本文關(guān)鍵詞：城市道路汽車(chē)防碰撞系統(tǒng)障礙物識(shí)別算法及應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 汽車(chē) 激光雷達(dá) 障礙物識(shí)別 目標(biāo)跟蹤 安全距離

【摘要】：汽車(chē)主動(dòng)避撞系統(tǒng)作為一種先進(jìn)駕駛輔助技術(shù),能夠輔助駕駛員,降低駕駛員駕駛強(qiáng)度和交通事故發(fā)生的可能性,改善汽車(chē)的主動(dòng)安全性能,具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。但在國(guó)內(nèi)研究大多還處在論證和實(shí)驗(yàn)階段,缺少價(jià)格合適的硬件系統(tǒng)和虛警率過(guò)高等都是急需解決的問(wèn)題,因此對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的研究很有必要。本文以城市道路汽車(chē)主動(dòng)避撞系統(tǒng)為應(yīng)用背景,以單線激光雷達(dá)為主要傳感器,根據(jù)雷達(dá)掃描特性,設(shè)計(jì)了一套具有自適應(yīng)特性的車(chē)輛前方障礙物檢測(cè)與跟蹤算法,使用Matlab/Simulink搭建仿真模型,對(duì)比了幾種常用的機(jī)動(dòng)目標(biāo)模型在不同仿真工況下的Kalman跟蹤結(jié)果,根據(jù)實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得適應(yīng)于實(shí)驗(yàn)車(chē)主動(dòng)避撞系統(tǒng)的安全距離模型。具體的研究?jī)?nèi)容如下:(1)通過(guò)對(duì)比近年來(lái)我國(guó)發(fā)生的交通事故中的一些實(shí)際數(shù)據(jù),引出了研究主動(dòng)避撞系統(tǒng)的意義,對(duì)比分析了主動(dòng)避撞系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。介紹了現(xiàn)階段主動(dòng)避撞系統(tǒng)障礙物識(shí)別所采用的幾種方法。(2)制定防撞系統(tǒng)障礙物識(shí)別算法整體流程。根據(jù)汽車(chē)防碰撞系統(tǒng)的工作原理,將整個(gè)障礙物識(shí)別算法分為行車(chē)信息感知、障礙物識(shí)別、目標(biāo)跟蹤以及安全狀態(tài)評(píng)估四個(gè)部分,并分析了算法的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)比分析防碰撞系統(tǒng)的行車(chē)信息感知傳感器,選取激光雷達(dá)作為傳感器;對(duì)防碰撞系統(tǒng)控制單元的組成及接口電路進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,為后續(xù)的算法的詳細(xì)介紹奠定基礎(chǔ)。(3)確定具有自適應(yīng)閾值的障礙物識(shí)別算法。介紹了幾種常用的聚類(lèi)分析算法的原理,分析比較各種算法的優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)所選用的激光雷達(dá)的采樣特點(diǎn),采用最近鄰聚類(lèi)分析算法進(jìn)行障礙物識(shí)別,同時(shí)根據(jù)掃描距離的變化自適應(yīng)改變聚類(lèi)閾值,以提升聚類(lèi)算法的準(zhǔn)確性。(4)選取機(jī)動(dòng)目標(biāo)模型,對(duì)自適應(yīng)卡爾曼濾波算法進(jìn)行研究。比較常速度模型、常加速度模型、Singer模型以及當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型的系統(tǒng)原理及應(yīng)用場(chǎng)合。根據(jù)城市道路車(chē)輛行駛的實(shí)際情況,選取當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型作為機(jī)動(dòng)目標(biāo)模型,并采用基于當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型的自適應(yīng)卡爾曼濾波算法對(duì)車(chē)輛前方目標(biāo)進(jìn)行跟蹤,分析跟蹤系統(tǒng)參數(shù)對(duì)自適應(yīng)算法的影響。(5)算法仿真對(duì)比分析及實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用Simulink搭建仿真模型,就勻速運(yùn)動(dòng)、勻加速運(yùn)動(dòng)及變加速度運(yùn)動(dòng)三種仿真工況對(duì)常速度模型、常加速度模型以及當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行目標(biāo)跟蹤仿真對(duì)比實(shí)驗(yàn)。搭建實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)聚類(lèi)分析算法及目標(biāo)跟蹤算法進(jìn)行實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。以駕駛員預(yù)瞄安全距離模型為基礎(chǔ)進(jìn)行安全狀態(tài)評(píng)估試驗(yàn),對(duì)試驗(yàn)測(cè)得的制動(dòng)距離進(jìn)行回歸分析處理,最終得到適應(yīng)于實(shí)驗(yàn)車(chē)主動(dòng)避撞系統(tǒng)的安全距離模型。
【關(guān)鍵詞】：汽車(chē) 激光雷達(dá) 障礙物識(shí)別 目標(biāo)跟蹤 安全距離
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U463.6
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題研究的背景及意義11-13
• 1.2 汽車(chē)主動(dòng)避撞系統(tǒng)簡(jiǎn)介13-15
• 1.2.1 汽車(chē)主動(dòng)避撞系統(tǒng)的組成和形式14
• 1.2.2 汽車(chē)主動(dòng)避撞系統(tǒng)的功能作用14-15
• 1.3 研究現(xiàn)狀分析15-22
• 1.3.1 主動(dòng)避撞系統(tǒng)國(guó)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.2 主動(dòng)避撞系統(tǒng)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.3 主動(dòng)避撞系統(tǒng)研究現(xiàn)狀對(duì)比分析20
• 1.3.4 障礙物檢測(cè)研究現(xiàn)狀20-22
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容22
• 1.5 本章小結(jié)22-23
• 第2章 汽車(chē)防碰撞系統(tǒng)障礙物識(shí)別算法總體設(shè)計(jì)23-35
• 2.1 汽車(chē)防碰撞系統(tǒng)障礙物識(shí)別算法總體流程23-24
• 2.2 汽車(chē)防碰撞系統(tǒng)障礙物識(shí)別算法關(guān)鍵技術(shù)24-25
• 2.2.1 體現(xiàn)駕駛員特點(diǎn)的安全距離模型建模24
• 2.2.2 障礙物識(shí)別24
• 2.2.3 目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的建立24-25
• 2.3 傳感器選型25-29
• 2.3.1 機(jī)器視覺(jué)25
• 2.3.2 車(chē)載雷達(dá)傳感器25-29
• 2.4 控制器介紹29-33
• 2.4.1 單片機(jī)的基本特點(diǎn)30
• 2.4.2 MC9S12DG128功能電路介紹30-33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第3章 汽車(chē)防碰撞系統(tǒng)障礙物識(shí)別跟蹤算法研究35-65
• 3.1 雷達(dá)數(shù)據(jù)預(yù)處理36-40
• 3.1.1 距離轉(zhuǎn)換36-37
• 3.1.2 數(shù)據(jù)濾波37-39
• 3.1.3 坐標(biāo)變換39-40
• 3.2 聚類(lèi)分析算法40-45
• 3.2.1 K-均值聚類(lèi)算法41
• 3.2.2 DBSCAN聚類(lèi)算法41
• 3.2.3 模糊聚類(lèi)算法41-42
• 3.2.4 最近鄰聚類(lèi)算法42-45
• 3.3 目標(biāo)跟蹤算法45-58
• 3.3.1 Kalman濾波算法45-48
• 3.3.2 目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型48-57
• 3.3.3 基于當(dāng)前統(tǒng)計(jì)模型的自適應(yīng)卡爾曼濾波57-58
• 3.4 車(chē)輛安全狀態(tài)評(píng)估58-63
• 3.4.1 基于制動(dòng)過(guò)程運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的安全距離模型58-60
• 3.4.2 基于車(chē)間時(shí)距的安全距離模型60
• 3.4.3 駕駛員預(yù)瞄安全距離模型60-62
• 3.4.4 基于駕駛員特性的安全距離模型62-63
• 3.4.5 安全距離模型方案選擇63
• 3.5 本章小結(jié)63-65
• 第4章 汽車(chē)防碰撞系統(tǒng)障礙物識(shí)別算法試驗(yàn)驗(yàn)證65-81
• 4.1 目標(biāo)跟蹤算法仿真試驗(yàn)65-73
• 4.2 實(shí)車(chē)試驗(yàn)驗(yàn)證73-80
• 4.2.1 試驗(yàn)平臺(tái)搭建73-75
• 4.2.2 目標(biāo)跟蹤算法實(shí)車(chē)試驗(yàn)75-78
• 4.2.3 安全狀態(tài)評(píng)估實(shí)車(chē)試驗(yàn)78-80
• 4.3 本章小結(jié)80-81
• 第5章 全文總結(jié)與展望81-83
• 5.1 全文總結(jié)81-82
• 5.2 工作展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果87-89
• 致謝89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：755880