汽车工业的快速发展在给人类生活带来极大便利的同时,也把严重的交通安全问题带给了人类。伴随着社会的不断发展和进步,各个国家对交通安全问题也越来越重视,旨在避免事故的汽车主动安全技术领域的研究也成为各国研究的热点。特别地,对于汽车主动避撞系统方面的研究,正逐渐成为国内外汽车主动安全领域的研究热点之一。通过对汽车主动避撞系统的深入研究,能够有效地降低交通事故率,减少人民和社会的财产损失,推进智能交通系统的快速发展。本文基于国内外主动避撞系统的研究成果,设计了汽车主动避撞系统的整体方案。并且定义了实施整体解决方案所需的关键技术,然后根据定义的系统功能要求,确定了汽车主动避撞系统的技术要求和实现方法。利用CarSim软件,完成了车辆的系统动力学模型,雷达模型和C-NCAP（China-New Car Assessment Program）测试场景的建模工作。然后,建立了车辆逆纵向动力学模型,以获得期望的节气门开度和期望的制动压力。之后,又对汽车主动避撞系统的安全时距TTC（Time to Collision）模型进行了研究。在充分利用已知车间运动信息的基础上,以安全时距模型为基础,提出了一种新的碰撞时间TTC的建模方法。确定安全时距模型作为系统的危险判定指标。基于危险判定指标TTC,开发了符合驾驶员避撞特性的主动避撞系统。分析了驾驶员在典型危险条件下的制动响应时间,以及驾驶员在避碰过程中制动时的平均减速度和最大减速度。在此基础上,设计了把TTC和本车车速两个参数共同作为判定条件的符合驾驶员制动特性的主动避撞分级制动策略,根据驾驶员特性和实际车辆测试结果进行关键参数的校准。同时,引入了一个预警门限值Twarning,根据C-NCAP中对自动紧急制动系统中预警的测试要求,设计了考虑相对车速、驾驶员制动过程中的减速度和驾驶员避撞反应时间的主动避撞预警策略,系统通过声光进行预警,帮助驾驶员实现有效避撞,TTC模型、控制策略和逆纵向动力学模型均在Simulink中完成搭建。基于Simulink和CarSim软件建立的联合仿真环境,以及根据C-NCAP中的相关测试条件,对主动避撞系统的安全时距模型,制动策略和预警策略的有效性进行了仿真验证。然后,把控制算法集成到主动避撞系统的实车试验平台上,对系统的总体功能和各项关键技术,在C-NCAP条件下进行主动避撞系统的实车场地试验。仿真和实车试验结果表明,系统的分级制动和预警策略符合驾驶员的避撞特性,反映了驾驶员控制的优先级和协调性。可有效避免碰撞。并且仿真和实车试验的结果从趋势上比较吻合,验证了汽车主动避撞系统预警策略和分级制动策略等的有效性,满足汽车主动避撞系统的要求。
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