典型人车事故场景重建及AEB优化研究

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目前,得益于国内外高级驾驶辅助系统的不断发展,全球因道路交通事故而伤亡的总人数已有减少的趋势,但死亡人数占比却还是很严重的数字,特别是在汽车与行人的碰撞事故中,行人的损伤程度最严重。在汽车主动安全技术中,以自动紧急制动系统(AEB)为主的高级驾驶辅助系统可以有效避免或降低行人事故的发生以及减少伤害程度。一些国家对AEB系统的有效性研究已发布相关规程,因各国道路交通环境的差异性,国外的规程不能适用于国内的交通环境,虽说目前每年因交通事故伤亡的总人数在减少,但是与行人相关的交通事故死亡率仍然高居不下,因此从国内真实的汽车与行人的碰撞事故案例特征分析着手,研发适应中国道路交通环境的行人测试场景问题具有重要的实际意义。本文研究基于真实道路交通事故数据,从事故重建、EDR数据、道路监控视频等方面出发,分析人车事故特征并通过聚类得到典型行人AEB测试场景,采用虚拟仿真测试优化AEB系统,主要研究如下:(1)依据国家车辆事故深度调查体系NAIS松江站点的汽车与行人碰撞事故案例,将筛选出的108例人车事故通过PC-Crash软件进行事故再现,建立测试数据库,基于此提取出20个变量,从环境静态要素、道路静态要素和人车事故形态动态要素三方面进行事故特征分析,并按照NAIS提出的事故类型分类方法UTYP汇总了108例事故案例真实人车冲突工况,为后续典型测试场景提供参考。(2)从人-车-路-环境四方面选取6类变量,通过统计学聚类分析和卡方检验提取出5类适应于国内的行人AEB系统典型测试场景。(3)分析了AEB系统纵向控制策略,建立摄像头和雷达传感器对目标行人信息进行探测,依据实车参数在仿真软件中搭建了车辆动力学模型。对比分析了两类主流的安全状态判别方法,选取TTC判别法,然后在Simulink软件中调用AEB控制模块并融合到车辆模型上。(4)在PreScan中调用相关模块搭建5类典型的测试场景,通过Simulink与Car Sim车辆动力学模型形成Car Sim/Simulink/PreScan联合仿真系统,仿真测试TTC模型在5类典型场景的避撞效果。结果发现,搭建了AEB的车辆在两类路口场景测试时,因速度偏低,都能够避免碰撞事故的发生;在三类直行路段场景中速度较高时,并不能避免碰撞,但是可以降低碰撞时速度,从而进一步减小伤害。(5)为提升测试场景1、3、4的避撞性能,首先从控制策略参数角度对其进行优化分析;然后对一级全力制动策略进行改进,得到分级制动控制策略预警及阈值参数,并基于测试场景对其进行了仿真验证;最后从传感器参数角度对其进行优化,得到了最优值。本文从真实交通事故出发,得到了符合中国交通环境的5类典型人车事故测试场景,基于测试场景通过虚拟仿真测试了AEB系统不同控制策略的避撞效果,并对相关参数进行了优化,改善了避撞效果。
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