智能车辆前方车辆探测及安全车距控制方法的研究

《智能车辆前方车辆探测及安全车距控制方法的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要摘要论文题目:智能车辆前方车辆探测及安全车距控制方法的研究专业:载运工具运用工程指导教师:王荣本教授智能车辆(IntelligentVehicle,IV)是车辆工程领域的研究前沿，体现了车辆工程、人工智能、自动控制、计算机等多学科领域理论技术的交叉与综合，是未来车辆发展的趋势。而安全保障技术是其中必不可少和十分重要的组成部分。行驶安全是汽车交通发展的永恒主题，随着汽车保有量的迅速增加，公路上的交通事故，特别是恶性交通事故(如高速公路上的连续追尾碰撞)发生率居高不下，交通安全问题日益突出。美、欧、日等西方发达国家己经抢先一步，在智能车辆安全保障以及汽车

2、安全辅助驾驶技术的研究方面相继投入大量人力、物力，取得了许多有价值的研究成果，如自适应巡航控制(AdaptiveCruiseControl,ACC)或智能巡航控制(IntelligentCruiseControl,ICC)系统、防碰撞系统(CollisionAvoidanceSystem,CAS)以及汽车队列(Platoon)等，并产生了明显的社会和经济效益。而我国目前在智能车辆领域的研究主要集中于路径识别、自动转向等自主导航技术，对智能车辆安全保障技术还没有进行系统的研究开发。本文立足于我国的汽车交通现状和技术条件，从车辆主动安全性的角度出发，在智能车

3、辆的安全保障技术领域进行了一些积极有益的探索。本文主要针对由自主式智能车辆(本车)与常规车辆(前车)组成的车距控制系统，以吉林大学(原吉林工业大学)智能车辆课题组(JLUIVResearchGroup)自行研制开发的JUTIV-11型智能模型车为试验研究平台，致力于前方车辆信息获取和安全车距控制方法的研究。1.前方车辆信息获取是进行安全车距控制的前提。本文以机器视觉和激光雷达作为前方车辆探测传感器，以信息融合为技术手段，进行前方车辆目标检测以及前方车距测量，具体如下:(1)基于传感器决策融合的前方车辆检测。.在充分考虑前方车辆先验特征模型的基础上，建立了

4、一种基于机器视觉、模型驱动的完整的前方车辆目标检测方法，步骤如下首先基于目标的边界及吉林人学博士学位论文灰度信息墒等特征对目标进行初步探测，建立目标感兴趣区;基于前方车辆的灰度对称特征进行目标确认，提出了一种新的对称性测度，用于定量描述目标叫的对称程度，并利用该对称性测度检测出车辆的对称轴;在图像序列中，利用线性预测方法对目标进行跟踪。.在对激光雷达所成水平方向的一维距离图像预处理的基础上，根据目标在图像中的特征，利用距离图像分割和区域生长技术，进行前方车辆目标检测。.为提高目标检测的可靠性，建立了基于最小风险Bayes原理的分布式目标检测决策信息融合方

5、法，对来自机器视觉和激光雷达的局部检测结果，在融合中心进行融合，得到目标检测的全局判决结果。针对先验概率和代价函数不易获得的问题，对上述算法进行改进，建立了基于模糊先验概率和代价函数的护Bayes融合判决方法。试验结果表明上述的基于决策信息融合的前方车辆检测方法是有效的。(2)基于传感器数据融合的前方车距测量。.在分析摄像机几何特征的基础上，建立了基于单目机器视觉和摄像机内部参数的前方车距测量模型，该方法仅需要离线状态下对摄像机内部参数进行标定，从而为车载情况下的实时测距提供了一种简单有效的新方法。.建立了距离滤波的状态空间数学模型，提出了一种新的基于K

6、alman滤波原理的距离数据融合估计方法，推导出融合估计的递推公式，对来自机器视10觉和激光雷达的距离数据进行融合估计，以减少距离数据的噪声，提高其可靠,胜与准确性。该数据融合估计方法具有创新意义，对其它领域的传感器数据融合具有一定的借鉴作用。2.安全车距控制是前方车辆信息获取的目的。本文中，安全车距控制系统设计包括系统数学模型的建立和控制器设计两步，具体如下:(1)安全车距控制系统数学模型的建立。.对几种安全车距的确定原则进行了分析比较，选择恒时距原则用于本文的安全车距控制系统设计。恒时距原则在保证车辆安全行驶的同时，亦可适当-!兼顾道路通行能力。.理

7、论和试验分析表明，调速系统的工作特性对稳定的安全车距控制至关重要。本文尝试通过试验及应用系统辨识方法建立起JUTIV-11调速系统的数学模型。仿真分析和试验验证表明，系统辨识有关理论与方法的应用是成功的，所得调速系统的数学模型正确，可应用于实际的车距控制。.以自主式智能车辆与常规车辆组成的车距控制系统为研究对象，进行车距控制机理的动力学分析，得出基于恒时距安全原则的车距控制动力学方程，r一“一摘要并结合本车调速系统模型的辨识结果，建立了以距离偏差、速度偏差和本车加速度为状态变量的安全车距控制系统数学模型。(2)最优安全车距控制器的设计。.运用现代控制理论

8、中的线性二次型最优控制器设计方案，设计了最优安全车距控制器。仿真分析与试验结果表