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车道偏离预警与保持控制系统仿真及试验研究.pdf

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单位代码：10359密级：公开 学号：分类号：U471.15 HefeiUniversityofTechnology 硕士学位论文 MASTER’SDISSERTATION （学术硕士） 论文题目：车道偏离预警与保持控制系统 仿真及试验研究 学科专业：机械设计及理论 作者姓名： 导师姓名： 完成时间：2018年03月 合肥工业大学 学历硕士学位论文 车道偏离预警与保持控制系统仿真及试验 研究 作者姓名： 指导教师： 学科专业：机械设计及理论 研究方向：数字化设计及现代设计理论 2018年03月 ADissertationSubmittedfortheDegreeofMaster ResearchonSimulationandTestofLaneDeparture WarningandKeepingControlSystem By HefeiUniversityofTechnology Hefei,Anhui,P.R.China March,2018 摘要 随着全球汽车保有量的逐年增加，由驾驶员操纵失误或注意力分散等人为因 素所导致的交通安全问题日益凸显。以高级辅助驾驶系统为代表的汽车主动安全 技术是缓解或解决交通事故频发问题的有效措施，而车道偏离预警与保持控制系 统是高级辅助驾驶系统的重要组成部分，其可以协助驾驶员提高行车安全性和驾 驶舒适性。因此，本文针对车道偏离预警算法和车道保持控制算法进行了深入的 理论和试验研究。 论文首先介绍车道偏离预警与保持控制系统的研究背景及意义，重点介绍车 道偏离预警技术和车道保持控制技术。在分析车道偏离预警与保持控制系统的技 术要求的基础上，建立车道偏离预警与保持控制系统的框架结构。以电动助力转 向系统为车道保持控制系统的执行机构，建立转向系统的控制策略，为避免转向 系统两种工作模式的冲突，设计模式切换控制策略，并分别介绍常规助力控制策 略和主动转向控制策略。 其次，在分析国内外常见几种预警算法的优缺点的基础上，为提高预警算法 精度和有效性，提出一种TLC和CCP的联合预警算法，并通过CarSim/Simulink 联合仿真实验进行验证。以转向灯信号、转向盘信号和制动或加速踏板信号为依 据建立驾驶员意图识别模块，系统结合预警算法判断是否需要向驾驶员发出预警。 再次，提出一种基于粒子群优化神经网络PID控制的车道保持控制算法。采 用“最优保留策略”和自适应惯性权重改进基本PSO算法，再由改进的PSO算法 优化BP神经网络的初始权值和阈值，优化的BP神经网络在线调整PID控制器的 比例、积分、微分三个参数。最后对车道保持控制算法进行CarSim/Simulink联合 仿真实验。 最后，采用32位定点多媒体DSP处理器搭建车道偏离预警系统实车试验硬件 平台，并分别在直线和曲线道路上，以及不同天气和路况下进行实车试验，验证 车道偏离预警系统的有效性和准确性。采用NI公司的LabVIWERT系统搭建车道 保持辅控制系统硬件在环试验平台，包括主/目标机、接口系统和硬件系统三个部 分，进行硬件在环试验，试验结果与仿真实验结果相符，验证车道保持控制系统 的有效性和可靠性。 关键字：车道偏离预警；车道保持；神经网络；硬件在环；实车试验 I ABSTRACT Withtherapidgrowthoftheglobalmotorization,thetrafficsafetyproblemscaused byhumanfactorssuchasdrivererrorsordistractionsarebecomingmoreandmore prominent.Theadvanceddriverassistancesystem,astherepresentativeofvehicle activesafetytechnology,isaneffectivemeasuretoalleviateorsolvethetrafficsafety problems.Andthelanedeparturewarningandkeepingcontrolsystemisanimportant partoftheadvanceddriverassistancesystem.itcanhelpthedrivertoimprovethe drivingsafetyandcomfort.Thus,thetheoreticalandexperimentalresearchonlane departurewarningalgorithmandlanekeepingcontrol