基于制动转向协同控制的智能车紧急避障研究.docx

随着科技的迅猛发展，智能交通系统和自动驾驶技术成为了现代科技领域中的重要研究对象。特别是智能车的紧急避障能力，作为提高道路安全的关键技术，近年来受到了广泛关注。紧急避障技术的发展和应用，对于减少交通事故、保障乘客和行人的安全具有极其重要的意义。本文旨在探讨基于制动转向协同控制的智能车紧急避障研究，分析驾驶员在不同速度下的操作特性，研究紧急避障的操作模型，以及探索先进的避障控制策略。 在紧急避障的场景下，驾驶员的操作行为是一个复杂的过程，它涉及到对环境的感知、判断和对车辆的操控。文献研究表明，在低速行驶时，驾驶员往往同时采取制动和转向措施以避开障碍物；而在高速行驶时，则更多地依赖于制动来首先降低车速，随后再进行转向避障。这种操作特性的差异，主要是因为高速行驶时车辆的反应时间较短，过急的转向可能会导致车辆失控。因此，智能车的紧急避障系统在设计时必须考虑到人的这一操作习惯，以及不同速度条件下的避障需求。 为了模拟和优化智能车的紧急避障行为，研究者们已经建立了一些操作模型。这些模型通过协同控制转向和制动，旨在最小化车辆的动力消耗，同时保证避障动作的快速和有效。目前，一些避障控制策略，如辅助换道系统、非线性模型预测控制（NMPC）、三维虚拟危险势场模型等，已应用于智能车的紧急避障研究中。这些策略通过不同程度地模拟驾驶员的操作行为，来达到提高避障能力的目的。 然而，目前的研究存在一定的局限性。例如，多数研究假设车辆在换道避障时速度是恒定的，但这一假设忽视了纵向速度变化对换道安全的影响。为了更准确地模拟实际情况，本文提出了一个综合考虑了纵向和侧向速度变化的新方法。这种方法将避障视为调整车辆合力以达到最短避障距离的问题，通过建立车辆状态方程和约束条件，利用拉格朗日乘子法求解出理想的纵向力和侧向力随时间的变化规律，从而确定最优的避障路径。 为了验证所提出方法的有效性，本研究建立了车辆的3自由度动力学模型，并进行了硬件在环试验和实车试验。硬件在环试验是一种模拟方法，通过将真实硬件与计算机模拟环境结合，对控制策略进行验证。实车试验则是将研究结果应用在实际的智能车中，通过实验来观察智能车在紧急避障情况下的表现。通过这些实验，可以检验智能车的避障控制策略是否能够有效地缩短避障距离，同时确保车辆稳定性和安全性。 基于制动转向协同控制的智能车紧急避障研究在当前智能交通和自动驾驶领域中占据着至关重要的位置。智能车的避障技术，不仅能够辅助或替代人类驾驶员进行紧急情况下的决策，减少交通事故，还能提高智能车系统的整体安全性。本研究提出的避障方法和模型，通过综合考虑速度变化对避障的影响，为智能车的紧急避障提供了理论基础和实践指导，对未来的智能交通系统优化设计具有深远的影响。