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    1. 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
    汽车工程    2022, 44 (9): 1289-1304.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.001
    摘要1067)   HTML96)    PDF(pc) (3585KB)(10121)   

    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。

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    2. 动力电池热失控特征及防控技术研究分析
    李致远, 鲁锐华, 余庆华, 颜伏伍
    汽车工程    2024, 46 (1): 139-150.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.015
    摘要495)   HTML32)    PDF(pc) (3633KB)(4281)   

    近年来,锂离子电池热失控问题已成为抑制新能源汽车动力电池发展的主要瓶颈。本文针对新能源汽车动力电池热失控问题的研究展开了全面综述,阐述了锂离子电池热失控的诱因,介绍了锂离子电池热失控过程以及不同变量条件下锂离子电池的热失控特征。基于锂离子电池的热失控特征参数综述了适用于锂离子电池火灾的早期预警方法和火灾抑制方法,总结了目前新能源汽车动力电池热失控问题研究的不足和发展趋势,为新能源汽车动力电池领域的发展提供一定的参考。

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    3. 车用操作系统技术现状及发展趋势
    汪志鸿,于德营,马天泽,陈炳全,李宗阳,李红燕
    汽车工程    2023, 45 (6): 910-921.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.06.002
    摘要590)   HTML44)    PDF(pc) (2374KB)(3840)   

    随着汽车向电动化、智能化发展,其电子电气架构正从传统分布式架构向域集中式架构以及中央计算架构转变,汽车软件由面向信号的架构朝面向服务的软件架构升级。车用操作系统是汽车软件生态的重要基础,大力发展车用操作系统技术对保障我国智能汽车产业安全具有重要意义。基于此背景,本文对车用操作系统技术架构、典型产品以及发展现状进行了梳理,对比了国内外主流虚拟化技术产品、内核、中间件,并提出了车用操作系统发展趋势。

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    4. 智能网联汽车多域电子电气架构技术发展研究
    邹渊,孙文景,张旭东,刘佳慧,温雅,马文斌
    汽车工程    2023, 45 (6): 895-909.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.06.001
    摘要757)   HTML58)    PDF(pc) (3130KB)(3692)   

    随着汽车智能化、网联化技术不断发展,传统电子电气架构已难以满足面向未来的车路云网一体化发展新需求。本文中聚焦面向未来的智能网联汽车多域电子电气架构,分别从总体设计、硬件系统、通信系统和软件系统4个方面对现有技术进行了详细的综述并对我国电子电气架构的发展进行展望。本文可对汽车电子电气架构技术研究提供重要的参考价值。

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    5. 基于级联YOLOv7的自动驾驶三维目标检测
    赵东宇, 赵树恩
    汽车工程    2023, 45 (7): 1112-1122.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.07.002
    摘要461)   HTML25)    PDF(pc) (4587KB)(3311)   

    针对图像和原始点云三维目标检测方法中存在特征信息残缺及点云搜索量过大的问题,以截体点网(frustum PointNet, F-PointNet)结构为基础,融合自动驾驶周围场景RGB图像信息与点云信息,提出一种基于级联YOLOv7的三维目标检测算法。首先构建基于YOLOv7的截体估计模型,将RGB图像目标感兴趣区域(region of interest, RoI)纵向扩展到三维空间,然后采用PointNet++对截体内目标点云与背景点云进行分割。最终利用非模态边界估计网络输出目标长宽高、航向等信息,对目标间的自然位置关系进行解释。在KITTI公开数据集上测试结果与消融实验表明,级联YOLOv7模型相较基准网络,推理耗时缩短40 ms/帧,对于在遮挡程度为中等、困难级别的目标检测平均精度值提升了8.77%、9.81%。

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    6. 汽车安全性测评规程现状及趋势展望
    胡林,谷子逸,王丹琦,王方,邹铁方,黄晶
    汽车工程    2024, 46 (2): 187-200.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.02.001
    摘要729)   HTML55)    PDF(pc) (1854KB)(2296)   

    在汽车产业电动化和智能化进程中,汽车安全测试评价技术也从单纯被动安全向主被动安全融合方向延伸和扩展。本文从车内乘员保护、车外弱势道路使用者保护与主动安全三方面,深入对比分析了全球主流汽车安全测评规程的差异,总结了针对各测评工况的车辆安全开发技术要点,探讨了新能源与智能网联汽车安全测评规程的发展趋势。研究认为,主流汽车安全测评规程在被动安全评价方面越来越严格,主动安全测评工况比重在逐步增加,未来测评规程的发展重心将集中于主被动安全融合及针对复杂工况的虚拟测评两方面。此外,针对新能源汽车的电池安全测试已相对完善,未来研究重点可向电控系统测试、底盘稳定性测试和充换电设施与配套设备统一标准化认证等方向拓展;而构建合理、可靠的智能网联汽车OTA(over the air)测试、HMI(human machine interface)安全性和舒适性等测评方法,在中长期内将成为行业关注的重难点问题,且可借助自动驾驶模拟器等工具搭建虚实结合的复合测评体系。

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    7. 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
    汽车工程    2023, 45 (10): 1954-1964.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.10.016
    摘要200)   HTML12)    PDF(pc) (4925KB)(1906)   

    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%。

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    8. 基于改进混合A*的智能汽车时空联合规划方法
    胡杰, 张志豪, 陈瑞楠, 陈锐鹏, 刘昊岩, 朱琪, 陈晖
    汽车工程    2023, 45 (7): 1123-1133.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.07.003
    摘要1048)   HTML42)    PDF(pc) (4436KB)(1833)   

    运动规划是自动驾驶系统生成轨迹的关键模块,现有运动规划多采用路径和速度解耦的方法,但解耦的规划方法在复杂动态场景下易陷入轨迹次优。本文提出了一种基于搜索和数值优化结合的时空联合运动规划方法,直接求解可行驶轨迹。首先使用改进混合A*在时空范围内进行轨迹粗搜索获得初始轨迹,然后以初始轨迹为参考构建可行驶时空走廊,并综合考虑车辆动力学和轨迹连续性约束等条件,使用数值优化的方法进一步平滑初始轨迹。选取换道超车和旁车切入两类典型复杂动态场景进行仿真测试,结果表明,所提时空联合规划方法相较于传统时空解耦规划方法更加灵活、规划结果更加合理,同时具有较好的计算实时性。

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    9. 基于实例分割的车道线检测算法
    武志斐,李守彪
    汽车工程    2023, 45 (2): 263-272.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.011
    摘要275)   HTML19)    PDF(pc) (4551KB)(1597)   

    为实现在自动驾驶复杂场景下检测数量变化的车道线,提出一种基于实例分割的车道线检测算法。首先以ResNet18网络作为主干网络提取图像特征,采用特征金字塔网络进行特征融合。同时设计一种扩张卷积残差模块来提高检测的精度;然后基于车道线的位置进行实例分割,利用语义分割出的车道线点位置预测对应的聚类点位置,通过对聚类点采用DBSCAN聚类算法实现车道线实例区分。结果表明,该算法能够在复杂的自动驾驶场景下有效地进行多车道线检测,在CULane数据集和TuSimple数据集上的调和平均值分别达到75.2%和97.0%。

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    10. 电动汽车锂离子电池脉冲加热技术研究进展
    廉玉波,凌和平,马晴婵,任强,贺斌
    汽车工程    2023, 45 (2): 169-174.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.02.001
    摘要1045)   HTML85)    PDF(pc) (708KB)(1564)   

    低温环境下,电动汽车锂离子电池存在可用容量降低、充电困难和循环寿命衰减等问题,严重制约了锂离子电池的应用,因此,确保锂离子电池在合适的温度范围内运行至关重要。电池脉冲加热技术具有加热速率快、温度均匀性好和系统结构简单等优势,是解决锂离子电池低温应用难题的有效手段。本文中从脉冲加热方案、脉冲控制参数和脉冲加热策略3个方面对脉冲加热技术的研究进展进行了综述。首先,介绍现有脉冲加热方案优劣势,其次,总结不同脉冲控制参数下锂离子电池的温升和容量衰减特性,最后,对比不同脉冲加热策略对锂离子电池低温性能的影响,指出脉冲加热技术未来发展的方向。

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    11. 电子机械制动器构型及控制技术发展现状
    熊璐,李聪聪,卓桂荣,程玉林,乔乐,王心坚
    汽车工程    2023, 45 (12): 2187-2199.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.12.001
    摘要587)   HTML53)    PDF(pc) (3849KB)(1474)   

    电子机械制动(EMB)作为真正意义上的线控制动,具有系统结构精简、制动响应迅速等诸多优势。为了对EMB构型的研发现状进行全面梳理,本文在大量专利调研的基础上对各种构型的发展和产业化进程进行了总结,并对滚珠丝杠、楔式自增力、滚珠坡道和凸轮4种基本构型方案进行了分析和对比。针对执行器非线性特性和慢时变参数摄动下的控制难题,本文首先对各种执行器建模方法进行了整理,然后以有无压力传感器为分类依据,从基于夹紧力反馈值的控制和基于夹紧力估计值的控制两大层面分别对国内外的研究进展进行综述。最后,提出了对于执行器构型设计、夹紧力控制以及整车协调冗余控制的发展展望。

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    12. 基于反馈纯跟踪的智能车路径跟随方法
    潘世举, 李建市, 李华, 娄静涛, 徐友春
    汽车工程    2023, 45 (7): 1134-1144.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.07.004
    摘要200)   HTML17)    PDF(pc) (3257KB)(1427)   

    为提高智能车在不同速度和载荷下的路径跟随精度和稳定性,提出一种基于反馈纯跟踪的智能车路径跟随方法。首先,基于车辆运动学模型和纯跟踪模型分析影响控制效果的因素;然后根据车辆速度和路径曲率动态调整前视距离,将横向偏差作为反馈变量对传统纯跟踪控制方法进行补偿;接着通过仿真试验选定控制参数,分析控制参数对路径跟随精度和车辆稳定性的影响;最后通过实车试验,验证该方法在实车环境中的控制性能。结果表明,该方法具有较高的路径跟随精度,在不同速度和载荷下保持良好的适应性和稳定性。

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    13. 基于强化学习的自动驾驶决策研究综述
    金立生,韩广德,谢宪毅,郭柏苍,刘国峰,朱文涛
    汽车工程    2023, 45 (4): 527-540.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.04.001
    摘要896)   HTML73)    PDF(pc) (1155KB)(1425)   

    强化学习的发展推动了自动驾驶决策技术的进步,智能决策技术已成为自动驾驶领域高度关注的要点问题。本文以强化学习算法发展为主线,综述该算法在单车自动驾驶决策领域的深入应用。对强化学习传统算法、经典算法和前沿算法从基本原理和理论建模等方面进行归纳总结与对比分析。针对不同场景的自动驾驶决策方法分类,分析环境状态可观测性对建模的影响,重点阐述了不同层次强化学习典型算法的应用技术路线,并对自动驾驶决策方法提出研究展望,以期为自动驾驶决策方案研究提供有益参考。

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    14. 类脑学习型自动驾驶决控系统的关键技术
    李升波,占国建,蒋宇轩,兰志前,张宇航,邹文俊,陈晨,成波,李克强
    汽车工程    2023, 45 (9): 1499-1515.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2023.ep.006
    录用日期: 2023-04-25
    预出版日期: 2023-04-25

    摘要817)   HTML45)    PDF(pc) (3942KB)(1400)   

    作为高级别自动驾驶的下一代技术方向,类脑学习以深度神经网络为策略载体,以强化学习为训练手段,通过与环境的交互探索实现策略的自我进化,最终获得从环境状态到执行动作的最优映射。目前,类脑学习方法主要用于自动驾驶的决策与控制功能设计,它的关键技术包括:界定策略设计的系统框架、支持交互训练的仿真平台、决定策略输入的状态表征、定义策略目标的评价指标以及驱动策略更新的训练算法。本文重点梳理了自动驾驶决策控制的发展脉络,包括两类模块化架构(分层式和集成式)和3种技术方案(专家规则型、监督学习型和类脑学习型);概述了当前主流的自动驾驶仿真平台;分析了类脑决控的3类环境状态表征方法(目标式、特征式和组合式);同时介绍了自动驾驶汽车的五维度性能评价指标(安全性、合规性、舒适性、通畅性与经济性);然后详述了用于车云协同训练的典型强化学习算法及其应用现状;最后总结了类脑自动驾驶技术的问题挑战与发展趋势。

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    15. 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
    汽车工程    2022, 44 (9): 1372-1385.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.09.008
    摘要547)   HTML31)    PDF(pc) (5184KB)(1342)   

    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。

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    16. 智能汽车轨迹跟踪多目标显式模型预测控制
    赵树恩,王盛,冷姚
    汽车工程    2024, 46 (5): 784-794.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.005
    摘要242)   HTML24)    PDF(pc) (6967KB)(1342)   

    针对现有智能汽车轨迹跟踪控制算法难以同时保证跟踪精确性、横向稳定性、舒适性以及控制实时性的问题,提出了一种基于多目标优化和显式模型预测控制理论的轨迹跟踪控制策略(MO-EMPC)。首先,建立考虑跟踪精确性、横向稳定性、舒适性的多目标函数及约束。然后,针对传统MPC控制实时性低的问题,设计基于EMPC的多目标优化轨迹跟踪控制器,通过引入多参数二次规划(MPQP)理论,将反复在线优化求解过程转化为等价的分段仿射系统(PPWA),离线计算得到最优显式控制律以供实时控制调用,减少在线运算时间。最后,基于CarSim/Simlink联合仿真方法,将所设计控制器的轨迹跟踪多目标优化效果与MPC控制效果进行对比验证。研究结果表明,所提出的轨迹跟踪策略在保证良好的跟踪精度前提下,横向稳定性、舒适性方面的表现更优于MPC控制器,且算法在线运行速度提高56.63%。

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    17. 自动驾驶车辆乘坐舒适性评价研究综述
    张国娟,胡宏宇,李浩淼,王明剑,高菲,高镇海
    汽车工程    2024, 46 (9): 1617-1627.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.09.009
    摘要413)   HTML42)    PDF(pc) (1222KB)(1309)   

    随着自动驾驶技术的快速发展,乘坐舒适性已成为影响自动驾驶车辆用户接受度和体验感的关键因素。本文针对自动驾驶车辆乘坐舒适性评价的研究现状进行系统性综述。首先,阐述了舒适性的含义,并分析了影响乘坐舒适性的主要因素。其次,对自动驾驶车辆的量化指标和评价模型进行了分类与详细阐述。其中,量化指标分为主观量化指标、基于车辆参数的量化指标、基于生理信号的量化指标以及基于驾驶员行为的量化指标;评价模型包括心理物理学模型、生物力学模型、统计学模型以及基于学习的评价模型。最后,提出了自动驾驶车辆舒适性研究的未来发展趋势,为进一步研究自动驾驶车系统设计与用户体验提升提供了技术参考。

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    18. 商用车电控转向系统的发展现状与趋势
    董梒,季学武,陶书鑫,蒋体通,何祥坤,王恒,刘亚辉
    汽车工程    2024, 46 (5): 816-829.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.05.008
    摘要420)   HTML25)    PDF(pc) (1806KB)(1284)   

    商用车转向系统的电控化是实现商用车节能化和智能化的必由之路,为此商用车转向系统从传统的液压助力转向系统发展到以电液耦合助力转向系统为代表的电控转向系统。本文将对商用车电控转向技术进行综述,从电控转向系统的典型构型、智能转向控制和功能安全设计3个方面对商用车电控转向技术的研究进行梳理,总结电控转向技术的重点研究领域和未来发展方向。梳理总结发现:(1) 在系统构型方面,商用车电控转向系统以电液耦合转向助力技术为主,着重于实现商用车智能转向功能,同时兼顾节能化需求;商用车电动助力转向系统是未来理想的电控转向技术方案。(2) 在智能控制方面,为了适应商用车智能化的发展,转向执行控制着重于解决液压系统所造成的非线性与时滞性问题以及轨迹跟随过程中的横向动力学控制难题;辅助驾驶功能着重于克服液压系统的非线性导致的转向力矩不连续以及人机控制权的分配;自动驾驶功能着重于提升安全性与燃油经济性。(3)在系统功能安全设计方面,商用车电控转向系统着重于设计符合功能安全标准的故障诊断与容错控制策略。

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    19. 基于车辆轨迹预测对抗性攻击与鲁棒性研究
    桑海峰,赵梓杉,王金玉,陈旺兴
    汽车工程    2024, 46 (3): 407-417.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.03.004
    摘要267)   HTML13)    PDF(pc) (4238KB)(1280)   

    针对常规车辆轨迹预测数据集中较少包含极端交通场景信息的问题,本文提出一种新型对抗性攻击框架来模拟此类场景。首先,为了判定不同场景中对抗性攻击是否有效提出了一种阈值判定的方式;然后,针对攻击目的的不同分别设计了两种对抗性轨迹生成算法,在遵守物理约束和隐蔽性前提下,生成更具对抗性的轨迹样本;此外,提出3个新的评价指标全面评估攻击效果;最后,探究了不同的防御策略来减轻对抗攻击影响。实验结果显示,基于扰动阈值的快速攻击算法(attack algorithm based on perturbation threshold for fast attack,PTFA)和基于动态学习率调整的攻击算法(attack algorithm based on dynamic learning rate adjustment, DLRA)在NGSIM数据集上的攻击时间和扰动效果均优于现有算法,更高效发现模型弱点。本研究通过模拟极端情况丰富了轨迹样本,深入评估了模型鲁棒性,为后续优化奠定了基础。

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    20. 乘员晕车的生理表征与缓解方法
    吴盈章, 林颖, 李文博, 余亚岚, 李国法, 郭钢
    汽车工程    2024, 46 (1): 50-60.   DOI: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.006
    摘要503)   HTML23)    PDF(pc) (5363KB)(1244)   

    为保证智能网联汽车的乘坐舒适性与用户接受度,建立乘员晕车缓解认知过程模型,提出一种基于嗅觉刺激的乘员晕车缓解方法。首先充分考虑乘员满意度和晕车缓解功能性要求,设计开展晕车缓解嗅觉刺激材料筛选实验,选定嗅觉刺激材料的气味类型和浓度。接着为探究不同晕车程度与生理表征之间的映射关系,验证嗅觉缓解方案的有效性,设计开展乘员晕车缓解实车实验。结果表明:乘员主观晕车程度与皮电激活度指标呈正相关,与脑电不对称值呈负相关。同时,20%浓度的姜花气味经10 s释放能够有效缓解乘员晕车症状,平均缓解效果达到22.17%,在主客观维度上得到了一致性验证。

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