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汇报人：

2024-01-10

基于主动变道策略的汽车紧急避障系统研究

目录

引言

主动变道策略原理及关键技术

紧急避障系统架构设计

基于主动变道策略的紧急避障算法研究

实验验证与结果分析

结论与展望

引言

随着汽车保有量不断增长，交通事故频发成为亟待解决的问题。紧急避障系统能够在关键时刻避免或减少事故发生，对于提高道路交通安全具有重要意义。

交通安全问题

随着汽车智能化技术的不断发展，紧急避障系统作为自动驾驶技术的重要组成部分，对于实现汽车智能化、提高行车安全性具有重要作用。

智能化发展需求

紧急避障系统具有巨大的市场潜力，随着消费者对汽车安全性能要求的不断提高，该系统将成为汽车市场的新增长点。

市场前景广阔

国外研究现状

国外在紧急避障系统研究方面起步较早，已经形成了较为成熟的技术体系，并在部分高端车型上实现了商业化应用。相关研究主要集中在控制算法、传感器技术、系统集成等方面。

国内研究现状

国内在紧急避障系统研究方面相对较晚，但近年来发展迅速。国内高校、科研机构和汽车企业纷纷开展相关研究，取得了一系列重要成果。然而，与国外先进水平相比，国内在系统集成、控制精度等方面仍存在一定差距。

发展趋势

未来紧急避障系统将朝着更高精度、更快响应速度、更智能化方向发展。同时，随着5G、人工智能等新技术的不断应用，紧急避障系统有望实现与其他智能交通系统的协同工作，进一步提高道路交通安全水平。

研究内容

本研究旨在开发一种基于主动变道策略的汽车紧急避障系统。主要研究内容包括：分析紧急避障系统的需求和工作原理；设计主动变道策略及其控制算法；搭建实验平台，对所设计的系统进行测试和验证。

研究方法

本研究将采用理论分析、仿真模拟和实验验证相结合的方法进行研究。首先通过理论分析，建立紧急避障系统的数学模型；然后利用仿真软件对所设计的主动变道策略进行模拟分析；最后搭建实验平台，对实际车辆进行测试和验证。

主动变道策略原理及关键技术

STEP01

STEP02

STEP03

控制器设计

采用先进的控制算法，如模型预测控制（MPC）或深度学习控制，实现车辆的精确控制。

执行器选择

选用高性能的电动助力转向系统（EPS）和制动系统，确保车辆快速响应控制指令。

系统集成

将传感器、控制器和执行器等各部件进行集成，构建完整的汽车紧急避障系统。

紧急避障系统架构设计

选用高精度、高灵敏度的雷达、激光雷达、摄像头等传感器，实现周围环境信息的准确获取。

采用多传感器融合算法，将不同传感器的信息进行融合处理，提高感知精度和鲁棒性。

传感器融合

传感器选择

执行器选择

选用高性能的电机、制动器等执行器，确保控制指令的快速响应和准确执行。

故障诊断与处理

设计故障诊断与处理机制，对执行器故障进行实时监测和处理，确保系统的安全性和可靠性。

基于主动变道策略的紧急避障算法研究

障碍物跟踪算法

采用卡尔曼滤波、粒子滤波等算法对识别出的障碍物进行持续跟踪，获取障碍物的运动状态和轨迹信息。

多传感器数据融合

融合雷达、激光雷达（LiDAR）和摄像头等多传感器数据，提高障碍物识别和跟踪的准确性和鲁棒性。

基于深度学习的障碍物识别

利用卷积神经网络（CNN）对车载传感器采集的图像数据进行处理，实现障碍物的准确识别和分类。

建立基于车辆动力学和运动学特性的安全距离模型，确保在紧急避障过程中车辆与障碍物保持安全距离。

安全距离模型

根据障碍物的运动状态和轨迹信息，以及车辆自身的运动状态，采用基于规则或优化算法的避障决策方法，确定最佳的避障动作。

避障决策算法

综合考虑避障过程中的风险因素，如道路环境、交通状况等，对避障决策进行优化，确保避障动作的安全性和有效性。

风险评估与决策优化

1

2

3

基于车辆动力学和运动学约束，规划出满足安全性和舒适性要求的主动变道轨迹。

变道轨迹规划

设计合适的控制器，如模型预测控制（MPC）或滑模控制（SMC），实现车辆对规划轨迹的精确跟踪。

轨迹跟踪控制

对主动变道过程中的车辆稳定性和安全性进行分析和评估，确保系统在紧急避障过程中的可靠性和稳定性。

稳定性与安全性分析

实验验证与结果分析

在城市道路环境中进行实验，验证系统在不同交通密度和复杂路况下的避障性能。

城市道路场景

高速公路场景

恶劣天气场景

在高速公路环境下进行实验，测试系统在高速行驶和紧急情况下的避障能力。

在雨、雪、雾等恶劣天气条件下进行实验，评估系统在不同能见度下的感知和避障性能。

03

02

01

结论与展望

紧急避障系统有效性

01

通过实车试验和仿真分析，验证了所提出的基于主动变道策略的汽车紧急避障系统在不同场景下的有效性，显著提高了车辆的行驶安全性。

关键技术创新

02

针对紧急避障过程中的决策、控制和执行等关键技术，进行了深入研究与创新，实现了高精度、高可靠性的主动变道控