基于蒙特卡洛方法的汽车防撞预警系统研究

论文摘要

随着我国社会经济的不断发展,公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势,交通安全已经成为越来越重要的社会问题。而发展智能车辆系统是解决我国交通安全问题的有效措施。本文综述了世界智能车辆技术在自动防撞方面的应用现状,结合我国市区复杂行车环境、驾驶习惯及现有传感器的技术状况,研究了适合市区复杂行车环境下的汽车防撞预警系统。本文所研究的汽车防撞预警系统自动连续测量行驶车辆周围障碍物的速度和方位等数据,估计产生车体和目标的姿态,然后利用蒙特卡洛方法计算得出碰撞概率,最后通过预警机制产生危险警报给驾驶员,提醒驾驶员采取正确的操作,避开危险,以实现防撞预警功能。本文基于多传感器融合技术搭建了汽车防撞预警系统的实验平台。利用安全时间逻辑算法建立了基于时间的安全模型,创建了市区复杂环境下的预警机制。本文在利用蒙特卡洛方法计算碰撞概率的基础上,提出了改进的蒙特卡洛方法,实现了碰撞概率计算的实时性。最后,利用仿真及实验平台对汽车防撞预警系统总体功能及相关研究内容的正确性进行了验证。仿真演示了碰撞预警的产生过程,比较了传统蒙特卡洛方法和改进的蒙特卡洛方法计算碰撞概率的速度,并利用实验平台对汽车防撞预警系统的基本功能进行了实验。本文实现了基于蒙特卡洛方法的汽车防撞预警系统的实时预警功能,对于提高车辆的主动安全性,降低交通事故发生率,减小交通事故带来的损害,以及保障安全行车具有重要现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究意义
• 1.2 汽车安全技术的主要应用
• 1.3 汽车防撞预警系统国内外研究现状
• 1.4 本文主要内容
• 2 智能车实验平台的搭建
• 2.1 汽车防撞预警系统的参数测量要求
• 2.1.1 市区复杂环境行车特点
• 2.1.2 目标参数测量要求
• 2.2 车载传感器选择
• 2.3 智能车实验平台的搭建
• 2.3.1 机械机构设计
• 2.3.2 电控系统设计
• 2.3.3 小车软件设计
• 2.4 系统主要传感器介绍和工作原理
• 2.4.1 激光测距仪参数和工作原理
• 2.4.2 超声波测距仪工作原理
• 2.4.3 里程计
• 2.4.4 电子罗盘
• 2.4.5 多传感器信息融合技术
• 2.5 本章小结
• 3 预警机制
• 3.1 基于时间的安全模型
• 3.1.1 安全驾驶—及时的感知（检测）和处理
• 3.1.2 驾驶员对环境的感知反应时间
• 3.1.3 驾驶员的控制动作时间
• 3.1.4 行驶汽车的制动距离时间
• 3.1.5 基于时间的安全模型
• 3.2 系统警报级别定义
• 3.3 预警的产生
• 3.4 正误差（虚警）和负误差（漏警）的问题
• 3.5 本章小结
• 4 基于蒙特卡洛方法的碰撞概率计算
• 4.1 蒙特卡洛方法概述
• 4.1.1 蒙特卡洛方法的发展历史
• 4.1.2 蒙特卡洛方法的基本思想
• 4.1.3 蒙特卡洛方法的收敛性和基本特点
• 4.1.4 随机数的产生与从已知概率分布中的抽样
• 4.2 车载坐标系的建立
• 4.3 碰撞概率计算
• 4.4 改进的蒙特卡洛方法
• 4.5 本章小结
• 5 实验仿真
• 5.1 碰撞概率计算和预警的产生
• 5.1.1 公交车直线行驶
• 5.1.2 公交车右转
• 5.2 三种蒙特卡洛方法计算速度比较
• 5.3 预警机制的智能车实验
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 附录A 智能车实验平台的设计图纸
• 致谢
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间发表的论文