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2024年, 第46卷, 第1期　刊出日期：2024-01-25 上一期    下一期

专题：智能座舱与人机交互技术

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基于多尺度骨架图和局部视觉上下文融合的驾驶员行为识别方法 胡宏宇, 黎烨宸, 张争光, 曲优, 何磊, 高镇海 2024 (1):  1-8.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.001 摘要 ( 182 )   HTML ( 15 )   PDF(2639KB) ( 165 )   识别非驾驶行为是提高驾驶安全性的重要手段之一。目前基于骨架序列和图像的融合识别方法具有计算量大和特征融合困难的问题。针对上述问题，本文提出一种基于多尺度骨架图和局部视觉上下文融合的驾驶员行为识别模型（skeleton-image based behavior recognition network，SIBBR-Net）。SIBBR-Net通过基于多尺度图的图卷积网络和基于局部视觉及注意力机制的卷积神经网络，充分提取运动和外观特征，较好地平衡了模型表征能力和计算量间的关系。基于手部运动的特征双向引导学习策略、自适应特征融合模块和静态特征空间上的辅助损失，使运动和外观特征间互相引导更新并实现自适应融合。最终在 Drive&Act 数据集进行算法测试，SIBBR-Net在动态标签和静态标签条件下的平均正确率分别为 61.78%和 80.42%，每秒浮点运算次数为 25.92G，较最优方法降低了76.96%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于风险场的不同认知次任务下接管风险评估模型 马艳丽, 秦钦, 董方琦, 娄艺苧 2024 (1):  9-17.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.002 摘要 ( 86 )   HTML ( 10 )   PDF(3255KB) ( 124 )   为有效评估不同认知次任务下L3级自动驾驶车辆接管时的风险，开展了驾驶接管风险评估模型研究。设计了城市快速路紧急接管场景并开展不同认知次任务下的驾驶模拟试验。考虑轨迹场、势能场和行为场因素，构建了接管风险评估模型。采用接管风险指数法，验证了所建模型的有效性。结合实测数据，量化不同认知次任务和回避操作类型对接管风险场场强的影响。结果表明：被试者进行接管操作后1~9 s内模型接管风险指数分布情况的M-W检验和K-S检验结果均为p<0.05，说明模型可以有效评估车辆在接管过程中的接管风险。此外，模型接管风险指数的均方根误差均值（0.062）小于碰撞时间倒数的均方根误差均值（0.098），说明模型在表征风险的准确性方面要优于碰撞时间倒数。研究结果可为接管过程中的车辆运行风险评估和避撞设计提供借鉴和参考。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于情境引擎的车载导航交互设计研究 马钧, 柏玥 2024 (1):  18-28.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.003 摘要 ( 99 )   HTML ( 11 )   PDF(4049KB) ( 77 )   针对车载导航模式单一、无法根据情境差异动态改变交互策略导致用户体验不足的问题，本文提出了一种支持根据不同情境自适应车载导航交互策略的情境引擎模型。结合以用户为中心的设计流程（UCD）与情境感知理论，定义了汽车人机交互情境，并通过对典型驾驶用户进行跟车调研，提取关键情境要素，阐述了导航情境下情境引擎模型的自适应交互策略及原理，将用户对不同信息的需求程度映射至交互表现层的详细程度。进行了贴合驾驶员不同需求层级的导航HMI信息框架梳理与组件设计，对两个典型导航使用情境进行了交互界面设计与分析。结果表明，情境引擎能对各驾驶情境下的驾驶员需求进行自适应交互，可为智能座舱驾驶交互体验的优化与研发提供借鉴。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于动作条件交互的高效行人过街意图预测 杨彪, 韦智文, 倪蓉蓉, 王海, 蔡英凤, 杨长春 2024 (1):  29-38.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.004 摘要 ( 87 )   HTML ( 6 )   PDF(4252KB) ( 83 )   城市化的进程不断加速，人车冲突问题已成为现代社会亟待解决的重大难题。复杂交通场景下，行人横穿马路行为导致交通事故频发，准确、实时地预测行人过街意图对避免人车冲突、提高驾驶安全系数和保障行人安全至关重要。本文提出基于动作条件交互的高效行人过街意图预测框架（efficient action-conditioned interaction pedestrian crossing intention anticipation framework，EAIPF）来预测行人过街意图。EAIPF引入行人动作编码模块增强多模态动作模式下的表征能力，挖掘深层骨架上下文信息。同时，引入场景对象交互模块挖掘与对象交互信息，理解交通场景中高级语义线索。最后，意图预测模块融合行人动作特征和对象交互特征，实现行人过街意图的鲁棒预测。所提出的方法在两个公共数据集JAAD和PIE上验证算法性能，准确率分别达到了89%和90%，表明本文方法可以在复杂交通场景下准确预测行人穿越意图。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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共享汽车驾驶员适宜H点和座椅参数实验研究 王军年, 程川泰, 高菲, 付铁军, 任金东 2024 (1):  39-49.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.005 摘要 ( 68 )   HTML ( 5 )   PDF(2676KB) ( 57 )   共享汽车具有车型统一、用户多变且使用频率高的特点，为提升共享汽车使用效率和驾乘体验，研发一种能根据驾驶员特征自动调节舒适坐姿的智能座椅意义重大。本文针对用户座椅调节存在的主观任意性导致的座椅舒适性问题 ，结合共享汽车智能座椅项目，以座椅H点前后位置、H点高低位置、坐垫角和靠背角4个变量为研究因子进行台架实验，分别研究5th、50th和95th百分位驾驶员的座椅舒适性受座椅参数的影响规律。首先，每个研究因子在参考车型范围内均匀选取3个实验水平，采用正交实验表对实验次数进行简化，确定正交实验须进行的组数并进行正交台架实验。实验人员对每组的座椅舒适性进行主观评价，同时通过压力测量仪和数显角度尺测量实验人员的体压分布信息和关节角度信息；其次，通过聚类分析确定了本文采用的以关节角度为客观参数的主客观舒适性评价体系，通过正交实验分析，得出了不同座椅参数对座椅舒适性的影响存在差异的结论，且随着驾驶员百分位的变化，对座椅舒适性造成影响的参数也在发生变化；最后，对正交实验所得数据进行修正拟合，构建了座椅适宜H点位置预测模型和靠背角度预测模型。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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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 2024 (1):  50-60.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.006 摘要 ( 160 )   HTML ( 10 )   PDF(5363KB) ( 167 )   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。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

精选论文

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纯电动汽车电驱动系统故障诊断研究进展 张鹏博, 陈仁祥, 邵毅明, 孙世政, 闫凯波 2024 (1):  61-74.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.007 摘要 ( 179 )   HTML ( 15 )   PDF(1811KB) ( 245 )   为全面梳理纯电动汽车电驱动系统故障诊断的发展现状，明确未来发展趋势，本文首先介绍了纯电动汽车电驱动系统的基本架构、功能及发展历程；然后详细总结了纯电动汽车电驱动系统关键部件的故障类型及原因，分析了纯电动汽车电驱动系统关键部件故障诊断方法的主要研究现状；接着将诊断方法从专家知识驱动、模型驱动、信号驱动和数据驱动4个方面详细综述了纯电动汽车电驱动系统国内外研究进展和发展动态，并针对不同方法的优缺点进行了对比；最后对纯电动汽车电驱动系统故障诊断所面临的问题及发展方向进行了分析和展望，进一步讨论并指出未来纯电动汽车电驱动系统故障诊断研究可以集中在变工况耦合故障诊断、微小故障诊断和前期故障诊断研究、实时在线故障诊断、基于故障诊断的智能运维、未知故障诊断与系统自愈技术等方面。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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面向车载时间敏感网络的流量调度策略及改进算法研究 张旭东, 温雅, 邹渊, 孙文景, 张兆龙, 唐风敏, 刘卫国 2024 (1):  75-83.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.008 摘要 ( 81 )   HTML ( 4 )   PDF(3565KB) ( 66 )   本文面向汽车电子电气架构中的时间敏感网络（TSN）流量调度问题开展研究。针对实际应用需求，提出一种车载TSN网络拓扑建立方法。针对网络中多类型信息流调度问题，提出一种基于时间感知整形器（TAS）机制的流量调度策略并建立相应的数学模型，在降低网络总延时的同时，兼顾高优先级信息流的时间敏感性和低优先级信息流的数据完整性。为解决模型中信息流转发过程复杂导致求解效率不稳定和流量调度方案众多导致寻优困难的问题，提出一种改进的遗传算法（IGA），从设置自适应交叉概率公式、引入禁忌搜索变异、多种群联合3个方面进行了优化。实验结果表明，本文所提出的算法在端到端延时优化方面提升了43.47%，在生成方案稳定性方面提升了76.96%，该算法可得到低延时、高可靠的车载TSN流量调度方案。本文的研究成果为智能网联汽车领域的研究和车载网络通信算法的优化提供了思路。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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融合图像显著性特征的轻量级目标检测算法 马雷, 杨顺清, 王欢欢, 翟家琛, 徐健傲 2024 (1):  84-91.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.009 摘要 ( 81 )   HTML ( 12 )   PDF(4217KB) ( 75 )   针对智能车辆在实际交通环境中面临的目标密集、边缘严重遮挡和前景背景模糊的问题，本文提出了一种融合图像显著性特征的轻量级目标检测算法。首先基于灰度图像提取出显著性特征图，和彩色图像分别输入卷积神经网络。其次采用轻量化模块（ghost model）搭建轻量级融合网络，并使用EIoU优化模型的边框定位损失。在网络后端将非极大值抑制算法进行改进，以此提高网络对同类别遮挡目标的检测准确率。最后在KITTI数据集上进行训练和测试。实验表明，改进后的网络mAP达到92.7%，相比原始网络YOLOv5平均精度提高3.8%，精确率和召回率分别提高3%和6.2%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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馈能式半主动悬架振动自适应最优容错控制 高翔, 张祥, 魏东旭, 牛军川, 贺磊 2024 (1):  92-99.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.010 摘要 ( 82 )   HTML ( 8 )   PDF(2143KB) ( 84 )   为有效抑制馈能式半主动悬架在不确定因素下的振动，建立悬架机电耦合动力学模型，研究悬架能量转换效率随电参数的变化规律；推导自适应最优容错控制增益，分别在时域和频域中研究悬架的隔振能力；通过构建Lyapunov方程，建立悬架自适应最优容错控制策略的鲁棒性能指标，研究关键参数对鲁棒性能指标的影响规律。研究结果表明：电参数对悬架能量转换效率影响显著，悬架在第2阶固有频率处能量转换效率较高；所提出的自适应最优容错控制策略能够在时域和频域有效抑制振动，其隔振能力明显优于被动控制和自供能模式，控制策略鲁棒性指标受发电模块电感和永磁体外径变化的影响最为显著。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于KFESO的四轮主动转向积分滑模控制 邓斌, 李维汉, 吴迪, 张冰战, 赵韩 2024 (1):  100-108.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.011 摘要 ( 69 )   HTML ( 3 )   PDF(3612KB) ( 77 )   为消除参数不确定和外部不确定扰动对四轮转向车辆操纵稳定性的影响，提出了一种基于卡尔曼扩张状态观测器的四轮主动转向非线性积分滑模控制（KFESO-ISMC）方法。首先设计了一种卡尔曼扩张状态观测器（KFESO），实现了车辆状态观测以及外部扰动估计，克服了传统卡尔曼滤波算法对模型参数精度的依赖的缺点。其次为降低外部扰动引起的车辆状态的跟踪误差，将KFESO观测的系统总扰动补偿到控制输入；并为实现全局鲁棒控制和抑制积分饱和现象，设计了四轮主动转向非线性积分滑模控制方法。最后，硬件在环试验结果表明：在存在内外部不确定扰动情况下，KFESO观测器具有较高的观测精度；在四轮主动转向操纵稳定性的控制方面，KFESO-ISMC方法相比LQR和ISMC方法具优良的抗扰性能。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于电动汽车制动安全检测的短时工况及方法研究 焦志鹏, 马建, 赵轩, 张凯, 孟德安, 韩琪, 张昭 2024 (1):  109-119.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.012 摘要 ( 65 )   HTML ( 1 )   PDF(6266KB) ( 77 )   常规的制动安全检测通常采用长时间、极端工况，但可能会失去准确的工作范围。针对这一不足，首先提出一种踏板稳定模式的短时工况试验方法，该方法结合了现有的测试标准，并不限于单一的极端制动模式，而是可以考虑电动汽车的快速稳态运行。在此基础上，基于机器学习对运行片段回归并通过连续拼接构建短时工况。利用短时工况提出一种改进的制动安全检测方法，该方法通过主成分分析对制动片段的特征参数进行降维，同时根据特征参数计算制动片段的重复性距离判断安全隐患。最后，通过在测试台架上跟随短时工况，验证所提出的短时工况和制动安全检测方法的有效性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于FFLD分析的汽车在极限凹坑路面工况下车身结构失效CAE新方法研究 卢晓, 汪隋 2024 (1):  120-127.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.013 摘要 ( 69 )   HTML ( 2 )   PDF(5314KB) ( 49 )   在车身前期设计阶段，为了考核车辆在极限坑洼路面的冲击下对车身结构的影响，根据通用全球相关方坑道路试验标准，本文针对极限冲击的方坑#3路面，以某车型在方坑#3路试中出现了车身结构失效的问题为研究对象，找出了传统钣金失效准则CAE方法的不足，不能复现出试验失效的问题，进而通过大量料片试验建立了断裂成形极限图（fracture forming limit diagram，FFLD），来作为钣金失效准则的CAE新方法。随后基于该CAE新方法，通过车辆动力学科计算的方坑#3虚拟路谱作为载荷输入，对车身结构进行有限元仿真分析，成功复现了试验失效。根据CAE新方法分析的结果，对车身结构进行改进，最终通过了方坑#3路试验证，且试验和CAE仿真结果对标具有良好的一致性。证明了基于该方法，可以在车身开发前期阶段，准确预测出钣金在复杂变形条件下的真实破坏情况，从而减少了后期试验中出现的车身结构失效的风险。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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电动汽车BMS从控板热分析及散热优化 原江鑫, 何莉萍, 李耀东, 李罡 2024 (1):  128-138.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.014 摘要 ( 89 )   HTML ( 4 )   PDF(5393KB) ( 104 )   针对电动汽车电池管理系统从控板服役过程中因温度过高和不均影响整车动力性、安全性问题，本文基于CFD理论，采用Icepak软件建立并验证了某商用BMS从控板热分析模型。首次在车载服役条件下，基于热分析模型开展了温度场分析和热均匀性优化研究。BMS从控板热仿真分析表明，均衡模块及供电模块因局部积热温度均超过BMS的设计温度限值60 ℃，整个BMS从控板最大温差为21.0 ℃。为此，进一步开展了BMS从控板散热路径分析，并通过改变均衡电阻间距、布局、PCB基材以及增设导热硅胶垫进行散热优化设计。提高了BMS从控板的散热能力，使BMS从控板的最高温度控制在设计规定值60 ℃以下，同时整个电路板的温差降为6.9 ℃，提高了BMS从控板在实际车载服役条件下的安全性和可靠性，可望为BMS从控板热设计与优化提供理论方法。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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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 2024 (1):  139-150.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.015 摘要 ( 99 )   HTML ( 9 )   PDF(3633KB) ( 180 )   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。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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重型柴油车实际道路NO x 排放分析方法研究 吕立群, 徐龙, 尹航, 杨杨, 葛蕴珊 2024 (1):  151-160.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.016 摘要 ( 54 )   HTML ( 4 )   PDF(3723KB) ( 92 )   利用PEMS对6辆典型国六重型柴油车开展实际道路排放测试，基于功基窗口法（中国和欧盟）、NTE法（美国EPA）和3B-MAW法（美国CARB）研究了重型柴油车实际道路NO x 排放特性，探讨了不同分析方法的特点及适用性。结果表明：基于功基窗口法的NO x 排放结果符合中国和欧盟的监管要求，但基于NTE法和3B-MAW法的NO x 排放合规性具有不确定性。NO x 排放数据利用率低导致NTE法无法有效分析实际道路NO x 排放，3B-MAW法对NO x 排放分类管理值得借鉴。冷起动NO x 排放占PEMS试验的47.3%~80.7%，重型柴油车冷起动NO x 排放应被重视。然而目前中国、欧盟和美国的重型车实际道路NO x 排放分析方法均无法有效评估冷起动NO x 排放。因此，下阶段排放法规对冷起动NO x 排放的监管应当提出相应测试循环、分析方法和排放限值，切实降低重型柴油车NO x 实际排放。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于多维关联规则的车辆故障码解耦方法研究 胡杰, 卿海华, 魏敏, 耿黄政, 张潇, 陈林 2024 (1):  161-169.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.017 摘要 ( 44 )   HTML ( 0 )   PDF(3310KB) ( 56 )   本文提出一种针对车辆复杂耦合故障的故障码（DTC）解耦方法。首先由车辆故障自诊断原理及故障信号传播过程分析故障码的复杂关联性，结合关联规则技术挖掘故障码间强关联关系，并定义故障码多维关联规则；其次由故障码数据集特征，改进适用于故障码多维关联规则挖掘的FP-Growth算法；最后由多维关联规则构建故障码关联知识图谱，结合图论实现复杂故障码解耦。结果表明，该方法能有效降低故障码的数量及复杂度，提升基于故障码检修故障的效率。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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基于图网络的汽车零部件应力场快速预测方法研究 高泽, 楚遵康, 石稼晟, 林滏, 饶卫雄, 余海燕 2024 (1):  170-178.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.018 摘要 ( 50 )   HTML ( 0 )   PDF(3582KB) ( 60 )   有限元分析作为一种重要的计算机辅助工程技术，在汽车零部件开发中起着极为重要的作用，但是在分析复杂问题时耗时长，影响开发周期。为此，本文提出了一种以有限元仿真提供样本数据、以图网络技术建立有限元输入与输出间的映射关系的神经网络方法，将该图网络方法应用于座椅骨架总成的应力场预测。该预测方法中采用图节点和图边模拟了有限元模型中节点间的连接关系，由此表达有限元模型中单元之间的拓扑关系，并将预测结果与有限元仿真结果进行了对比。结果表明该方法能准确预测座椅骨架总成的最大应力及其出现的位置，对应力分布一致性均有较好的预测能力，且计算速度比相应有限元求解度快3个数量级以上。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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精密铸铝件一体化设计及在车身轻量化中的应用 谷先广, 陈红林, 俞陆新, 张代胜 2024 (1):  179-186.  doi: 10.19562/j.chinasae.qcgc.2024.01.019 摘要 ( 114 )   HTML ( 16 )   PDF(3006KB) ( 143 )   铝合金一体化精密铸造技术是实现汽车轻量化的重要方式之一。本文首先采用轻质铝合金材料、熔模真空吸铸工艺以及拓扑优化对白车身前副车架及仪表板横梁进行“材料-工艺-结构”一体化设计；其次对比一体化铝合金结构件的质量、研发成本、研制周期，较原钢制件大幅度降低；最后对加装一体化精密铸铝件的白车身进行刚度与模态的有限元仿真分析及台架试验。结果表明，一体化设计后，前副车架及仪表板横梁分别轻量36.6%、30.8%，同时白车身性能均满足设计要求。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标