基于轨迹分析的自适应巡航系统目标识别方法研究

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1、———————————————————————————————基于轨迹分析的自适应巡航系统目标识别方法研究———————————————————————————————ResearchonTargetObjectSelectionforACCSystemBasedonAnalysisofVehicleTrajectories作者姓名：耿石峰领域（方向）：汽车电子控制理论与设计指导教师：吴坚副教授类别：车辆工程答辩日期：2015年5月24日摘要基于轨迹分析的自适应巡航系统目标识别方法研究自适应巡航系统的开发使得驾驶员的部分操作第一次可以由自动化系统完成，除定速巡航系统的功

2、能外，自适应巡航系统能够通过前置车载雷达获得的环境信息识别是否存在有效目标，并能和目标车辆保持一定距离，是一个兼顾安全性和舒适性的电子控制系统。除驾驶员使用率问题和制造成本问题，有效目标识别是自适应巡航系统的另一个讨论热点。鉴于车辆的行驶轨迹随路径曲率的变化而变化、前方车辆和主车常常处于曲率不同的位置，便需要系统对前方的路径曲率做出预测，以便确定车载雷达识别的车辆中是否存在有效车辆、哪一辆是有效车辆，而每个驾驶员的不确定性操作又给这些判断带来了困难。关于曲率的预测已有一些较完整的方法，方法中一般认为在前方车辆的轨迹中包含着前方路径信息，关键是采取哪些数学方法将其提取出来

3、，也有一些方法提出应对前方车辆驾驶员的操作（尤其是换道和出入弯道操作）加以区分，以便更准确的预测前方曲率。本文提出的目标识别方法认为应更多的通过前方车辆的轨迹和主车轨迹数据分析各驾驶员的驾驶行为，对驾驶行为分类，不同驾驶行为的车辆轨迹数据对应不同的数据处理方法，进而精确的对前方道路做出预测。为此本文定义了三种基本的行驶状态，即在直线状态（inS）、在弯道状态（onC）及换道状态（inL），行驶状态的识别被设计为预判断和判断两个步骤：预判断过程通过分析主车和前方车辆轨迹的横向偏移趋势，将轨迹分为“有主动转向”和“无主动转向”两类，即快速判断车辆是否有进、出弯道或换道的可能

4、性，对于“有主动转向”的，状态识别的第二个步骤将使用统计学的方法将其进一步分类，其中主要采用了曲线拟合和了配对t检验的方法。此外，这些方法以本文在第2章中提出的基础坐标系为基础，此坐标的更新规则能保证坐标系依据不同情况间隙性更新，消除累积误差，便于判断行驶状态。在确定了各车（主车和前方车辆）的行驶状态后，本文介绍了根据不同行驶状态推导曲率的具体计算公式和记录方法，当有不止一辆前方车辆时，采用曲率I加权方法优化曲率，在有曲率缺失的路段，采用特定的预测公式。道路曲率计算的目的是计算车间方位，即某辆前车和主车预测位置（同该前车并行时）的侧向距离、两车间沿公路方向的距离（而非雷

5、达侦测的相对距离），本文也对这部分的计算方法给出了详细介绍。本文在第4章介绍了针对此目标识别算法的仿真验证方法和部分仿真结果。仿真采用了单驾驶员在环的形式，并使用了Carsim、Simulink和半实物测试系统dSPACESimulator等软硬件工具完成了驾驶员输入采集、交通环境模拟、动力学仿真、目标识别算法仿真、雷达仿真等工作，此方法能保证对同一交通车轨迹的反复分析。仿真结果表明，本研究提出的基于轨迹分析的自适应巡航系统目标识别方法在原理和计算方法上思路正确，计算精度可满足自适应巡航系统在一般工况下的要求。关键词：自适应巡航系统，目标识别，轨迹分析，行驶状态，曲率I

6、IAbstractResearchonTargetObjectSelectionforACCSystemBasedonAnalysisofVehicleTrajectoriesThedevelopmentofACC(AdaptiveCruiseControl)firsttimemadeitpossiblethatpartofdrivers‟operationcouldbefulfilledbyanautomaticsystem.ApartfromfunctionsofconventionalCruiseControl,ACCcouldrecognizeifthereex

7、istsavalidtargetvehicleviaenvironmentalinformationcapturedbyfrontalradar,andcouldalsokeepacertaindistancetothetargetvehicle,whichmakesitanelectronicsystemofbothsafetyandcomfort.Besidestheutilizationrateandthecostproblem,targetselectionisaspecialchallengeofACCsystem.Sincet