基于人-车-路-环境识别与信息交互的四轮独立驱动电动汽车纵向避碰预警与协同控制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51575079
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0507.机械仿生学与生物制造
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

As the four-wheel-independent-drive electric vehicle (4WID EV) will run with other kinds of vehicles in the future transportation system, its safety may be one of the key problems before massive application. Therefore, this research proposal plans to analysis the coupling relationships and interaction mechanisms of the driver-vehicle-road-environment system. The results are utilized to construct a 4WID EV in-the-loop driving simulator system, which enables multiple drivers to attend in the same scenario through network. The experimental data are adopted to explore the association between the longitudinal driving behavior characteristics and traffic safety. The driver mental state is identified by multi-modal information fusion method to develop the safe distance model and the hazard situation assessment model based on the results of environment identification and driving behavior. Once there exists longitudinal collision possibility, a multi-objective longitudinal cooperative control method for 4WID EV is studied based on dynamic control allocation and multi-objective genetic algorithm, whose controlling objectives include the safety, the economy, the comfort and the traffic density by considering the redundancy of the motors and the multi-domain coupling phenomena between mechanical and electromechanical elements. The research achievements can improve the accident prevention and collision avoidance capability of 4WID EV and make full use of its energy efficiency and environmental protection advantage, which provides technical support and theoretical reference to the development of safety, comfort, energy saving and environmental friendly intelligent electric vehicle.
针对四轮独立驱动电动汽车在未来道路交通系统应用中可能存在的安全问题,本项目通过分析人-车-路-环境相互耦合关系和作用机理,构建多驾驶员联网的四轮独立驱动电动汽车在环模拟驾驶系统并对实验数据进行统计分析,探索驾驶员纵向驾驶行为特性与行车安全之间的关联模型,采用多模信息融合方法对驾驶员精神状态进行辨识,开发基于环境识别与驾驶行为的安全距离和危险态势评估模型,当存在纵向碰撞危险时,以行驶安全性、车辆经济性、乘坐舒适性和交通顺畅性为控制目标,同时考虑其执行器冗余和机电多域耦合现象,基于动态控制分配和多目标遗传算法研究能适应不同驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车纵向协同控制方法,在发挥其节能环保优势的同时提高其事故预防与主动避障能力,为研发安全、舒适、节能与环保的智能型电动汽车提供技术支撑和理论参考。

结项摘要

针对四轮独立驱动电动汽车在未来道路交通系统应用中可能存在的安全问题,通过分析人-车-路-环境相互耦合关系和作用机理,探索驾驶员纵向驾驶行为特性与行车安全之间的关联模型,开发基于环境识别与驾驶行为的安全距离和危险态势评估模型,研究能适应不同驾驶员特性的四轮独立驱动电动汽车纵向协同控制方法。主要研究成果如下:(1)开发并完善了车载信息采集与环境感知系统、驾驶模拟系统,基于模式识别理论研究了环境信息检测与识别算法,开展了车道线识别、车辆和行人等障碍物检测算法研究,为电动汽车更好地理解所处的交通环境提供有用等信息;(2)建立多驾驶员联网的四轮独立驱动电动汽车在环模拟驾驶系统,采集的驾驶员视觉和生理信号,建立基于隐马尔科夫模型的驾驶行为与意图辨识模型,基于驾驶安全性形成机理,基于BP神经网络理论构建基于能力匹配的驾驶疲劳险态辨识模型;(3)根据环境感知和驾驶员行为分析结果,建立了纵向运动状态下驾驶员的行为动力学模型,得到人-车-路-环境的协同作用机理,提出一种基于二阶TTC的自动紧急制动与避碰模型;(4)联合使用CarSim与Simulink搭建了驾驶员闭环控制的四轮独立驱动电动汽车仿真模型,开发一台四轮毂电机驱动的原理型样车,用于验证所开发的算法;(5)在软约束模型预测控制的框架下兼顾安全性、乘坐舒适性和经济性提出多目标约束柔化的自适应巡航ACC控制策略,以满足自适应巡航车辆的行驶需求;(6)研究了四轮独立驱动电动汽车在线性稳定工况、非线性紧急工况、转向工况及基于电机Map图下的力矩分配算法;(7)提出了无人驾驶四轮独立驱动电动汽车轨迹跟踪分层控制策略,提高其在高速工况和低附着工况的行驶稳定性。本项目研究成果在发挥其节能环保优势的同时提高其事故预防与主动避障能力,为研发安全、舒适、节能与环保的智能型电动汽车提供技术支撑和理论参考。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(7)
专利数量(13)
独立驱动电动汽车转向稳定性控制方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    机械设计与制造
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭烈;许林娜;孙大川
  • 通讯作者:
    孙大川
Body parts features-based pedestrian detection for active pedestrian protection system
基于身体部位特征的行人检测,用于主动行人保护系统
  • DOI:
    10.1007/978-3-319-48758-8_2
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Promet-Traffic & Transportation
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Guo Lie;Zhang Mingheng;Li Linhui;Zhao Yibing;Lin Yingzi
  • 通讯作者:
    Lin Yingzi
基于人机共驾的车道保持辅助控制系统研究
  • DOI:
    10.19721/j.cnki.1001-7372.2019.12.005
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国公路学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭烈;葛平淑;夏文旭;秦增科
  • 通讯作者:
    秦增科
Pedestrian tracking utilizing scale invariant feature transform and particle filter
利用尺度不变特征变换和粒子滤波器的行人跟踪
  • DOI:
    10.2174/2352096510666171108124541
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Recent Advances in Electrical and Electronic Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ge Pingshu;Guo Lie;Zhang Tao;Zhao Xiuchun
  • 通讯作者:
    Zhao Xiuchun
分布式驱动电动汽车紧急工况下稳定性控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭烈;葛平淑;孙大川;林肖
  • 通讯作者:
    林肖

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其他文献

基于卓越工程师培养理念的汽车构造课程改革
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    实验室科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨姝;亓昌;胡平;申国哲;郭烈
  • 通讯作者:
    郭烈
基于道路模型的弯道检测研究与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    交通信息与安全
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭烈;黄晓慧;刘宝印;李兵
  • 通讯作者:
    李兵
基于特征组合粒子滤波的行人跟踪方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    计算机应用与软件
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭烈;张广西;葛平淑;李琳辉
  • 通讯作者:
    李琳辉
Double closed-loop adaptive rectification control of shield tunneling machine with hydraulic actuator dynamics subject tosaturation constraint
饱和约束下液压驱动盾构机双闭环自适应纠偏控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Vibration and Control
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    岳明;郭烈
  • 通讯作者:
    郭烈
车-车协同下无人驾驶车辆的换道汇入控制方法
  • DOI:
    10.19721/j.cnki.1001-7372.2018.04.022
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国公路学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张荣辉;游峰;初鑫男;郭烈;何兆成;王荣本
  • 通讯作者:
    王荣本

其他文献

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郭烈的其他基金

人机共驾型四轮独立驱动电动汽车横向辅助驾驶关键技术研究
  • 批准号:
    51975089
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于组合分类机制的过街行人检测与防碰预警方法研究
  • 批准号:
    61104165
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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