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车辆弯道安全辅助驾驶控制系统设计

黄晓慧  
【摘要】:随着公路通车里程和汽车保有量的持续增长,交通安全问题也面临着严峻挑战。为预防和减少道路交通事故的发生,汽车安全辅助驾驶技术得到广泛关注,成为汽车主动安全领域的研究热点与技术前沿。弯道是公路载体中的常见线形,相比其他直线路段,其线形设计更复杂。汽车在弯道行驶时易发生车道偏离、车辆碰撞或因车速过高而发生侧滑侧翻等危险,使弯道成为交通事故的多发路段。 针对汽车主动安全性以及公路整体安全水平的提高,国内外就安全辅助驾驶技术展开了深入研究,有技术突破也有科研瓶颈。本文针对车辆在弯道路段发生交通事故的主要形态,以我国公路路线设计规范为基础,设计了车辆弯道安全辅助驾驶控制系统,主要包括车辆防侧滑侧翻自动控制系统和车辆弯道安全辅助换道控制器。这对解决相关交通安全问题有一定的理论意义和实际价值。 本文研究了基于视觉的弯道车道线识别方法,在准确识别弯道边界、判断道路弯曲方向的同时实时获取当前弯道的曲率半径。在此基础上,设计了车辆弯道安全辅助驾驶控制系统。其中,为预防侧面碰撞和翻车,设计了车辆防侧滑侧翻控制系统,包括位姿控制器和力矩控制器。它根据前方弯道的实时曲率信息,计算车辆不发生侧滑侧翻的临界安全车速,对车辆当前的安全状态做出综合分析和判断,在有安全隐患的状况下实现安全车速控制以及弯道车道保持。同时,为避免正面碰撞,设计了车辆弯道安全辅助换道控制器。它规划了一种适用于弯道的车辆换道运动轨迹,通过虚拟速度矢量建立了车辆运动学和动力学的关系,研究了基于双闭环控制结构的轨迹跟踪控制方法。利用VC平台针对一段高速公路弯道视频实现了弯道车道线的检测,保存实验获取的曲率半径数据,而Matlab/Simulink则采用上述数据,通过仿真试验验证了车辆在当前弯道路段行驶时有效避免了侧滑侧翻等危险,且实现了车辆在弯路上的安全辅助换道行为,同时验证了本文设计的车辆弯道安全辅助驾驶控制系统的可行性


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