汽车工程

Select

混合交通下非信控交叉口队列预约式控制

陈一鹤,孔伟伟,于杰,李克强,罗禹贡

2022 (7): 953-959. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.001

摘要 ( 340 )

HTML ( 31 )

PDF(1799KB) ( 531 )

目前针对非信控城市交叉路口场景进行智能网联汽车（ICV）协同控制的研究中，多假设100%的ICV市场渗透率条件，较少考虑人类驾驶车辆（HDV）对系统的影响。本文旨在解决HDV和ICV并存的混合交通条件下非信控交叉口协同控制问题，并探究渗透率对系统性能的影响。首先，提出了适用于混合交通条件的队列预约式分层控制架构，其上层分配各车辆通过路口的时刻，下层负责执行，并进行速度轨迹规划。接着，基于队列预约方法分别制定ICV和HDV的控制和调度策略。最后，在不同ICV渗透率和车流量下进行仿真对比。结果表明，在10%~100%渗透率和每车道车流量400~1 000 h^-1的工况下，与感应式信号灯控制方法相比，所提出的方法可有效提升交叉口的通行效率，降低车辆平均油耗。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

考虑时延的信号交叉口生态驾驶控制

陈欣宇,钱立军,王其东

2022 (7): 960-968. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.002

摘要 ( 225 )

HTML ( 10 )

PDF(3112KB) ( 420 )

针对信号交叉口处的生态驾驶问题，本文中提出了一种考虑时变时延的鲁棒模型预测控制方法。首先给出基于交通信号灯正时信息、最优巡航车速和前车状态信息的最优目标车速计算方法，建立时变时延的离散非线性系统模型；然后利用时延的上下界信息构造李雅普诺夫函数，利用线性矩阵不等式求解反馈控制律，保证系统的鲁棒稳定和对目标性能的优化；最后通过仿真和智能小车试验进行验证。结果表明，提出的控制方法能保证车队的安全，并提高燃油经济性和交通流畅性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于逆向强化学习的纵向自动驾驶决策方法

高振海,闫相同,高菲

2022 (7): 969-975. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.003

摘要 ( 425 )

HTML ( 21 )

PDF(3153KB) ( 540 )

基于人类驾驶员数据获得自动驾驶决策策略是当前自动驾驶技术研究的热点。经典的强化学习决策方法大多通过设计安全性、舒适性、经济性相关公式人为构建奖励函数，决策策略与人类驾驶员相比仍然存在较大差距。本文中使用最大边际逆向强化学习算法，将驾驶员驾驶数据作为专家演示数据，建立相应的奖励函数，并实现仿驾驶员的纵向自动驾驶决策。仿真测试结果表明：相比于强化学习方法，逆向强化学习方法的奖励函数从驾驶员的数据中自动化的提取，降低了奖励函数的建立难度，得到的决策策略与驾驶员的行为具有更高的一致性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于场景动力学和强化学习的自动驾驶边缘测试场景生成方法

李江坤,邓伟文,任秉韬,王文奇,丁娟

2022 (7): 976-986. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.004

摘要 ( 632 )

HTML ( 40 )

PDF(3967KB) ( 949 )

为解决小概率高风险边缘测试场景的问题，本文提出一种基于场景动力学和强化学习的边缘场景生成方法，实现边缘场景的自动生成，能模拟真实世界中车辆间的对抗与博弈行为的特征。首先将随时间动态变化的场景模型由一组微分方程描述为场景动力学系统；然后利用神经网络作为通用函数逼近器来构造场景黑盒控制器，并基于强化学习实现边缘场景控制器的优化求解；最后以超车切入场景为例，在Matlab/Simulink软件进行仿真验证，结果表明，边缘场景强化生成模型在场景交互博弈、覆盖率和可重复测试等方面具有良好的性能。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于自适应阈值DBSCAN的路侧点云分割算法

金立生,贺阳,王欢欢,霍震,谢宪毅,郭柏苍

2022 (7): 987-996. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.005

摘要 ( 401 )

HTML ( 14 )

PDF(5167KB) ( 429 )

针对路侧采集的激光雷达点云数据随距离增大而密度下降导致同一目标的点云被分割成多个目标的问题，提出了一种基于自适应阈值DBSCAN的路侧点云分割算法。首先，使用改进GPF和直通滤波对采集的路侧点云进行过滤，提取出道路区域上的非地面点云；然后，基于有效距离和sigmoid函数构建自适应系数函数，对DBSCAN聚类算法集群生长中近邻点搜索时半径阈值的选取规则进行优化；最后，利用自适应阈值DBSCAN聚类算法对非地面点进行聚类，得到隶属于单个目标的点云。采集了1 055帧真实场景的连续数据进行测试，结果显示：C-H系数平均约增加3倍、D-B系数平均减少4.52%、轮廓系数平均增加77.78%，这表明基于自适应阈值DBSCAN的分割算法能提高点云簇的类内一致性和类间差异性，有效减少路侧激光雷达点云的过分割现象，具有较高的工程应用价值。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

数据机理混合驱动的交通车意图识别方法

赵健,宋东鉴,朱冰,吴杭哲,韩嘉懿,刘宇翔

2022 (7): 997-1008. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.006

摘要 ( 364 )

HTML ( 15 )

PDF(3744KB) ( 414 )

交通车意图识别对提升智能汽车决策规划性能具有重要意义。本文从驾驶行为生成机理角度分析了驾驶人换道过程的各阶段，分别建立了基于马尔可夫决策过程的驾驶人意图预测模型、基于动态安全场的换道可行性分析模型和基于双向多长短期记忆网络（Bi-LSTM）的车辆行为识别模型。通过融合具有明确时序关系的上述模型，提出了一种数据机理混合驱动的交通车意图识别方法，并利用NGSIM数据集进行模型训练和验证。结果表明该方法在交通车到达换道点前1.8 s处的识别准确率即超过90%，在换道点处识别准确率可达97.88%，具有较高的识别准确率和较长的提前识别时间。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

视觉与单路侧单元辅助的车辆定位方法

盛树轩,荆崇波,蒋朝阳

2022 (7): 1009-1017. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.007

摘要 ( 295 )

HTML ( 14 )

PDF(3694KB) ( 360 )

为准确获取在城市峡谷等GNSS定位受限环境下的车辆位置，提出了一种视觉与单路侧单元（RSU）辅助的车辆定位方法。利用相机观测车辆到车道线的横向距离，利用单RSU与车辆进行测距与通信，通过误差状态卡尔曼滤波算法对GNSS、IMU、RSU和相机观测信息进行融合，实现对车辆位姿的准确估计。针对上述方法进行了实车测试，分析了单RSU测距信息和横向距离观测对定位结果的影响。结果表明：单RSU测距信息可有效降低纵向定位误差，但对横向定位误差的修正作用随着远离RSU逐渐降低，横向距离观测可有效弥补这一不足。二者优势互补，水平定位均方根误差小于10 cm，验证了所提出方法的有效性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

融合激光雷达与双层地图模型的智能车定位

邓泽武,胡钊政,周哲,刘裕林,彭超

2022 (7): 1018-1026. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.008

摘要 ( 225 )

HTML ( 7 )

PDF(2227KB) ( 446 )

为提高智能车定位精度，提出了一种融合激光雷达与双层地图模型的智能车定位方法。该双层地图模型在车道图层基础上，增加基于激光点云的稀疏特征图层。稀疏特征地图由车辆位姿、2D强度特征和3D特征3部分组成，可为智能车定位提供精确的位置参考，以有效降低累积定位误差。此外，本文利用激光雷达强度信息提取车道线，为智能车定位提供高精度的、线性的横向位置约束。在定位过程中，引入Kalman滤波框架完成激光雷达与双层地图之间的有效融合。其中，状态预测过程利用车辆的运动约束构建短时间匀速运动模型，观测变量包括激光里程计定位结果、基于车道图层的横向位置约束和基于稀疏特征图层的定位结果。为了验证本文算法的有效性，在校园和城市道路环境下进行了测试。结果表明：本文提出的融合定位算法能在不同环境中将现有定位方法的定位误差降低40%~60%，定位相对误差小于0.3%。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

全自动泊车系统路径跟随控制策略

张书恺,陈慧,刘美岑

2022 (7): 1027-1039. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.009

摘要 ( 301 )

HTML ( 11 )

PDF(4640KB) ( 290 )

本文中基于微分平坦理论的泊车路径跟随方法，将车辆与路径参考点之间的误差进行横纵向解耦，并利用与横纵向误差相对应的控制器进行控制，使得车辆能够以更高精度跟随沿路径移动的参考点，最终完成对整个泊车路径更高精度的跟随。纵向控制上，提出有效距离积分方法，并设定纵向误差修正规则，从而最大程度确保参考点与车辆之间的误差为可受横向控制的横向误差；横向控制上，采用线性二次调节器（LQR），通过将路径曲率变化率与可以加速横向误差衰减的α因子建立联系，使得车辆在定曲率与变曲率路径处均能高精度跟随参考点。仿真对比结果与实车实验结果表明，改进后的横纵向路径跟随控制策略可以使全过程更高精度跟随参考点，最终完成整条路径的更高精度跟随。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

狭小车位平行泊车路径规划方法研究

胡杰,朱令磊,陈瑞楠,钟鑫凯,徐文才,张敏超

2022 (7): 1040-1048. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.010

摘要 ( 377 )

HTML ( 17 )

PDF(2423KB) ( 422 )

针对狭小车位平行泊车场景，本文中提出了一种基于曲线组合和数值优化的规划方法。首先，将泊车过程逆向化并划分为调整规划和入库规划，通过建立基于回旋-圆弧组合的约束优化模型设计调整规划，引导车辆库内调整位姿寻找出库关键点，建立基于回旋-圆弧-直线组合和五次多项式的约束优化模型设计入库规划，引导车辆寻找最佳泊车点；随后，通过Matlab针对不同工况进行仿真，验证算法的适应性；最后，通过实车试验验证规划路径的有效性。仿真和实车试验的结果表明，本文提出的平行泊车路径规划方法满足狭小泊车空间下的泊车需求，同时具有较强的适应性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

车用超高速永磁电机驱动控制技术综述

林程,徐垚,邢济垒,庄兴明,蒋雄威

2022 (7): 1049-1058. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.011

摘要 ( 590 )

HTML ( 35 )

PDF(2640KB) ( 672 )

超高速永磁电机具有体积小、效率和功率密度高等优点，广泛应用于燃料电池空压机和电动涡轮增压器等车用领域。小电感和高基频等特性，使其驱动控制比常速永磁电机难度更大。本文从电路拓扑、电压调制策略匹配和无位置传感器控制3个方面详细论述车用超高速永磁电机驱动控制技术的研究现状，总结各类技术的研究热点，通过优缺点对比，给出了评价。最后展望了未来发展趋势。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

分布式电动汽车驱动力分配控制方法研究

彭晓燕,邢星飞,崔庆佳,黄晶

2022 (7): 1059-1068. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.012

摘要 ( 424 )

HTML ( 25 )

PDF(2153KB) ( 493 )

针对驱动电机正常和故障工况下分布式电动汽车的操纵稳定性问题，提出了一种结合前轮转向和驱动力重构的驱动力分配控制方法。首先基于横摆角速度与质心侧偏角设计滑模加权控制器，计算所需的附加横摆力矩；再分别建立电机正常和故障工况驱动力优化分配模型。其中，针对故障工况下驱动电机输出能力的限制，通过协同前轮转向来补偿横摆力矩。然后，基于二次规划理论求解最优驱动力分配值。最后利用Carsim和Simulink联合仿真，验证了提出的协调控制方法的有效性。结果表明，该方法可充分利用分布式驱动的冗余特性，确保分布式电动汽车在驱动电机正常与故障工况下均可满足操纵稳定性要求。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

燃料电池气体扩散层纤维孔隙特性对液态水传输的影响分析

刘青山,兰凤崇,陈吉清,王俊峰,曾常菁

2022 (7): 1069-1080. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.013

摘要 ( 205 )

HTML ( 5 )

PDF(4849KB) ( 275 )

质子交换膜燃料电池气体扩散层（GDL）内部纤维孔隙特性对GDL液态水传递能力，以至电池的性能和寿命都有重要影响。本文中基于流体体积法建立了能捕捉液态水穿过GDL纤维孔隙运动行为的气液两相模型，分析了GDL纤维的孔隙率、形状、间距纵横比和接触角对GDL内液态水传递的影响。结果表明，GDL纤维间距的纵横比通过影响横、纵向的毛细力来决定液态水的运动方向，沿纵向增大接触角能加速液态水的爬升，从而明显提升GDL的排水能力。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

基于AUKF的锂离子电池SOC估计方法

王萍,弓清瑞,程泽,张吉昂

2022 (7): 1080-1088. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.014

摘要 ( 388 )

HTML ( 13 )

PDF(2304KB) ( 235 )

本文中提出一种基于自适应无迹卡尔曼滤波器（AUKF）的锂离子电池荷电状态（SOC）估计方法。首先建立电池的2阶RC等效电路模型，并对模型的参数进行辨识；其次针对无迹卡尔曼滤波（UKF）算法的不足，引入一般滤波器的收敛判据，从自适应调整测量噪声、调整过程噪声和修正卡尔曼增益的角度改进UKF算法，形成了基于AUKF的SOC估计方法。最后用测试数据和公开电池数据集进行验证，结果表明该方法具有较快的收敛速度和较高的估计精度。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

不同海拔下基于VNT驱动的EGR对轻型柴油机燃烧与排放的影响

王俊,申立中,毕玉华,雷基林

2022 (7): 1088-1097. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.015

摘要 ( 228 )

HTML ( 5 )

PDF(2898KB) ( 184 )

对于轻型柴油机而言，采用可变喷嘴涡轮增压（VNT）技术和排气再循环（EGR）是较为理想的机内净化技术措施。国六轻型车排放法规的实施，使得高原地区轻型车的污染物排放问题受到更多的关注。为此，采用高原环境模拟装置，试验研究了在海拔分别为0、1 000和1 960 m时，基于VNT驱动高压EGR对一台轻型车用高速直喷柴油机燃烧和排放的影响。结果表明：采用VNT驱动EGR时，不同海拔下，在相同的VNT喷嘴环开度范围内，EGR率的变化范围几乎相同。不同海拔下，随着EGR率的升高，最高平均温度降低；最大转矩工况的最高缸内压力降低，燃烧始点推后，燃烧持续期延长；而额定功率工况的最高缸内压力升高，燃烧始点提前，燃烧持续期缩短。EGR仍然能够有效降低不同海拔下的NO _x 排放，且随着海拔的升高，NO _x 比排放降幅增大；不同海拔下，基于VNT驱动EGR时，随着EGR率的升高，最大转矩工况的CO比排放和烟度均升高，而额定功率工况的CO比排放和烟度均随之降低，并且高原地区，EGR对CO比排放和烟度的影响更为显著。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

半挂汽车列车紧急避撞轨迹跟踪控制算法

李道飞,查安飞,徐彪,张家杰

2022 (7): 1098-1106. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.016

摘要 ( 389 )

HTML ( 13 )

PDF(3619KB) ( 398 )

为提高商用车的紧急避撞性能，采用了转向和制动联合避撞方式。而针对半挂汽车列车在紧急转向时容易失稳的问题，设计了考虑防止侧翻和横摆失稳的非线性模型预测控制器，并在紧急避撞场景的不同载荷和不同速度工况进行仿真验证。鉴于该控制器实时性能的不足，以其为跟踪性能的基准，设计了考虑质心侧偏角约束的线性时变模型预测控制算法，在满足避撞轨迹跟踪精度要求条件下，改善算法实时性。最后，制作了缩小版的半挂汽车列车试验车，进行紧急避撞工况的轨迹跟踪验证。结果表明，所设计的控制算法能准确跟踪目标轨迹，满足实际应用需求。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Select

轻型货车前桥焊缝失效载荷分析与厚度匹配优化

冯金芝,袁承麟,于佳伟,刘新荣,赵礼辉

2022 (7): 1107-1116. doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2022.07.017

摘要 ( 219 )

HTML ( 10 )

PDF(3726KB) ( 230 )

针对某轻型货车前桥焊缝疲劳失效问题，在试验场采集车辆耐久试验载荷谱，通过虚拟迭代的方法得到前桥各连接点的载荷时间历程，建立前桥有限元模型，并采用惯性释放方法对前桥焊缝进行疲劳寿命仿真，分析结果与试车试验场道路试验失效特征一致，验证了模型的准确性；进一步通过虚拟应变片获得焊缝处局部应力状态，通过损伤方向分布、单轴损伤对比和主应力方向分布，确定试验场随机道路载荷下前桥焊缝处失效主导载荷；分析失效焊缝区域中3处焊缝厚度对疲劳寿命的影响趋势。最后运用自适应响应面法对三者进行匹配优化，对优化后前桥进行疲劳寿命仿真分析，结果表明焊缝区疲劳寿命提升近8倍，试验场道路试验也满足10 000 km不失效的耐久性要求。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

当期目录