... 随着技术的不断发展,物联网(Internet of Things,IoT)和车联网的应用越来越广泛。在IoT系统中,自动驾驶技术能够减少交通事故发生、提升车辆行驶安全性,是未来车辆驾驶发展的主要方向。基于此,分析自动驾驶系统应当具备的功能,提出基于IoT的网联自动驾驶车端系统设计,包括硬件、软件、数据处理与融合以及安全与冗余设计等,为今后相关研究提供参考。 展开更多

关键词 物联网(IoT) 网联自动驾驶车 终端系统

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