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2022年, 第44卷, 第3期　刊出日期：2022-03-25 上一期    下一期

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智能网联车辆队列紧急工况控制策略设计 李鹏飞,罗禹贡,刘畅,孔伟伟 2022 (3):  299-307.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.001 摘要 ( 358 )   HTML ( 32 )   PDF(3918KB) ( 370 )   目前针对紧急工况的智能网联车辆队列控制研究较为欠缺，为了解决高速公路车辆队列在紧急工况下安全、稳定控制问题，本文针对队列紧急制动、他车插入队列这两种紧急工况开展控制策略研究。首先，建立控制系统分层架构，由策略层和控制层组成。其中，控制层根据策略层的输出结果激活对应的车辆纵横向控制器；针对策略层，分别设计两种紧急工况的控制策略以及不同工况间的控制切换策略。最后，基于PreScan/Simulink搭建高速公路车辆队列控制联合仿真平台，设计包含多个紧急工况的复杂验证场景，完成五车队列在该场景下的仿真验证，并探讨了通信时延对控制性能的影响。仿真结果表明：该队列控制系统能保证队列在两种紧急工况下安全、稳定行驶，并可实现不同工况的切换控制。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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面向高级自动驾驶的线控制动系统及压力控制算法研究 初亮,常城,王旭,赵迪,许炎武 2022 (3):  308-318.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.002 摘要 ( 330 )   HTML ( 26 )   PDF(3602KB) ( 347 )   本文中提出一种满足高级自动驾驶汽车功能需求的线控制动系统，包括两种工作模式：常规制动和冗余制动。无论哪种工作模式，该系统都能将制动踏板和制动压力解耦，并实现主动线控制动功能。针对占绝大部分工作区间的常规制动，采用了一种变等效活塞截面积控制方法，在保证压力控制精度的同时降低液压缸电机的性能要求，并延长其使用寿命。同时为了实现压力精确控制，针对两种工作模式下不同的硬件结构特点，分别提出了基于轮缸p-V特性和电磁阀溢流特性的压力控制算法。最后进行仿真分析与硬件在环试验，证明所提线控制动系统和压力控制算法的可行性和有效性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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应用于车辆纵向控制的无模型自适应滑模预测控制方法 江浩斌,冯张棋,洪阳珂,韦奇志,皮健 2022 (3):  319-329.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.003 摘要 ( 383 )   HTML ( 31 )   PDF(4048KB) ( 354 )   鉴于汽车纵向动力学系统为典型的参数时变不定、多扰动的非线性离散系统，基于精确数学模型的控制算法较难取得理想效果，本文中采用无需模型、基于输入/输出数据的控制算法。首先，基于紧格式动态线性化数据模型，将无模型自适应控制（MFAC）算法、滑模控制（SMC）算法和模型预测控制（MPC）算法相结合，设计了无模型自适应控制器。接着，通过理论分析对其进行了稳定性证明，最后将所提出的控制算法与常用于纵向控制的前馈+反馈算法和MFASMC（MFAC+SMC）算法进行了仿真对比，并通过硬件在环实验（HIL）验证了算法的有效性。结果表明，该控制算法响应速度快、鲁棒性强，且输出更为平滑，可较好地应用于智能汽车纵向动力学控制。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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自动驾驶车辆的平行泊车轨迹规划 胡杰,张敏超,徐文才,陈瑞楠,钟鑫凯,朱令磊 2022 (3):  330-339.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.004 摘要 ( 293 )   HTML ( 27 )   PDF(3028KB) ( 373 )   根据对自动驾驶车辆的平行泊车场景的分析，提出一种基于采样的自动驾驶车辆平行泊车轨迹规划方法。该方法把自动驾驶车辆平行泊车的轨迹规划解耦成路径规划和速度规划。通过对泊车起始点区域采样，生成一系列曲率连续、满足路径约束的泊车路径曲线，利用多目标评价函数选取最优的泊车路径。然后，在最优泊车路径基础上，通过对时间采样选取时间最短、满足约束的S-t曲线生成泊车轨迹。最后，通过仿真和实车试验验证了该方法的可行性和有效性，成功实现自动驾驶车辆的平行泊车。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于多传感器信息融合的3维目标实时检测 谢德胜,徐友春,陆峰,潘世举 2022 (3):  340-349.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.005 摘要 ( 269 )   HTML ( 15 )   PDF(4776KB) ( 347 )   针对基于多传感器信息融合的3维目标检测，提出了一种实时高精度的双阶段深度神经网络PointRGBNet。第1阶段，在区域提案网络中，首先将3维点云投影到2维图像上生成6维RGB点云，然后对输入的6维RGB点云进行特征提取，得到低维特征图与高维特征图，利用融合后的特征图生成大量置信度较高的提案；第2阶段，在目标检测网络中，利用第1阶段生成的提案进行RoI池化，得到特征图上与每个提案对应的特征集合，通过针对性地学习提案的特征集合，实现了更精准的3维目标检测。在KITTI数据集上的公开测试结果表明，PointRGBNet在检测精度上不仅优于仅使用2维图像或3维点云的目标检测网络，甚至优于某些先进的多传感器信息融合网络，而且整个网络的目标检测速度为12帧/s，满足实时性要求。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于多传感器融合的紧耦合SLAM系统 蔡英凤,陆子恒,李祎承,陈龙,王海 2022 (3):  350-361.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.006 摘要 ( 282 )   HTML ( 27 )   PDF(4931KB) ( 308 )   同时建图与定位（SLAM）是自动驾驶功能重要的组成部分，现有算法以激光或视觉惯性里程计为主，未充分利用多模态传感器各自的优势，对特征缺失的场景鲁棒性不足。针对此问题，本文中提出了一种采用激光雷达、摄像头和惯性测量单元（IMU）的多传感器紧耦合SLAM系统。首先它改善了激光雷达点云特征提取和平面拟合的方案，提升了利用点云对视觉特征点深度信息优化的效率和精度。其次提出的紧耦合状态估计框架通过在视觉惯性系统中直接添加激光雷达里程计约束，在不增加算法复杂度的前提下提升了系统的稳定性和精度。最后由粗到精的视觉-激光雷达耦合回环框架进一步降低了系统的长时累计漂移。在开源数据集KITTI上进行大量测试验证的结果表明，与其它常用的算法相比，所提出的算法具有较高的精度和环境适应能力。另外在基于自主搭建的自动驾驶汽车测试平台进行的实车试验还证明本算法可适应长时间大场景的工作环境。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于数据驱动模型融合的锂离子电池多时间尺度状态联合估计方法 王萍,彭香园,程泽,张吉昂 2022 (3):  362-371.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.007 摘要 ( 214 )   HTML ( 11 )   PDF(4271KB) ( 235 )   本文提出一种基于数据驱动法（data driven method， DDM）-等效电路模型（equivalent circuit model， ECM）融合的锂离子电池多时间尺度状态联合估计方法。首先提取内阻作为健康特征（health factor， HF），利用最小二乘支持向量机（least squares support vector machine， LSSVM）建立电池老化模型实现健康状态（state of health， SOH）估计；根据阻容参数辨识值和容量估计值建立电池状态空间方程，结合无迹卡尔曼滤波算法（unscented Kalman filter， UKF）进行荷电状态（state of charge， SOC）估计；用高斯过程回归（Gaussian process regression， GPR）对HF随循环次数的变化进行映射，预测HF的变化趋势，并结合LSSVM模型实现长期剩余使用使命（remaining useful life， RUL）预测。实验结果表明，所提方法具有较高精度和鲁棒性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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一种串联锂离子电池组P-C-C-P均衡器及其控制方法 刘红锐,古栋华,李海瑞,张彬,钱晶 2022 (3):  372-378.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.008 摘要 ( 147 )   HTML ( 8 )   PDF(3079KB) ( 91 )   针对电动汽车锂离子电池组各单体间往往存在电量不一致而导致电池组的可利用容量降低，并大大缩短了电池组使用寿命的问题，提出了一种基于反激式变压器的P-C-C-P均衡器。它结构简单、易于控制，采用反激式变压器在电池组中进行能量传输，提升了均衡效果；在电池组充、放电和静置过程中，可根据情况在3种均衡策略，即P-C、C-C和C-P中自由选择，每种均衡策略都只需对一个MOSFET进行PWM控制，能量损耗小。本文中详细介绍了均衡器的基本原理和控制方法，并搭建实验平台进行均衡实验，结果验证了该均衡器的可行性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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运行工况对PEMFC性能与水含量的影响分析 赵鑫,陈光,张妍懿 2022 (3):  379-384.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.009 摘要 ( 135 )   HTML ( 13 )   PDF(2151KB) ( 134 )   本文中利用燃料电池单体可视化测试平台和水平衡模型研究质子交换膜燃料电池的性能与水含量的关系和影响因素。首先，给出燃料电池水平衡模型；接着，搭建燃料电池单体可视化测试平台；最后，对进气温度与湿度和氢气与空气的化学计量比对燃料电池的电化学交流阻抗谱、电压和水含量的影响进行测试，并分析其影响因素。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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行人碰撞事故中颈部肌肉主动力对头部损伤的影响 李凡,叶铭杰,黄巍,聂进,谭明钢 2022 (3):  385-391.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.010 摘要 ( 288 )   HTML ( 8 )   PDF(3923KB) ( 141 )   本文旨在研究不同碰撞速度和行人步态条件下颈部肌肉主动力对行人头部损伤的影响。首先，采用湖南大学头颈HHNM-Ⅲ模型，取代LSTC假人模型头颈部分，构成行人混合假人模型并运用尸体实验数据验证该混合模型的有效性。然后运用该模型进行仿真，以分析不同碰撞速度下，撞击侧腿后摆和撞击侧腿前迈两种行人步态对行人头部损伤的影响。结果表明：在低速碰撞下，颈部肌肉会降低头部的运动幅度，但会使头部损伤风险增大；撞击侧腿后摆步态下的行人头部损伤比撞击侧腿前迈的步态严重；在高速碰撞条件下，颈肌对头部损伤的影响较小。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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正面碰撞等级预估方法 唐洪斌,张君媛,刘国军 2022 (3):  392-398.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.011 摘要 ( 1066 )   HTML ( 41 )   PDF(2820KB) ( 33109 )   通过NHTSA和IIHS真实正面碰撞试验数据的统计和归纳，以及解析求解，分别建立采用C-NCAP评价的100%正面刚性壁障（FRB）碰撞和50%正面可渐进变形移动壁障（MPDB）偏置碰撞，以及采用中国保险汽车安全指数（C-IASI）评价的正面小重叠度壁障（SOB）偏置碰撞中碰撞波形和侵入量的评价方法，可为约束系统的匹配打下良好基础，为车辆获得优异的星级提供保障。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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校车座椅后面碰撞动态试验方法研究 娄磊,刘洪彬,郭庆祥 2022 (3):  399-402.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.012 摘要 ( 109 )   HTML ( 3 )   PDF(959KB) ( 80 )   通过文献研究和仿真分析，确定座椅后撞动态试验的条件输入，并提出相应的座椅强度和假人伤害的要求。所提出的试验方法和要求可应用于校车座椅国标修订，将静态抗后倾试验升级为动态试验，解决静态试验不能反映实际交通事故中的性能的问题，适应技术发展的需要。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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正面100%重叠刚性壁障碰撞试验仿真中三岁儿童乘员的损伤评价 阮世捷,苏航杰,李海岩,崔世海,贺丽娟,吕文乐 2022 (3):  403-411.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.013 摘要 ( 128 )   HTML ( 5 )   PDF(4998KB) ( 142 )   本文中应用已验证的具有详细解剖学结构的国人三岁儿童乘员生物力学模型，根据C-NCAP（2021版）要求，建立正面100%重叠刚性壁障碰撞试验模型进行仿真，以对比三岁儿童乘员在不同约束系统中头部、胸部的运动学和生物力学响应，对汽车碰撞中三岁儿童乘员保护进行分析评估。结果表明：使用安全带能大概率降低儿童乘员在汽车碰撞中遭受损伤的风险，五点式安全带对三岁儿童乘员的保护性能优于三点式安全带。应用具有高生物仿真度的儿童乘员生物力学模型，能应用生物力学评价参数对儿童乘员损伤机理进行深度分析，进而对儿童保护装置和试验车型进行全方位多层次的评估。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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紧急避撞工况下驾驶员异常行为检测 赵治国,李园,胡昊锐,王鹏,陈晓蓉 2022 (3):  412-425.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.014 摘要 ( 136 )   HTML ( 12 )   PDF(7617KB) ( 93 )   在紧急避撞场景下，驾驶员极易因慌乱和误判，产生异常驾驶行为，故提前检测出驾驶员的异常行为对于确保驾驶员自身和周边交通的安全有重要意义。为此，本文中提出了综合转向盘转角残差序列和相平面图判断的异常驾驶行为检测方法。首先，基于相平面法确定车辆稳定性边界；接着，建立基于模型预测控制的驾驶员模型，构造实际驾驶操作与驾驶员模型参考输入间的转向盘转角残差序列；最后，计算驾驶员异常行为因子和评价函数，实现了对车辆偏离预期行驶轨迹的异常行为检测。仿真和硬件在环试验结果表明，所提出的异常驾驶行为检测方法能最晚于车辆偏离轨迹0.5 s前检测出驾驶员异常行为。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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电驱动系统台架负载模拟精度补偿算法研究 王冠峰,宋强,赵卢楷 2022 (3):  426-433.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.015 摘要 ( 135 )   HTML ( 9 )   PDF(3370KB) ( 119 )   为保证道路负载的模拟精度并实现电驱动系统的硬件在环试验，本文中提出一种台架试验的动态补偿算法。首先，基于对负载模拟问题的分析，采用了台架逆模型算法。接着，为改善转矩的动态响应，采用卡尔曼滤波来实现模型误差的精确补偿。最后，基于对台架精度的分析，提出了精度耦合补偿算法，并经台架试验验证。结果表明：循环工况下，补偿算法能很好地实现转速跟随，而在起步工况可提高台架试验精度。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于两阶段分类算法的中国交通标志牌识别 冯润泽,江昆,于伟光,杨殿阁 2022 (3):  434-441.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.016 摘要 ( 159 )   HTML ( 11 )   PDF(2311KB) ( 204 )   自动驾驶技术对于缓解交通拥堵，降低交通运输成本具有重要作用；高级驾驶辅助系统（ADAS）可以有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。交通标志牌中包含了丰富的语义信息，为自动驾驶汽车和ADAS的决策提供重要约束，因此交通标志牌的识别算法开发至关重要。本文基于中国交通场景特点以及自动驾驶、ADAS对于交通标志牌识别的高准确性需求，提出了一种基于两阶段分类的交通标志牌识别算法框架。算法包含检测和分类两个阶段，检测阶段检测出图像中的交通标志牌，分类阶段对交通标志牌先后进行大类和子类划分。算法通过细化任务，独立提升各算法模块的性能，进而提高整体算法的识别精度。本文对单阶段识别算法进行改进作为算法的检测模块，实验结果表明，提出的算法精度上优于基准单阶段识别算法，mAP平均提升8.52%，并且在检测速度优于传统两阶段识别算法Faster RCNN的情况下，mAP提升40%以上。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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汽车发动机噪声主动控制系统实验研究 刘宁宁,孙跃东,王岩松,孙裴,郭辉 2022 (3):  442-448.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.03.017 摘要 ( 165 )   HTML ( 8 )   PDF(2818KB) ( 212 )   现有的多数变步长主动控制算法的思路是建立步长参数与误差之间的非线性函数。本文中提出了一种基于反正切函数的迭代变步长FxLMS算法（iterative variable step-size FxLMS， IVS-FxLMS）；然后根据发动机转速信号构造参考信号，再利用IVS-FxLMS算法对驾驶员耳侧的2阶、4阶和6阶发动机噪声进行主动控制效果仿真；最后基于某国产车设计搭建主动控制系统软硬件进行实车实验来验证仿真结果。实验结果表明，车内发动机阶次噪声得到有效抑制，降低了车内发动机轰鸣声。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标