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2022年, 第44卷, 第9期　刊出日期：2022-09-25 上一期    下一期

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智能汽车预期功能安全保障关键技术 邵文博,李骏,张玉新,王红 2022 (9):  1289-1304.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.001 摘要 ( 736 )   HTML ( 76 )   PDF(3585KB) ( 9634 )   由于性能局限、规范不足或可合理预见误用导致的预期功能安全问题层出不穷，严重阻碍了智能汽车的快速发展。本综述聚焦智能汽车预期功能安全保障关键技术，分别从系统开发、功能改进和运行3个阶段进行了系统的总结，最后从基础理论、风险防护和更新机制3方面进行了展望。本文可为智能汽车预期功能安全研究提供重要参考依据。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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汽车自动紧急制动系统控制策略的预期功能安全设计 段顺昌,白先旭,石琴,李维汉,何冠男 2022 (9):  1305-1317.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.002 摘要 ( 347 )   HTML ( 29 )   PDF(2063KB) ( 491 )   自动驾驶车辆所面临的安全风险不仅来自于功能安全和信息安全不足，还来自于自动驾驶系统内部的预期功能安全（safety of the intended functionality， SOTIF）不足的风险。自动紧急制动（automatic emergency braking， AEB）系统作为自动驾驶系统的重要组成部分，在控制策略层面存在SOTIF不足的风险。采用系统理论过程分析的方法对AEB系统进行安全分析，找出可能引发危害的触发事件并提出相应的安全目标。针对安全目标，提出一种基于细分场景的AEB系统控制策略。在CarSim-MATLAB/Simulink环境下对所提出的AEB系统控制策略进行验证。结果表明，在事件接受准则和总体风险接受准则两个层面上功能修改后的系统风险水平均显著降低，系统的安全水平明显提升。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于单目视觉运动估计的周边多目标轨迹预测方法 汪梓豪,蔡英凤,王海,陈龙,熊晓夏 2022 (9):  1318-1326.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.003 摘要 ( 251 )   HTML ( 13 )   PDF(2064KB) ( 230 )   本文中基于低成本单目视觉感知系统，提出一种考虑自车运动影响的周边多目标轨迹预测方法。首先，建立了由深度估计网络和位姿估计网络构成的自车运动估计模型，实现图像序列中自车视觉里程计的有效计算；其次，利用自车历史位姿序列构建了预测模型，在自车相机当前视角下完成周边目标历史位置的归一化处理；最后，基于目标历史轨迹信息和区域图像信息构建了预测网络，实现智能汽车周边多目标运动轨迹的有效预测。本文的创新点是将视觉SLAM方法与轨迹预测模型相结合，提出了新的自车运动估计模型和基于ConvLSTM的多目标轨迹预测网络。所提模型克服了现有研究因忽视自车运动状态对周边目标轨迹预测精度带来的不利影响，并在仅使用单目视觉的感知条件下达到了较好的预测效果。公开数据集的测试表明，所提模型在1.5 s预测轨迹中心像素点的平均均方误差为321，比现有基线模型降低了52%，在对未来较长时步轨迹预测方面也具有优异表现。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于多尺度掩码分类域自适应网络的跨域目标检测算法 胡杰,徐博远,熊宗权,昌敏杰,郭迪,谢礼浩 2022 (9):  1327-1338.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.004 摘要 ( 207 )   HTML ( 12 )   PDF(3315KB) ( 261 )   针对无监督域自适应目标检测中，域的可辨性和不变性之间的矛盾导致域负迁移和多尺度问题，本文中提出了一种可缓解域负迁移的多尺度掩码分类域自适应网络。首先在主干网络上对多个中间层进行图像级域对抗训练。接着在图像级特征图上加入区域提议掩码，作为一种补充信息对实例特征进行补充。最后提出分类别实例级域分类器，在保证域可辨性前提下，使网络尽可能地提取出有效的域不变信息。在Cityscapes和FoggyCityscapes两个数据集上进行验证的结果表明，本文提出的多尺度掩码分类域自适应网络，其域分类平均精度的平均值提高了13.2个百分点，说明网络域自适应能力显著提升。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于驾驶人跟驰特性的前撞预警指标与阈值确定方法 龙文民,鲁光泉,石茜,谭海天 2022 (9):  1339-1349.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.005 摘要 ( 172 )   HTML ( 10 )   PDF(3039KB) ( 305 )   为更合理地选取前向碰撞预警指标并针对不同驾驶人个性化地设置其预警阈值，提出了基于信号检测论与秩和比法的前向碰撞预警指标综合评价方法，实现了基于跟驰数据的驾驶人反应时间在线辨识与更新。开展自然驾驶实验采集城市交通环境下的驾驶行为数据，验证了驾驶人反应时间在线辨识的有效性。进一步通过统计分析辨识得到不同驾驶人的个性化预警指标阈值。对不同预警指标阈值结果的综合比较和分析表明：6种前向碰撞预警指标中安全裕度（SM）最优；风险感知系数（RP）次之；秩和比值按大小依次为距离碰撞时间倒数（TTCi）、车头时距（THW）和预警系数（W）；时间裕度（TM）评价结果波动较大。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于Q学习模型的无信号交叉口离散车队控制 钱立军,陈晨,陈健,陈欣宇,熊驰 2022 (9):  1350-1358.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.006 摘要 ( 143 )   HTML ( 12 )   PDF(3359KB) ( 170 )   针对智能网联汽车在交通瓶颈处的行车效率问题，提出了一种面向无信号灯交叉口的车队协同控制策略。首先，根据基于车队的交通流模型和车队在交叉口的占用时间，提出了一个车队路权分配的控制框架。其次，以瞬时效率、行车延误等为复合指标，设计了一个Q学习模型来有条件地挑选车队规模。最后，依据跟车模型对分组后的车辆进行在线轨迹规划仿真。结果表明，Q学习模型可针对不同工况灵活地分配组队指令，并保证车队运动过程中的全局安全性。与非组队方法对比，所提方法可将交叉口的通行能力提升约36.1%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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多类时延下混合车辆队列建模与协同控制 胡满江,卜令坤,秦洪懋,周岩,边有钢,孙宁,郑讯佳 2022 (9):  1359-1371.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.007 摘要 ( 198 )   HTML ( 4 )   PDF(6233KB) ( 246 )   本文研究了多类时延下同时具有人类驾驶车辆（HDV）和网联自动驾驶车辆（CAV）的混合车辆队列建模与协同控制方法。首先构建了一般形式的混合车辆队列系统模型，对CAV的数量与空间分布进行表征，并将驾驶员反应时延引入模型；接着，考虑V2V通信时延和传感器量测时延，设计了状态反馈控制器；推导了闭环系统特征方程，并根据Routh-Hurwitz判据确定了系统闭环稳定性的充分条件，以指导控制器参数设计；最后，通过数值仿真验证了控制器设计的有效性，定量展示了CAV对衰减交通波动的作用，并分析了各类时延对交通流波动的影响。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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面向极限工况的分布式驱动电动汽车动力学集成控制方法 林程,梁晟,宫新乐,于潇,汪博文 2022 (9):  1372-1385.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.008 摘要 ( 427 )   HTML ( 25 )   PDF(5184KB) ( 698 )   为了改善分布式驱动电动汽车在低附着路面行驶、高速转向等极限工况下的主动安全性，本文提出了一种基于预测控制的动力学集成控制方法。首先，为了均衡预测模型的建模精度与控制器的计算负担，通过分段仿射将非线性横摆动力学模型进行简化，进而建立了混杂系统预测模型。其次，分析了多时变参数系统的失稳机理，将系统发生分岔现象后极易失稳的工况定义为极限工况，统一了低附着、高速等不同极限工况下的车辆稳定性判别方法，制定了控制模式的切换机制。然后，提出了基于鲁棒混杂模型预测控制算法的动力学集成控制策略，系统地考虑了极限工况下的车速变化与轮胎非线性侧偏特性，协同优化了车辆的驱动防滑性能、横摆稳定性等安全性指标。处理器在环试验表明，提出的集成控制策略能够满足低附着路面行驶与高速转向工况的控制需求，显著提高了车辆在极限工况下的主动安全性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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燃料电池离心式空压机转子临界转速关键影响因素分析 张智明,潘佳琪,章桐 2022 (9):  1386-1393.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.009 摘要 ( 124 )   HTML ( 7 )   PDF(3417KB) ( 167 )   鉴于国产燃料电池车用离心式空压机高压比和大流量的进气需求，本文对100 000 r/min超高速离心式空压机转子稳定性设计中存在的共振失稳问题建立了复合截面转子-轴承系统模型并进行研究。剖析了增大轴承刚度和缩小轴承跨距时的临界转速提升，以及转子空心结构和温升造成的临界转速降低，并为刚性和柔性转子提出了不同的避震措施。还探讨了大转动惯量的叶轮由于回转效应影响对于高阶临界转速的显著提升作用。研究结果为燃料电池超高速离心式空压机转子和轴承设计提供良好的理论指导和设计参考。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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混动发动机在不同水温下的喷油控制策略影响试验研究 闫博文,马天宇,蒲运平,胡铁刚,邓伟,蒋平,聂相虹 2022 (9):  1394-1399.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.010 摘要 ( 150 )   HTML ( 6 )   PDF(1380KB) ( 145 )   基于一台长安1.5TGDI直喷混动专用发动机研究了不同水温条件下喷油策略对性能的影响，结果表明：1 000 r/min工况下，多次喷射可在30 ℃低水温下相比单次喷射实现更低油耗和碳烟排放，优势区域拓展至0.5 MPa BMEP以下，随着水温升高至50 ℃以上时，其主要在0.7 MPa BMEP以上的中高负荷工况具有更低油耗，碳烟排放则相比逐渐变差；2 000和3 000 r/min工况下，多次喷射仅在中高负荷油耗更低，且随着水温和转速增加优势逐渐减小，此外单次喷射的PN排放在中低负荷下与多次喷射相当或更优，但随着转速和负荷增加相比明显变差。由此在30 ℃低水温下，2 000和3 000 r/min可分别选取0.8和1.0 MPa BMEP以上负荷区域采用多次喷射，随着水温升高至50 ℃以上，可逐渐提升至1.0和1.3 MPa BMEP以上区域。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于TD3-PER的混合动力履带车辆能量管理 张彬,邹渊,张旭东,杜国栋,孙文景,孙巍 2022 (9):  1400-1409.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.011 摘要 ( 156 )   HTML ( 8 )   PDF(6901KB) ( 205 )   为优化串联式混合动力履带车辆（SHETV）的燃油经济性和动力电池性能，提出一种基于优先经验采样的双延迟深度确定性策略梯度（TD3-PER）能量管理策略。TD3算法能实现更精准的连续控制和防止训练陷入过优估计。优先经验采样（PER）算法可加速策略的训练和获得更高的优化性能。在建立包括纵横向动力学的车辆模型的基础上，完成基于TD3-PER的能量管理策略的框架构建和仿真验证。结果表明，与深度确定性策略梯度（DDPG）相比，所提出的策略使SHETV的燃油消耗降低了3.89%，燃油经济性达到了作为基准的动态规划算法的95.05%。同时该策略具有较好的电池SOC保持能力和工况适应性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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车轮双轴疲劳加速试验方法研究 王铁,田程,李旭东,赵宏伟 2022 (9):  1410-1415.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.012 摘要 ( 213 )   HTML ( 6 )   PDF(4962KB) ( 200 )   为解决车轮双轴疲劳试验周期长、花费大的问题，提出了一种新的车轮双轴疲劳加速试验方法。以双轴载荷作用下车轮关键位置应变测试结果为基础，围绕车轮内部应力呈现的显著旋转周期特性、应力周期性变化幅值与外部载荷强度之间的线性关系，以及双轴载荷比例对车轮主应力方向的显著影响，在损伤等效原则基础上将比例相近的双轴载荷进行合并和缩减。通过试验验证了这一车轮双轴疲劳加速试验方法的可行性和合理性，运用该方法可大幅缩短测试周期，降低试验花费。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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集成式电液制动系统设计及参数匹配的研究 刘兆勇,龙一鸣,厉逸航,谭小强,吴光强 2022 (9):  1416-1424.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.013 摘要 ( 151 )   HTML ( 7 )   PDF(2397KB) ( 357 )   本文中通过理论研究和结构分析，设计出一种集成式电液制动系统，并通过对液压系统及其辅助机械系统的分析，初步确定该系统关键零部件的工作特性和性能参数；利用AMESim软件搭建了该制动系统的仿真模型，并对系统的基本功能进行了仿真验证。进一步研究了电机功率对制动系统动态特性的影响，以获取最佳的驱动电机参数。最后对该制动系统的整体性能进行了联合仿真，结果表明：本文设计的集成式电液制动系统完全满足智能驾驶车辆的制动要求，各项指标也均达到甚至超出国标要求。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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紧急制动工况下的纵向车速估计方法 曾小华,钱琦峰,宋大凤,高皓铭,吴佳俊 2022 (9):  1425-1436.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.014 摘要 ( 205 )   HTML ( 16 )   PDF(2722KB) ( 282 )   针对车辆紧急制动失稳状态下4个车轮均出现较大滑移而不能从车轮转速反映纵向车速的问题，提出一种与滑移控制器相结合的纵向车速估计方法。该方法能直接影响车轮滑移控制逻辑，保证4个车轮中始终存在一个车轮处于弱制动力控制状态且保持转速稳定变化，从而在紧急制动工况下能较准确地估计出纵向车速。在高/低附着路面的直行和转向工况下仿真的结果验证了滑移控制器的制动效能和纵向车速估计算法的鲁棒性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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汽车与行人碰撞中大灯断裂失效模拟的研究 常浩,郑颢,蔡永周,罗芬,孙丽,潘周锐 2022 (9):  1437-1446.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.015 摘要 ( 168 )   HTML ( 12 )   PDF(5501KB) ( 223 )   汽车大灯在汽车与行人碰撞中会对行人腿部产生较大损伤，本文旨在通过研究汽车大灯在与行人碰撞工况下的失效行为，以提高其碰撞断裂失效模拟精度，从而在设计阶段对车辆的行人保护性能进行准确预测。文中以大灯灯壳PP-GF30材料为研究对象，基于静态、动态和断裂失效的材料力学试验来表征其弹塑性和断裂失效行为，通过对基于MAT_SAMP-1本构建立的PP-GF30材料断裂失效模型的仿真、大灯冲击子系统试验和汽车-行人腿部冲击试验对失效模型进行验证。结果表明：基于MAT_SAMP-1本构建立的PP-GF30失效模型的仿真精度较高，可准确地预测汽车大灯在汽车与行人碰撞过程中的断裂失效行为。该研究也可为其它相关塑料材料失效仿真模型的建立提供参考。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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弯道工况下驾驶员主观风险感知的量化研究 郭子彬,陈慧,夏韬锴,冉巍,西村要介,王建镇 2022 (9):  1447-1455.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.016 摘要 ( 202 )   HTML ( 18 )   PDF(3606KB) ( 258 )   为深入理解驾驶员行为，本文对驾驶员在弯道工况下的主观风险感知进行量化探索。首先，提出基于1/CTLC、1/STLC与1/TAD指标的驾驶员弯道工况主观风险感知量化方法。其次分别针对潜在风险感知和显性风险感知特性设计主观评价实验，利用数值评估法获得驾驶员的风险评估值，根据史蒂文斯幂定律对结果进行拟合，构建了驾驶员弯道主观风险感知模型。最后，基于该模型对驾驶员自然驾驶数据进行分析，结果表明本文构建的风险感知模型能反映弯道工况下驾驶员的风险感知特性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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强风环境下跨海桥梁行车安全评价与管控方法 袁志群,刘宇峰,林立 2022 (9):  1456-1468.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.017 摘要 ( 121 )   HTML ( 6 )   PDF(9456KB) ( 132 )   鉴于提高强风环境下跨海桥梁的通行能力是保障桥梁通行安全和通行效率的关键，而采用现有限速或限行的桥梁通行管理模式，不能适应未来智能交通发展的需要，本文中以厢式货车和轿车为研究对象，提出了一种强风环境下跨海桥梁行车安全评价与管控方法，研究了“风-车-桥”交互气动作用关系及其对汽车侧风稳定性的影响规律，利用强风作用下的汽车动态响应，开展了风速、车速和路面等多因素联合定量评价工作，最后对不同工况下跨海桥梁安全行车的行车组织和行车速度管控方法提出建议。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标