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智能汽车紧急工况下避撞轨迹规划方法研究
| 论文题名： | 智能汽车紧急工况下避撞轨迹规划方法研究 |
| 关键词： | 智能汽车;紧急工况;避撞轨迹规划;临界安全距离;稳定域边界模型 |
| 摘要： | 汽车保有量的快速增长使得道路交通安全问题日益突出。数据统计显示，由驾驶人的原因所引起的碰撞事故在交通事故中占比40%左右。因此，为提高行车安全性，避撞技术一直是车辆主动安全领域的重点发展方向。轨迹规划是智能汽车完成变道避撞行为的先决条件。当前针对常规工况下的轨迹规划研究已经非常丰富，但在紧急工况下，由于现有轨迹规划方法无法反映车辆避撞过程中的非线性动力学特性，不能完全表征车辆系统的稳定性，导致其适用性存在问题。因此，研究紧急工况下的避撞轨迹规划问题，提出合理的轨迹规划方法具有重要的理论意义和工程应用价值。 基于临界安全距离建立避撞模式决策机制，将车辆可行避撞区域划分为不同类型，定义转向避撞区域的临界点（即最晚转向点）和车辆极限避撞能力点（根据车辆的操纵稳定性极限来确定）之间的区域为紧急避撞区域，并将车辆处于该区域的工况定义为紧急工况。提出了采用拓展时间比来评价所规划轨迹的避撞能力。 建立了车辆的稳定域边界模型，将其作为车辆避撞过程中的稳定性约束。基于质心侧偏角-质心侧偏角速度（β-dβ）相平面分析车辆行驶稳定性，通过探究纵向车速、道路附着系数以及前轮转角等因素影响下的稳定域变化规律，采用五参数菱形法确定稳定域，建立了稳定域边界模型，并验证了其有效性。 综合了非线性车辆动力学模型、稳定域信息和环境信息，并考虑车辆转向执行机构的饱和限制，基于最优控制理论提出了一种紧急工况下智能汽车避撞轨迹规划方法，并建立了轨迹规划模型。 采用hp自适应伪谱法实现了对轨迹规划模型的求解，并在三种典型路面下进行了不同车速时的仿真试验。结果表明，所提出的方法能够在确保车辆稳定性的同时获得安全的无碰撞轨迹，且在不同路面下均有良好的适应性，证明了方法的可行性。此外，分析了拓展时间比与纵向车速、道路附着系数以及障碍物宽度等因素之间的变化关系，探索了各因素对轨迹避撞能力的影响规律。 |
| 作者： | 罗崇恩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王国林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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