汽车智能防碰撞系统的建模分析与应用研究

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1、汽车智能防碰撞系统的建模分析与应用研究申请书正文1、项目研究意义本项目以提高汽车的主动安全性为出发点，是汽车智能制动系统的关键技术，是一项集工程科学、信息科学和自动化技术于一体的光机电一体化研究项目。主要研究内容包括基于汽车特性和交通状况的车辆安全信息的获取，对处于追尾行驶状态的本车与前车的各种运动学随机特征参数如车辆与障碍物间的相对速度、制动系统反应时间等进行模型化的统计、界定和参数识别，建立相对精确而又实用的汽车安全距离评判模型、处理准则和模糊控制方法，提出车辆防追尾碰撞系统的基本构成、分析方法和设计理论，其成果对

2、于降低我国高速公路交通事故的发生、促进民族汽车工业和运输业的发展具有重大意义。本项目属于浙江省实现可持续发展所需解决的关键科技问题。在《浙江省“十五”基础性研究发展计划》的第四款《优先发展领域》中，第四项为“信息科学与自动化”，其下的第3子项为“自动化及相关技术的基础性研究”，内容包括：复杂过程的实时控制与优化管理、先进制造技术与装备自动化、自动化在农业、交通、经济等领域的应用基础研究；其下的第4子项为“光机电一体化的基础性研究”，内容包括：光机电一体化产品的设计平台技术；光机电多媒介集成技术与系统；微小尺度光机电器件

3、与系统等。本项目从应用范围看是自动化在交通经济等领域的应用基础研究，从技术成分看是典型的光机电一体化产品设计技术，因此，本项目对促进和带动浙江省经济、交通和科技的持续发展有着非常积极的作用和影响。另外，从行业角度看，随着社会的进步、经济的发展，公路运输在整个交通运输系统中所站的比例得到了快速的提高，但与此同时，公路交通事故却成为导致人类非正常伤亡的主要原因，我国更是交通事故最严重的国家之一：从1985年到1994年的10年间，事故数量和死亡人数分别增加了27%和62%，1995年已达到了27200起和71000多人[1

4、0]。尤其是近几年来，随着经济的发展与科学技术的进步，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶人员非专业化的趋势，交通事故更加频繁，全世界每年死于道路交通事故的人数估计超过50万人，伤1000万人以上[11]。分析大量交通事故实例表明，能见度差、疲劳或酒后驾驶、驾驶员处置不当和制动系统失效是引起交通事故的主要原因，如今年3月在江苏省高速公路上发生的40多辆汽车互相碰撞事故和今年5月3日上午在京津塘高速公路武清段发生数十辆车连续相撞的恶性交通事故等。由此可见，在“驾驶员—车辆—环境”这个闭环系统中，驾驶员是最薄弱的一环

5、，所以，汽车安全性研究已经不仅仅是个技术问题，在某种程度上也是一个重要的社会问题。实际上，汽车安全性可分为主动安全性和被动安全性。主动安全性是指通过提高汽车的性能、质量和功能，以避免或减少交通事故的发生；被动安全性是指在车辆发生事故后，如何尽量减少人员的伤亡。汽车的主动安全性因其定位在放患于未然，因此对于减少交通事故、人员伤亡和经济损失具有重大意义。而研究解决上述原因的汽车智能防碰撞系统已成为汽车主动安全性的前沿课题，也是实现无人驾驶汽车的关键技术之一，实际上它也是一种辅助驾驶系统，具有自动监测车与障碍物距离、跟踪显示

6、本车速度，在危险条件下，能发出声音报警，紧急时刻，还具有减速刹车的功能。因此，本系统在保护驾乘人员安全，防止因司机疏忽大意、天气能见度低的情况下造成车辆事故具有重大的意义。再从我国和浙江省的经济发展来看，汽车工业是国民经济的支柱产业，市场竞争十分激烈，尤其是我国加入WTO后，洋轿车充斥我国汽车市场（2002年的轿车配额为80亿美元，是2001年17亿美元的4倍多），而且我国轿车企业的利润除上海大众汽车公司外目前均在5%以下。因此，处于起步阶段的我国轿车工业已面临生存危机，只有不断创新，提高性能和质量，在技术含量和新产品

7、研发上积极赶超世界先进水平，才能谋求实现民族汽车工业的跨越式发展。2、项目研究目标及与申请者研究工作长期目标的关系本项目是提高汽车主动安全性的前沿课题，也是汽车智能制动系统的关键技术，其研究目标是为实现车辆制动系统的自动化和车辆驾驶系统的智能化而完成理论建模工作，并为该模型设计计算机仿真模拟系统，为最后研制实用的防碰撞产品奠定良好的应用研究基础。实际上，有关资料表明，将驾驶员从“人—车—环境”系统中解放出来，可大大缩短驾驶员的反应时间，从而降低事故率[7]，如在事故发生前，“驾驶员—车辆”系统的总反应时间缩短0.5s，

8、则60%的追尾碰撞可以防止，而这个反应时间若能缩短1s，则约有90%的追尾碰撞可避免。汽车智能防碰撞系统就是为此目标而设计的。申请者长期从事车辆工程学科的教学与科研工作，对汽车底盘各总成系统有较深入的研究和认识，而对复杂机械系统安全性、可靠性的研究是申请者长期稳定的研究目标，因此，本项目的研究也是申请者长期研究工作的一个组成部分。