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面向汽车主动防撞预警系统的虚警与漏警抑制研究

蒋林艳  
【摘要】:随着人们对汽车安全性的要求提高,汽车安全方面的研究逐渐从被动安全发展到主动安全,其中汽车主动防撞预警系统得到了较快的发展。汽车主动防撞预警系统可以在事故发生前给驾驶员发送报警信号,让驾驶员好提前一段时间采取措施来避免交通事故的发生。如果驾驶员反应迟钝,则会自动减速或者制动以保证行车安全。 本文结合吉林省科技厅科技发展计划“汽车主动防撞预警系统的研究开发”,针对目前汽车主动防撞预警系统的虚警与漏警现象,进行了虚警与漏警抑制策略的相关研究,主要的研究内容和得出的结论如下所述: 首先对汽车主动防撞预警系统的国内外研究现状进行了比较分析,指出国内相关研究存在目标识别、威胁目标判别和硬件开发等制约因素,并拟从抑制虚警与漏警现象出发,确定了本文的研究内容,并据此制定了技术路线。 其次对基于电磁散射和基于雷达测量的雷达目标截面积(RCS)基础理论进行阐述,初步比较分析了精确求解和近似求解两种RCS求解方法,确定本文采用近似求解方法来求解目标RCS;针对汽车类超电大尺寸物体RCS的特点,选取适用于大面元物理光学法的Feko三维全波电磁仿真软件作为本文仿真分析工具,并以A0级乘用车、A级乘用车、B级乘用车、SUV乘用车、小型客车、中型客车、大型客车、小型货车和大型货车等九种典型车型进行RCS的求解计算,并根据计算结果典型车型依据RCS值大小将划分为a、b、c、d四种类型,从而完成了汽车的分类研究,为汽车主动防撞预警系统的安全车距研究提供了技术前提。 接着对汽车的制动过程进行了理论分析,建立了自车的制动距离模型,同时根据国家标准对各类汽车的制动系的要求,对目标车辆的制动距离做出预测,建立了目标车辆的制动距离模型,进而结合基于RCS的分类判别方法建立了抑制虚警与漏警的安全车距模型,并根据自车减速度的不同将安全车距细分为三类;其次对自车变道和前车变道的直道行驶工况、匀曲率行驶和变曲率行驶的弯道行驶工况、上坡与下坡的坡道行驶工况等特殊行驶工况的虚警与漏警的现象进行了相关分析,并结合汽车特殊行驶工况判断方法的探讨,对汽车特殊行驶工况下虚警与漏警的抑制方法展开研究;最后提出了虚警与漏警的抑制策略,制定了目标威胁性的判别流程,为威胁目标的准确判别和降低虚警率与漏警率提供理论指导。 然后进行了汽车主动防撞预警系统软硬件的研究与设计。一方面阐述了汽车主动防撞预警系统硬件的组成及工作原理,确定了系统的硬件方案,结合本文研究的需求,提出采用英飞凌TriCore架构新型32位DSP微控制器TC1724处理器作为汽车主动防撞预警系统ECU芯片,并完成了晶振电路、复位电路、Eeprom电路、电源电路和CAN通讯接口电路等硬件电路的设计;另一方面采用模块化的方法,进行了系统软件的设计,将汽车主动防撞预警系统软件划分为任务控制模块、初始化和自检模块、控制输出波形模块、信号处理模块、数据分析模块、报警制动模块、通讯模块和故障诊断模块等8个功能模块,并使用英飞凌程序开发软件Dave和Tasking软件分别完成了各个模块的软件开发,为后续研究奠定软硬件支持。 最后根据不同汽车类型的安全车距模型,利用Matlab/Simulink软件建立了抑制虚警与漏警的安全车距模型和虚警与漏警抑制策略模型,并利用所构建的模型,分别对汽车直道行驶、弯道行驶、上坡行驶、下坡行驶等特殊行驶工况进行了仿真分析,研究不同工况下车间距离和安全距离、目标的威胁性和潜在威胁性的关系,仿真结果表明了利用RCS进行汽车抑制虚警与漏警的可行性,并验证了虚警与漏警抑制策略的有效性和合理性。 本文的研究对于有效抑制汽车主动防撞预警系统在特殊行驶工况中的虚警与漏警现象有一定的理论与参考意义,对于推广汽车主动防撞预警系统有一定的应用价值,并为汽车主动防撞预警系统的进一步深入研究指明了方向。


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