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自动驾驶车辆安全状态评估方法研究
| 论文题名： | 自动驾驶车辆安全状态评估方法研究 |
| 关键词： | 自动驾驶;车辆安全评估;碰撞风险;动力学模型 |
| 摘要： | 安全性是车辆实现自动驾驶必须要保证的条件之一。确定自动驾驶车辆行驶时的安全程度和风险水平，对减少车辆安全事故和提高车辆行驶效率具有重要意义。为解决车辆安全状态评估方法受限于单一自动驾驶系统而导致的功能单一、应用不够灵活和不全面的问题，本文提出了一种独立评估自动驾驶车辆安全状态的方法。 首先，通过确定车辆安全状态评估模块在自动驾驶体系中的应用，提出本文自动驾驶车辆安全状态评估方法框架，此方法利用碰撞风险和失稳风险来评估车辆安全状态；同时为方便后文在具体场景中实现评估方法，根据两种风险类型确定并计算评估车辆安全状态时所需的评价指标。这些内容为本文自动驾驶车辆安全状态评估方法的建立提供了理论支持。 其次，在车辆跟驰及换道两种典型行驶场景下完成车辆安全状态评估，以此对本文提出的自动驾驶车辆安全状态评估方法进行实例论证。在实现跟驰车辆安全状态评估时，以随车辆行驶状态改变的临界安全距离为衡量标准计算车辆碰撞风险，并以此为基础结合碰撞时间TTC、停车时间TTS和车头时距TH三个车辆安全评价指标，完成跟驰车辆的安全状态评估。在实现换道车辆安全状态评估时，同时考虑碰撞风险和失稳风险；分别以可变的临界安全距离和碰撞时间TTC作为横纵向碰撞风险衡量标准，结合避碰时间TTA、前向时间TTF和停车时间TTS计算换道车辆的碰撞风险；另外，建立车辆十四自由度动力学模型计算换道车辆转向时的车轮受力并仿真确保模型的准确性，以模型转向输入后的车轮受力评估车辆失稳风险，监测换道车辆转向后的稳定性安全状态。随后对跟驰及换道车辆安全状态评估模型进行仿真；结果表明，评估方法综合多个安全评价指标且与各评价指标间的关系合理，并因评估方法建立时考虑的风险衡量标准可随车辆行驶状态而改变，所以符合实际情况。 最后，为在自动驾驶体系中完成车辆安全状态评估，基于Carsim和Simulink的联合仿真平台，实现自动驾驶车辆跟驰及换道路径规划和跟踪控制，并根据仿真场景加入周围车辆状态信息输出模块，以此为基础搭建车辆安全状态评估模块进行仿真，确保评估方法在自动驾驶体系中的可行性。 |
| 作者： | 毛旭伟 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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