基于蒙特卡洛方法的汽车防撞预警系统研究

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1、中国海洋大学硕士学位论文年使用量已超过5万套。这些防碰撞报警大都基于雷达的预警。现在美国每年能够销售1000套以上的防碰撞报警系统。防碰撞报警系统带来的经济效益明显，数据表明，通常一个小事故会造成2000美元的损失，大事故则要造成lO万美元以上的损失。而装有防碰撞报警系统的汽车，由于事故的减少，可以很快收回2000美元一套的投资【51。1998年美国的IVI(ImelligentVehicleInitiative)计划与通用公司合作，发展自动碰撞预警／防止系统并开发相关的试验测试系统[9,15】。90年代以来，日本的各大汽车生产厂商均参与了运输省提出的称为先进安全汽车ASV(Advance

2、dSafetyVehicle)的计划。日本在制定未来汽车发展计划中也明确地把开发更复杂的智能汽车和安全驾驶支持系统作为交通安全的关键技术之一。1995年，丰田汽车公司研制了主动防撞安全系统：三菱和日立公司在毫米波雷达测量技术方面也做了大量的研究。同本的Smartway智能公路计划提出，要在车辆上采用诸如车道保持、十字路口防撞、行人避让和车距保持等车辆主动安全技术。欧洲代理基金也支持纵向和侧向防碰撞技术研究f15】。90年代中期，我国以清华大学、长安大学和重庆大学等为代表的科研院所开始致力于汽车防撞预警／控制系统的研究。与国外机构的高投入、系统性的研发相比，国内的研发目前还只着眼于安全性考虑

3、，所能实现的功能相对单一，研制水平仍然较低，还处于实验阶段。总的来说我国在汽车防撞预警系统上的研究起步比较晚，和国际上有较大差距。尽管世界各大国都致力于开发安全可靠的汽车防撞预警系统，但是真正投入市场的实用性防撞预警装置远远不能满足市场的需要。要理想地降低交通事故率还是一个漫长的过程，需要全世界的努力。大力研制汽车防撞预警系统等主动安全驾驶辅助装置，对解决交通安全、提高运输能力、降低恶性交通事故发生率、减少生命财产损失及提高社会经济效益来说具有极大的现实意义和广阔的应用前景，所以研制更可靠更安全的汽车防撞预警系统是一件具有全球意义和迫在眉睫的事情。1．4本文主要内容，本文以山东省博士基金项

4、目“复杂动态环境下的智能车辆安全辅助驾驶”(编号：2005BS01009)为背，研究了安全辅助驾驶的核心内容：汽车防撞4媾子蒙特卡洛方法的汽车防撞颅警系统研究预警系统。当前在安全辅助驾驶领域探讨较多的是高速公路环境下的横向和纵向保持间距、防追尾碰撞等课题。相对而富，高速公路的环境是比较理想和规则的。本项目旨在研究市区复杂行车环境下的安全辅助驾驶问题，将移动机器人领域的研究热点SLAM(SimultaneousLocalizationAndMapping，同时定位与地图构建)方法与车辆安全辅助驾驶相结合，把安全辅助驾驶的研究拓展到复杂动态环境。本文建立了基于时间的安全模型，利膈蒙特卡洛方法计

5、算碰撞概率，通过预警机制确定汽车安全级别达到预警的目的，并把把安全辅助驾驶的研究拓展到复杂动态环境即市区复杂行车环境中，这是本项目的创新之处。本文主要研究内容：(1)智能车实验平台的搭建。结合市区复杂行车环境特点，探讨各种车载传感器的优缺点，选择合适的车载传感器及其具体型号，设计电控系统，搭建了用于研究汽车防撞预警系统的智能车实验平台。(2)预警机制的确定。通过研究驾驶员驾驶雩亍为特点建立了基于时闻的安全模型：结合防撞预警系统功能要求，定义了汽车防撞预警系统安全警报级别，分别建立了针对行人、汽车和静止障碍物的概率一警报级的预警图。(3)基于蒙特卡洛方法的碰撞概率诗算。分绥了蒙特卡洛方法，并

6、对传统蒙特卡洛方法进行改进，将蒙特卡洛方法用于碰撞概率计算。(4)仿真和实验。透过matlab仿真汽车防撞预警系统的工{乍原理，并比较不同的蒙特卡洛方法计算碰撞概率的计算速度，验证汽车防撞预警系统的实时性。最焉在智能车实验平台上验证汽车防撞预警系统的功能。摧十蒙特卡洛方法的汽下防掩颅警系统研究2智能车实验平台的搭建市区复杂环境的行车特点决定了汽车防撞预警系统的性能指标，以及所需的传感器系统。系统功能实现的基础是本车和障碍物等的运动参数的准确测量。采用多传感器融合是汽车防撞预警系统的发展趋势[21】。选择了合适的车载传感器就可以搭建用于研究汽车防撞预警系统的智能车实验平台。2．1汽车防撞预警

7、系统的参数测量要求2．1．1市区复杂环境行车特点由于环境的复杂性和行人的不可预见性，给汽车防撞预警系统的设计带来了很大的难度。研究各种碰撞事故和访问驾驶员和事故目击者后发现，市区复杂环境下运行的汽车经常低速运行，并且暴露在大量的类型不同的障碍物当中，发生的碰撞要比高速公路上发生的碰撞事故复杂的多。不但事故发生的数量多，而且危险性也很高[21-23J。经过分析发现在市区复杂环境内行驶的汽车及其涉及的事故存在以下问题：。④许