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2023年, 第45卷, 第10期　刊出日期：2023-10-25 上一期    下一期

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基于多模态特征融合的行人穿越意图预测方法 陈龙,杨晨,蔡英凤,王海,李祎承 2023 (10):  1779-1790.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.001 摘要 ( 302 )   HTML ( 34 )   PDF(4689KB) ( 321 )   行人行为预测是城市环境智能汽车决策规划系统面临的主要挑战之一，提升行人穿越意图的预测准确率对于行车安全意义重大。针对现有方法过度依赖行人的边界框位置信息，且很少考虑交通场景中环境信息及交通对象间的交互关系等问题，本文提出一种基于多模态特征融合的行人过街意图预测方法。首先结合多种注意力机制构建了一种新型全局场景上下文信息提取模块和局部场景时空特征提取模块来增强其提取车辆周边场景时空特征的能力，并依赖场景的语义解析结果来捕获行人与其周围环境之间的交互关系，解决了交通环境上下文信息与交通对象之间的交互信息应用不充分的问题。此外，本文设计了一种基于混合融合策略的多模态特征融合模块，根据不同信息源的复杂程度实现了对视觉特征和运动特征的联合推理，为行人穿越意图预测模块提供可靠信息。基于JAAD数据集的测试表明，所提出方法的预测Accuracy为0.84，较基线方法提升了10.5%，相比于现有的同类型模型，所提出方法的综合性能最佳，且具有更广泛的应用场景。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于强化学习的城市场景多目标生态驾驶策略 李捷,吴晓东,许敏,刘永刚 2023 (10):  1791-1802.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.002 摘要 ( 192 )   HTML ( 17 )   PDF(4058KB) ( 233 )   为了提高智能网联汽车在复杂城市交通环境下的乘坐体验，本文提出一种基于深度强化学习的考虑驾驶安全、能耗经济性、舒适性和行驶效率的多目标生态驾驶策略。首先，基于马尔可夫决策过程构造了生态驾驶策略的状态空间、动作空间与多目标奖励函数。其次，设计了跟车安全模型与交通灯安全模型，为生态驾驶策略给出安全速度建议。第三，提出了融合安全约束与塑形函数的复合多目标奖励函数设计方法，保证强化学习智能体训练收敛和优化性能。最后，通过硬件在环实验验证所提方法的有效性。结果表明，所提策略可以在真实的车载控制器中实时应用。与基于智能驾驶员模型的生态驾驶策略相比，所提策略在满足驾驶安全约束的前提下，改善了车辆的能源经济性、乘坐舒适性和出行效率。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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面向量产的自适应巡航控制系统纵向加速度规划方法研究 芦勇,何一超,田贺,江昆,杨殿阁 2023 (10):  1803-1814.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.003 摘要 ( 170 )   HTML ( 22 )   PDF(5249KB) ( 184 )   当前应用较多的基于预测的纵向加速度规划方法由于算法复杂，占用硬件资源大，较难在低算力控制器上实现量产。而传统的规划方法虽然占用资源少，实时性好，但无法保证高安全、高舒适以及高可靠的量产要求，且缺少对多车型适配的高通用特性。为解决上述问题，本文提出一种纵向加速度规划方法。 定速巡航规划采用多维优化PID控制方法，借助PID控制思想，合理划分误差段和时距段，离线设计二维加速度上下限表，可适配多车型多时距配置，提升算法通用性。跟车巡航加速度规划采用基于动态预测时域的模型预测控制方法，通过考虑执行器效率和时延，预测车辆运动状态，进而提高系统安全性。同时，对预测时域进行动态管理，具备多场景自适应、多车型适配的高通用性，并通过降低求解复杂度，满足低资源占用要求。通过搭载低算力控制器的多款量产车辆道路试验，验证了该方法在定速巡航和跟车场景中具有高安全、高可靠的特性。两款量产车型1万km路试结果舒适性体感占比分别为89.21%和86.95%，以及百公里接管次数均小于1次，表明了该方法满足舒适性和鲁棒性的量产要求。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于D-S证据理论的多模态结果级融合框架研究 程腾,侯登超,张强,石琴,郭利港 2023 (10):  1815-1823.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.004 摘要 ( 89 )   HTML ( 2 )   PDF(3740KB) ( 112 )   多模态融合感知是自动驾驶的研究热点之一，然而在复杂交通环境下由于天气、光照等外部因素干扰，目标识别可能出现错误，融合时会不可避免地出现分类冲突问题。为此，本文提出一种基于D-S证据理论的多模态结果级融合框架，将深度神经网络的置信度得分输出并作为D-S证据理论的概率密度函数，通过证据组合修正冲突的分类结果，该框架可以解决任意模态之间融合的分类冲突问题。基于KITTI数据集对该框架进行实验验证，实验测试的结果表明，框架输出的融合结果较单一感知网络mAP值均能提高8％左右，其中Yolov3与Pointpillar的融合结果相较于Pointpillar单一网络感知结果mAP值提高32％，且在复杂交通环境下能够有效解决多模态融合后的分类冲突问题。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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前车目标丢失弯道自适应巡航控制策略研究 吴其林,沐笑宇,邱明明,赵雅婷 2023 (10):  1824-1832.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.005 摘要 ( 112 )   HTML ( 15 )   PDF(2420KB) ( 170 )   针对前车目标丢失时车辆弯道自适应巡航的经济性和安全性问题，提出了一种多重约束下弯道自适应巡航策略。首先，建立了发动机燃油消耗模型和车辆纵向动力学模型，考虑弯道曲率的约束，基于动态规划算法对弯道最优巡航车速进行了规划；以经济性和安全性为目标，采用PID算法和MPC算法分别设计了自适应巡航纵向控制器和横向控制器；最后，搭建CarSim和Simulink联合仿真平台，进行了仿真分析；并基于ROS小车进行实验验证，结果表明本文提出的控制方法具有良好的经济性和鲁棒性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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面向路侧视角目标检测的轻量级YOLOv7-R算法 张小俊,奚敬哲,史延雷,袁安录 2023 (10):  1833-1844.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.006 摘要 ( 100 )   HTML ( 6 )   PDF(7864KB) ( 101 )   针对V2X中的路侧感知单元在检测过程中，模型部署困难的问题、被测目标所呈现的多尺度问题及目标之间遮挡问题，提出了一种基于YOLOv7算法的轻量级检测算法YOLOv7-R。首先使用改进的EfficientNetv2-s重新构建YOLOv7的主干网络，减小模型参数量，提高模型的推理速度。其次，采用CA坐标注意力机制，保留精确的位置信息，加强模型对多尺度目标的检测性能；同时采用Focal-EIoU损失函数，提升算法精度。最后，在预处理阶段使用GridMask数据增强，提升算法对被遮挡目标的学习能力。实验结果表明：相较于基线算法YOLOv7，该算法在DAIR-V2X-I数据集上的map@0.5和map@0.5：0.95分别提高了3%与4.8%，检测速率达到了96.3 \mathrm{f}/\mathrm{s}，从而在满足轻量化要求的同时得到更优的检测精度，有效地实现了路侧单元对交通参与者的检测任务。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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大数据驱动动力电池智能安全管理与控制方法研究 洪吉超,梁峰伟,杨海旭,李克瑞 2023 (10):  1845-1861.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.007 摘要 ( 183 )   HTML ( 12 )   PDF(12848KB) ( 217 )   针对新能源汽车动力电池安全风险管理与控制研究，本文详细讨论了动力电池故障机理及类型，基于大数据统计分析阐明了动力电池一致性与安全性的耦合关系，总结了数据驱动的动力电池安全状态预测与故障诊断预警方法，最后提出一种基于“车-云”融合的实车动力电池系统安全控制策略。本文旨在为实现实车动力电池安全状态实时监控与风险预警提供理论指导。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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质子交换膜燃料电池五边形挡板流场结构优化与性能改进 陈吉清,曾常菁,周云郊,兰凤崇,刘青山 2023 (10):  1862-1875.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.008 摘要 ( 73 )   HTML ( 5 )   PDF(7393KB) ( 136 )   为有效提高燃料电池（fuel cell， FC）的性能，提出一种在阴极处具有五边形挡板的新型流场（flow field， FF）设计。为了解五边形挡板的加入对FC内部传质过程的影响，开发了一个三维、多相、非等温稳态模型，将多孔层结构引起的各向异性传输性质和催化层实际团聚体结构的非均质特性耦合到模型中，研究了挡板高度变化时FC性能的变化。结果表明，五边形挡板增强了流道的传质性能与气体分布均匀性。随着挡板高度增加，流道的传质性能、排水性能以及气体分布均匀性增加，高度100% （H100） 的挡板由于与气体扩散层直接接触，堵塞了排水通道，因此其保水性能最好。在相对湿度为50%情况下，H100的FF结构具有最大的净功率密度，与原始FF （H0） 相比，净功率密度增加17.778%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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缺陷单电池对车用燃料电池性能的影响研究 周辉,刘志恩,李永超,卢炽华,杜常清 2023 (10):  1876-1884.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.009 摘要 ( 82 )   HTML ( 5 )   PDF(6792KB) ( 136 )   缺陷单电池的存在对于燃料电池系统的可靠性及耐久性具有重要影响。本文通过电压巡检定位了电堆的缺陷单电池编号，基于稳态工况、阶跃工况、循环工况的试验结果分析了缺陷单电池的稳态和动态性能及其对电堆一致性和系统输出的影响。结果发现，缺陷单电池相比正常电池对电堆温度更为敏感，动态响应速率慢，电压下冲与上调幅值大，循环工况电压波动剧烈。缺陷单电池是影响电堆一致性的重要因素，其电压波动率占比随变载幅度和速度的增加而增加。此外，在最低单电池电压低于0.5 V时，系统最大输出功率只达到了正常系统的76.57%。期望通过该研究为系统存在缺陷单电池时的控制策略提供参考。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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轮毂电机两挡变速器协同无动力中断换挡控制 王军年,张春林,赵梦圆,强越,郭大畅,杨钫 2023 (10):  1885-1896.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.010 摘要 ( 78 )   HTML ( 5 )   PDF(5561KB) ( 129 )   分布式驱动汽车由于其左右轮转矩独立可控等优点，近年来受到广泛关注；而两挡变速器的使用可有效提高此类电动汽车的动力性与经济性。本文针对分布式驱动汽车提出了一种轮毂电机两挡变速器构型，并针对该构型设计了基于前馈加反馈的无动力中断换挡控制策略，以解决两挡变速器换挡过程动力中断的问题。接着，针对左右轮毂电机两挡变速器协同换挡问题，提出基于逻辑门限的左右协同换挡控制策略，以避免车辆在换挡过程中产生的较大横纵向加速度突变。最后基于搭建的Simulink-Simscape模型进行了无动力中断换挡与左右协同换挡控制策略的仿真验证。仿真结果表明，本文所提控制策略可有效避免轮毂电机两挡变速器换挡过程的动力中断，并可有效减少左右不协同换挡所带来的整车横纵向加速度突变。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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双电机耦合驱动系统构型分层设计方法 李学良,赵志福,杨树军,彭增雄 2023 (10):  1897-1907.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.011 摘要 ( 72 )   HTML ( 6 )   PDF(4877KB) ( 102 )   双电机耦合驱动系统可实现无动力中断模式切换和不同负载下的高效驱动，显著提高纯电动汽车的动力性和经济性。因其具有多自由度、多源驱动等特性，导致构型设计无规律可循。本文采用功能分析法研究双电机耦合驱动系统构型的功能生成及结构衍生过程，提出包含功能生成及结构衍生的分层设计方法。建立以子机构为基本单元的图论模型，基于运动干涉判断路径可耦合条件，通过路径叠加，获取满足功能需求的操纵序列。提出由基本构型到齿轴构型、齿轴构型到具体构型的逐级结构衍生方法。最后以某电动商用车为例，选取优选方案进行参数设计并仿真分析。与原车相比，C-WTVC工况下该类方案的百公里耗电量降低了8.97%，0-50 km/h的加速时间缩短了8.9 s。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于负载补偿的功率分流混合动力系统模式切换性能测试方法 李豪迪,赵治国,唐鹏,侯永平 2023 (10):  1908-1922.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.012 摘要 ( 70 )   HTML ( 1 )   PDF(14468KB) ( 81 )   由于功率分流混合动力系统性能测试台架与实际车辆的动力学特性存在差异，导致测试台架难以精确模拟实车的行驶负载特性，使得功率分流混合动力系统模式切换性能测试的准确度不高。为此，本文提出一种基于负载动态补偿的功率分流混合动力系统模式切换性能台架测试方法。首先，建立了考虑实际车辆道路负载、模拟发动机、功率分流混合动力专用变速器（dedicated hybrid transmission， DHT）和测试台架传动系统的台架系统动力学模型；其次，针对纯电动至功率分流混合动力模式切换过程，对比分析了动力源的动态响应和台架系统模型的加载特性；然后，设计了基于转速闭环跟踪的转速前馈校正补偿器以提高负载模拟转速控制的抗干扰能力，并结合转矩前馈校正补偿器降低加载转矩的动态误差。最后，离线仿真和硬件在环台架试验结果表明：基于台架系统模型开发的负载动态补偿算法可提高测试台架加载精度32.67%以上，保证了功率分流混合动力系统模式切换性能测试的准确性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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面向智能车辆的路面附着系数分段识别方法 张新荣,王鑫,宫新乐,黄晋,黄丹,王鹏兴 2023 (10):  1923-1932.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.013 摘要 ( 126 )   HTML ( 15 )   PDF(3470KB) ( 144 )   路面附着系数是车辆主动控制系统的重要输入参数，其估计的准确性直接影响车辆动力学系统控制的性能，估算方法应满足实时、可靠和准确性高的要求。首先，建立3自由度车辆模型以及车轮受力模型；其次，分别采用了扩张状态观测器和自适应卡尔曼滤波对利用附着系数和滑移率进行识别与估计；最后，提出了一种路面附着系数的分段识别方法，可以有效识别路面附着系数，在估算过程中通过引入评价指标，减少了该方法的运算复杂度，提高了运行效率。仿真和实验结果表明，路面附着系数的估计误差在0.05以内，通过加入评价指标，算法的运行效率提高了21.1%，可以满足控制系统的实时性要求。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于改进冲突搜索的智能车库多AGV路径规划 任明辉,梁军,陈龙,张春,王云 2023 (10):  1933-1943.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.014 摘要 ( 119 )   HTML ( 7 )   PDF(4039KB) ( 120 )   智能车库中多自主引导车（automated guided vehicle， AGV）的路径规划问题直接影响存取车的效率和安全性。针对智能车库中AGV的任务执行优先级问题，提出了基于改进冲突搜索的路径规划模型（improved conflict-based search with priority， iCBS-pri），该改进模型主要由任务分配（task allocation， TA）、单AGV路径规划（path planning， PP）、多AGV冲突检测与解决（conflict detection and resolution， CDAR）3个模块组成，TA模块将未分配任务分配给AGV，PP模块通过设置直线惩罚函数，减少路径的转弯次数对AGV运行时间的影响以提高AGV任务完成效率，CDAR模块包括冲突检测（conflict detection，CD）子模块和冲突解决（conflict resolution， CR）子模块，CR子模块针对CD子模块检测出的冲突类型，制定基于备用区域（spare zone， SZ）和旁路规划（bypass， BP）的冲突解决策略，以规划多AGV无冲突路线。仿真实验验证了典型场景下的该模型，结果表明：（1）PP模块所提改进A*相较于传统A*算法在路径长度和拐点数量分别减少8.82%和38.62%；（2）任务分配算法的分配成功率达到100%，任务一致性的概率达88.9%；（3）iCBS-pri算法在任务规划成功率方面比iCBS算法平均提升11.3%，算法平均运行时间提升5.93%，进一步提升了智能车库存取车效率。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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分布式电驱动装载机驱动防滑控制 严周栋,杭鹏,陈重璞,乔依然,薛卡,陈辛波 2023 (10):  1944-1953.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.015 摘要 ( 102 )   HTML ( 4 )   PDF(5600KB) ( 102 )   分布式电驱动装载机是电动底盘技术在工程车辆上的重要应用。装载机铲土作业时车速接近于零且不易准确获取，基于滑转率的防滑控制算法难以应用。本文通过分析车轮打滑时的角加速度特性，提出基于车轮角加速度逻辑门限的防滑控制方法和数据处理算法。首先通过装载机的实车数据验证算法的有效性。随后采用ADAMS和Simulink联合仿真分析，结果表明算法在装载机铲土作业工况下能有效防止车轮持续打滑，发挥路面附着条件。同时，该控制算法在低附路面加速工况下也获得良好的防滑效果，具有一定的路况适用性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于逆强化学习的混合动力汽车能量管理策略研究 齐春阳,宋传学,宋世欣,靳立强,王达,肖峰 2023 (10):  1954-1964.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.016 摘要 ( 95 )   HTML ( 5 )   PDF(4925KB) ( 145 )   能量管理策略是混合动力汽车关键技术之一。随着计算能力与硬件设备的不断升级，越来越多的学者逐步开展了基于学习的能量管理策略的研究。在基于强化学习的混合动力汽车能量管理策略研究中，智能体与环境相互作用的导向是由奖励函数决定。然而，目前的奖励函数设计多数是主观决定或者根据经验得来的，很难客观地描述专家的意图，所以在该条件不能保证智能体在给定奖励函数下学习到最优驾驶策略。针对这些问题，本文提出了一种基于逆向强化学习的能量管理策略，通过逆向强化学习的方法获取专家轨迹下的奖励函数权值，并用于指导发动机智能体和电池智能体的行为。之后将修改后的权重重新输入正向强化学习训练。从油耗值、SOC变化曲线、奖励训练过程、动力源转矩等方面，验证该权重值的准确性以及在节油能力方面具有一定的优势。综上所述，该算法的节油效果提高了5%~10%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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中国体征第五百分位女性汽车乘员损伤仿生模型开发及验证 李海岩,胡静,贺丽娟,冉令华,吕文乐,崔世海,阮世捷 2023 (10):  1965-1974.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.017 摘要 ( 89 )   HTML ( 2 )   PDF(4893KB) ( 88 )   面向智能汽车安全研发和未来数字化测评技术，有效预测与评估小身材女性在汽车碰撞中的运动学和生物力学响应及损伤机理，本研究基于志愿者CT医学影像数据，开发了具有自主知识产权的符合中国人体特征的第五百分位女性汽车乘员损伤仿生模型。采用4种区域加载方式，重构了5组小身材女性胸腹部钝性冲击尸体试验，从接触力-压缩量曲线以及生物力学响应等数据对模型的有效性进行评估。同时将仿真结果与相同加载条件下局部胸腹部模型的响应结果进行对比，分析四肢对胸腹部刚度响应的影响。结果表明：对于5组不同冲击速度和冲击质量的尸体试验，模型预测的结果与尸体试验数据趋于一致，验证了该模型具有较高的生物逼真度，因此可应用于汽车安全领域乘员保护测试试验的仿真计算，以降低研发成本。在四肢运动响应的作用下，整人模型的胸腹部刚度表现出略高于局部胸腹部模型的特征，证明了使用整人模型来评估损伤会更加精确。该模型能定量预测与评估人体组织器官的损伤以研究具有中国体征的小身材女性汽车乘员的损伤机理，也将为汽车数字化测评技术、汽车主被动安全一体化研究和智能汽车座舱安全防护装置的研发提供基础数据和技术支撑。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于模糊BN和改进证据理论的车辆故障定位方法 胡杰,张潇,魏敏,陈林,卿海华,高长斌 2023 (10):  1975-1983.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.018 摘要 ( 69 )   HTML ( 4 )   PDF(2078KB) ( 71 )   为解决车辆售后维修过程中由于车辆部件的关联故障而产生大量杂乱故障码，导致通过分析故障码进行源头故障部件定位困难的问题，本文提出一种基于模糊BN和改进证据理论的车辆故障定位方法。首先，根据历史数据及专家经验构建模糊BN模型并得到其后验概率。其次，将后验概率作为改进证据理论的基本概率赋值输入，提出融合邓熵和Pignistic概率距离的修正系数对证据修正，解决证据不确定性及证据间冲突问题。然后，采用基于矩阵分析的证据合成规则，避免大量证据合成失败情况的同时减少计算量，得到故障定位结果。最后，以ABS系统为例，验证该方法的可行性。本文所提出的方法可为维修人员提供指导进行快速定位故障。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于声学传递函数和正则化方法的高频声功率载荷反求研究 庄超,王欢,郝耀东,邓江华,陈达亮 2023 (10):  1984-1990.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.019 摘要 ( 81 )   HTML ( 8 )   PDF(3943KB) ( 98 )   声源声功率的获取是机械产品声学性能开发的重要组成部分，而采用试验测试获取声功率需要耗费不菲的时间和成本。本文提出了一种基于声学传递函数和正则化方法的高频声功率载荷反求方法。建立了高频声学传递问题模型，推导了单声源和多声源状态下的声源声功率、ATF和接受体声压级之间的关系；引入了正则化方法避免矩阵奇异值放大测试误差；采用L曲线准则计算正则化参数，实现了高频的声功率载荷反求。采用该方法对某挖掘机两种工况下发动机、风扇和进、排气口的声功率进行了反求，并将结果与试验测试得到的结果进行了对比，结果显示，本文提出的方法具有较高的精度，可以实现高频声学载荷的高精度反求。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标