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2021年, 第43卷, 第12期　刊出日期：2021-12-25 上一期    下一期

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仿驾驶员DDPG汽车纵向自动驾驶决策方法 高振海,闫相同,高菲,孙天骏 2021 (12):  1737-1744.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.001 摘要 ( 362 )   HTML ( 38 )   PDF(2687KB) ( 554 )   汽车纵向自动驾驶的决策层根据车辆当前运动状态与环境信息，决策出理想的动作指令。目前如何在自动驾驶决策策略中考虑人类驾驶员的行为成为研究热点。在纵向自动驾驶决策策略中传统的基于规则的决策策略难以运用到复杂的场景中，而当前使用强化学习和深度强化学习的决策方法大多通过设计安全性、舒适性、经济性相关公式构建奖励函数，得到的决策策略与人类驾驶员相比仍然存在较大差距。针对以上问题，本文使用驾驶员数据通过BP神经网络拟合设计奖励函数，使用深度强化学习DDPG算法，建立了一种仿驾驶员的纵向自动驾驶决策方法。最终通过仿真测试验证了该方法的有效性和与驾驶员行为的一致性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于车车通讯的队列自动跟驰横向耦合模型 高秀晶,马育林,杉町敏之,黄红武 2021 (12):  1745-1751.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.002 摘要 ( 176 )   HTML ( 7 )   PDF(2259KB) ( 252 )   为提高队列自动跟驰的横向耦合性，提出了基于车车通讯、结合前车实时航行路径的队列自动跟驰横向耦合模型。首先，利用3次均匀B-样条曲线进行均等内插和平滑化处理，建立后车目标路径；其次，利用全局探索理论设计目标路径点的探索方法；然后，通过判别后车实时位置所处的目标区间，解算后车速度矢量；最后，建立包括横向位移偏差和横向航向角偏差的后车横向偏差模型，并利用Matlab/Simulink设计试验方法和开展实车测试。结果表明，本文方法生成的目标路径与前车实时路径保持高度一致，横向位移偏差和横向航向角偏差保持一致且更加平滑和稳定。研究成果为队列自动跟驰横向控制策略的高耦合性上层输入提供理论依据和实证方法。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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融合前车轨迹预测的改进人工势场轨迹规划研究 吴晓建,燕冬,王爱春,黄菊花,伍磊,周兵 2021 (12):  1752-1761.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.003 摘要 ( 279 )   HTML ( 17 )   PDF(3569KB) ( 661 )   人工势场算法在移动场景中的避撞路径规划很少考虑其与前车未来轨迹的时序耦合影响，基本将每个规划周期内的前车视为静态，通过不同规划周期滚动更新的方式进行准动态路径规划，导致规划路径不够合理、一致性差。本文针对性提出通过时序耦合关联，将前车预测轨迹融入智能汽车路径规划过程。首先构建了改进人工势场算法的引力场及斥力场模型，提出在每个规划周期内，将前车位置在斥力场中根据其预测值进行动态更新；而后提出了基于驾驶意图聚类识别及离散优化结合的前车轨迹长时间预测算法，以及基于运动学模型聚类识别与无迹卡尔曼滤波算法结合的前车轨迹短时间预测算法，再经S函数进行加权融合完成前车轨迹的最终预测。高速驶出及邻车切入等场景下的仿真分析表明，相比于传统的人工势场算法，所提出的改进人工势场动态轨迹规划算法能获得更加合理和一致性更优的规划结果。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于自适应多特征融合的路沿检测与跟踪方法研究 姜武华,周松林,王其东,陈无畏,陈佳佳 2021 (12):  1762-1770.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.004 摘要 ( 187 )   HTML ( 15 )   PDF(3211KB) ( 414 )   为减少路沿检测过程中存在的误检和漏检，以三维激光雷达为传感器，提出了一种新的路沿检测与跟踪方法。首先，对点云进行预处理，采用基于距离的滤波器对原始点云中存在的影响特征提取的干扰点进行滤除，以提高路沿点的提取精度，对滤波后的点云，采用地面平面分段拟合的地面分割方法提取地面点云；然后，利用高度差、平滑度与角度阈值等路沿空间特征，设计了一种自适应多特征融合的路沿点提取算法；其次，针对由障碍物遮挡所造成的部分路沿缺失问题，利用饶-布莱克维尔化粒子滤波跟踪器对路沿点进行跟踪预测；最后，将该方法应用于无人环卫车进行了多工况实验，结果表明该方法能准确地检测出道路的边界信息，有效地减少了路沿点的误检和漏检。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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面向复杂曲率变化的智能车路径跟踪控制 梁军,朱方博,蔡英凤,陈小波,陈龙 2021 (12):  1771-1779.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.005 摘要 ( 243 )   HTML ( 10 )   PDF(3216KB) ( 301 )   针对智能车路径跟踪过程中对于复杂曲率变化工况适应能力弱的问题，提出了一种基于RBF神经网络补偿模型预测的控制方法。首先以3自由度智能车动力学模型作为预测模型，通过对线性时变方程分析后得到状态转移误差模型，利用RBF神经网络自适应补偿误差，保证控制的精确性，提高了路径跟踪准确性。最后，以中国智能汽车大赛比赛赛道为原型构建了包括直线路段、蛇行路段与双移线路段的复杂路径曲率变化工况，在半实车仿真平台上验证了高速环境下控制方法的路径跟踪效果。结果显示，最大轨迹跟踪误差在0.285 m范围内，并且侧向加速度最大为0.329 9 m/s2，保证了路径跟踪的准确性与稳定性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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误使用工况下儿童安全座椅安全性的开发与验证 宋祥文,邹猛,许述财,黄彬兵 2021 (12):  1780-1786.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.006 摘要 ( 124 )   HTML ( 7 )   PDF(3161KB) ( 210 )   上拉带是ISOFIX型儿童安全座椅抗翻转装置之一，其误使用会降低儿童安全座椅的保护性能。根据GB27887—2011中抗翻转装置在不起作用下进行动态试验的相关要求，提出儿童座椅使用碳纤维增强塑料（CFRP）可增强正面碰撞中上拉带误使用工况对儿童的保护。采用Q系列3岁儿童假人（Q3），通过计算机仿真和台车碰撞试验，对比CFRP儿童安全座椅与普通塑料儿童安全座椅在上拉带误使用工况下儿童假人的损伤。试验结果表明：在上拉带误使用工况下，与普通塑料儿童安全座椅相比，CFRP儿童安全座椅的Q3假人头部前向最大位移量减小了18.49%；胸部加速度降低2.71%，增强了对儿童的保护。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于遗传算法的高精度事故重建与损伤分析 王成铭,范颖,邹冬华,王金明,李正东,陈忆九,仲梁维 2021 (12):  1787-1792.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.007 摘要 ( 136 )   HTML ( 10 )   PDF(2067KB) ( 359 )   为提高交通事故的重建精度，对行人的颅脑损伤风险进行分析。基于3D激光扫描技术建立事故车辆多刚体模型，采用多目标遗传算法求取最优近似解，运用优化软件ISIGHT和多刚体动力学软件MADYMO建立耦合模型，精确重建人-车碰撞运动学响应，最后采用THUMS有限元假人模型对颅脑损伤风险进行预测分析。结果表明：事故车辆逆向重建效果良好，优化后的人车运动学行为与监控视频一致，假人的头部损伤部位和损伤情况与伤情报告完全吻合。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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不同坐姿的6岁儿童乘员在MPDB碰撞测试中头颈部损伤评价 李海岩,王彦鑫,贺丽娟,吕文乐,崔世海 2021 (12):  1793-1799.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.008 摘要 ( 112 )   HTML ( 5 )   PDF(2550KB) ( 240 )   本文中建立了具有详细解剖学结构且经过验证的3种不同坐姿6岁儿童乘员有限元模型，并施加以某款SUV 50%重叠移动渐进变形壁障（mobile progressive deformable barrier，MPDB）碰撞试验获得的减速度曲线，通过对比不同坐姿下头颈部运动学和脑组织生物力学参数，探究坐姿对6岁儿童头颈部损伤程度的影响。结果表明：MPDB碰撞工况中，头部旋转载荷是造成头部损伤的主要原因，且坐姿角度的增加会导致脑组织惯性损伤风险增大，但颈部损伤风险并无增加的趋势。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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校车连体型主动式安全气囊保护效果的研究优化 葛如海,黄可鑫,蔡朝阳,顾瑶芝,陈宇航 2021 (12):  1800-1805.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.009 摘要 ( 96 )   HTML ( 8 )   PDF(1100KB) ( 130 )   针对校车6岁儿童乘员的保护，根据原始的校车主动式安全气囊模型，建立连体型主动式安全气囊模型，以提高对偏位儿童的保护效果。基于MADYMO建立校车乘员约束系统，并仿真验证连体型气囊有效性，并对气囊参数进行单因素分析。根据5个灵敏因素，利用正交试验对连体型气囊的一系列参数进行优化，结果表明：优化后的偏位儿童完全伤害评价指标比单体型气囊降低了35.1%，双人乘坐和单人乘坐两种工况的伤害指标升高了8.5%和13.1%，但其值仍远小于规范限值。在正常乘坐保护效果达标的情况下，进一步提高了对偏位乘坐儿童的保护性能。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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磁流变液仿生薄壁吸能管及其耐撞性可控度的研究 程翔宇,白中浩,蒋彬辉,朱峰,周启峰 2021 (12):  1806-1816.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.010 摘要 ( 103 )   HTML ( 2 )   PDF(2229KB) ( 246 )   为克服传统薄壁管耐撞性恒定、环境适应性差的缺点，受马尾草结构的启发，提出一种可应用于薄壁管结构设计的磁流变仿生吸能单元的设想。建立了磁流变液仿生单元吸能理论模型和吸能可控度理论公式，对一定尺寸的磁流变液仿生单元进行了有限元仿真分析。结果显示：在一定尺寸和一定压缩条件下，流固耦合仿真和固体结构仿真预测的磁流变液和固体结构的吸能与理论模型预测结果相差分别仅为3.49%和2.16%，磁流变仿生单元吸能可控度随压缩长度的增加而减小，最高可达27.73%。在压缩近67%的长度下，可控度仍可达到12.29%，仿真预测的可控度值与理论值高度一致。最后，将仿真中一定尺寸的磁流变仿生吸能单元应用于传统9胞薄壁管中。对比结果表明：与传统9胞薄壁管结构相比，填充了磁流变仿生吸能单元的薄壁管总吸能量提高了293.7%，固体结构的比吸能提高了62.54%，最大可控度达22.44%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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惯容式油气悬架力学建模和试验研究 杜甫,陈轶杰,万义强,聂维,徐梦岩 2021 (12):  1817-1824.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.011 摘要 ( 176 )   HTML ( 6 )   PDF(3886KB) ( 240 )   为满足轮式装甲车辆对高机动越野性能的要求，提出了将滚珠丝杠惯容器与双筒式油气弹簧集成的技术方案，构建了惯容式油气悬架装置。通过剖析该悬架装置弹性力、阻尼力和惯性力的产生机理，揭示了各参数之间的耦合关系，提取出3个相互独立的关键结构参数，采用正交试验法，结合惯容式悬架系统非线性动力学仿真，确定了上述3个关键结构参数的最优值。力学特性试验和1/4悬架试验的结果表明，与传统油气悬架相比，采用惯容式悬架使车体振动加速度降低了13.89%，大幅提高了车辆的乘坐舒适性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于放电过程的锂离子电池剩余寿命预测 冯能莲,汪君杰,雍加望 2021 (12):  1825-1831.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.012 摘要 ( 148 )   HTML ( 6 )   PDF(1781KB) ( 233 )   针对锂离子电池剩余寿命预测时的容量难以测量和预测精度不高等问题，提出一种基于放电过程的锂离子电池剩余寿命预测方法。首先，提取锂离子电池放电过程中特定电压区间放电时间作为健康因子；接着，构建双向极限学习机的剩余寿命预测模型；最后，基于锂离子电池实验数据验证该预测方法的准确性。结果表明：该模型能准确地预测电池剩余寿命，且与普通的极限学习机模型和BP神经网络模型相比，预测误差更小，收敛速度更快。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于先导腔压力估计的桥控阀控制方法研究 孙东升,张俊智,何承坤,胡涵旸,刘伟龙 2021 (12):  1832-1839.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.013 摘要 ( 128 )   HTML ( 5 )   PDF(2705KB) ( 190 )   商用车智能化和电动化的技术发展趋势对其制动系统的压力动态控制效果提出了更高的要求，压力控制过程中的超调现象易引发控制模式频繁切换，最终影响整车制动安全性。本文以新一代桥控阀为研究对象，重点分析了其先导腔压力与制动气室压力的动态特性，针对先导腔建压快的特点提出了多模式压力跟踪控制方法，该方法在系统需要快速增压情况下根据先导气室内部的压力状态进行制动气室压力跟踪控制，从而有效地避免了传统PID控制器响应速度和控制精度难以兼顾的问题。首先使用Matlab/Simulink对系统进行建模，重点分析了先导腔压力和制动气室压力之间的动态关系。其次提出了基于先导腔压力估计的桥控阀多模式压力跟踪控制方法。最后通过基于dSPACE的硬件在环试验台完成了模型验证试验和压力跟踪试验。试验结果验证了本文提出的控制方法的有效性，相比于传统PID控制器，本文提出的控制方法有效地提高了压力跟踪动态控制效果且便于工程应用。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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汽车后视镜-A柱区域气动噪声源特征识别 王毅刚,赵思安,张昊,杨志刚 2021 (12):  1840-1847.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.014 摘要 ( 138 )   HTML ( 5 )   PDF(2033KB) ( 290 )   本文旨在对汽车后视镜-A柱区域气动噪声源的特征进行识别。首先，以涡声理论为基础，利用汽车气动噪声源主要为偶极子声源的声学特征，将气动声源等效为无数微球形声源组成。接着，利用声辐射和流场物理量之间的关系，结合气动数值仿真技术，建立了偶极子声源的识别方法，对汽车后视镜-A柱区域的气动噪声源进行识别。最后，基于物理量和声源的关系，揭示了偶极子声源的产生机理。结果表明，后视镜-A柱区域的主要偶极子声源出现在部件外形表面的棱线和转折位置，其物理量随空间的变化剧烈是产生气动声源的主要原因。涡量是声源强度的主要贡献者，但涡量ω和速度夹角θ对声源强度也有影响。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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车轮对整车气动性能影响的试验与仿真研究 任超,吴海波,陈蒨 2021 (12):  1848-1857.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.015 摘要 ( 222 )   HTML ( 12 )   PDF(6021KB) ( 362 )   基于某款轿车通过风洞试验研究了5种轮胎和3种轮辋对整车气动性能的影响及其相互作用，并利用PIV（粒子成像测速）对车轮区域的流场进行了测量对比。结果表明，不同花纹轮胎产生的阻力和升力系数差别分别达到了0.003和0.026，且该差别因轮辋造型而异。其次利用图像识别测量了不同轮胎受力旋转时的变形，还原了真实的轮胎几何以进行仿真计算。通过对比仿真计算和试验结果，分析了不同花纹轮胎造成气动性能差异的原因，为车轮的空气动力学开发提供了参考。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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电动汽车关门声品质预测模型研究 刘哲,高云凯,解馥荣 2021 (12):  1858-1864.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.016 摘要 ( 136 )   HTML ( 7 )   PDF(1979KB) ( 209 )   鉴于汽车关门声品质直接影响消费者的购买意愿，本文中对某一电动汽车的关门声品质的预测模型进行研究。首先进行了多工况车门关闭试验，采集了驾驶员耳旁的多组噪声样本，接着，提出并测定了6项客观声品质评价指标，同时进行烦躁度的主观评定，分析了6项客观声品质评价指标与主观评定烦躁度的相关性。然后利用遗传-反向传播（GA-BP）神经网络建立了其主观声品质预测模型，并在上述分析的相关性基础上，建立了反映烦躁度与客观声品质指标之间关系的多元线性回归预测模型。最后，利用5个随机的噪声样本对两种预测模型进行对比验证。结果表明， GA-BP神经网络的预测精度优于多元线性回归模型。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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应用模型的智能轮胎垂向力估计算法 王国林,韩桐,周海超,丁俊杰 2021 (12):  1865-1870.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.017 摘要 ( 114 )   HTML ( 5 )   PDF(777KB) ( 241 )   垂向力在车辆控制中起着重要作用，也是智能轮胎中的重要参数。本文中提出了一种传感器和物理模型结合的垂向力估计算法。根据加速度曲线特征分析了内衬层加速度信号与轮胎接触角的关系，通过有限元仿真验证了接触角估计算法的可行性；使用环模型建立接触角-垂向力的关系，利用轮胎试验验证关系的准确性。利用有限元模拟智能轮胎，比较垂向力的预测值与仿真值，结果表明使用传感器与轮胎模型结合的方法可以快速准确地进行垂向力估计。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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功能架构在电子电气架构开发中的应用和实践 付朝辉,王华阳 2021 (12):  1871-1880.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2021.12.018 摘要 ( 211 )   HTML ( 17 )   PDF(6905KB) ( 249 )   在软件定义汽车的时代，功能体验日新月异，采用面向信号的架构开发模式不能满足用户对于功能快速交付的期待，正初步地被面向服务架构所取代。本文讨论了面向功能开发流程中的核心元素，以及功能、系统和零件之间的关系，提出了在系统层建立以功能架构为基础的建模方法。同时结合吉利汽车的开发实践经验，提出功能导向开发模式的组织分工，建议由系统工程师来主抓功能架构在系统层建模并推动落地。最后展望了功能架构在面向服务架构和敏捷开发流程中的重要作用。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标