基于多传感器融合的路面车辆检测

为了高效地检测路面车辆目标,提出了一种基于毫米波雷达及视觉传感器融合的车辆检测方法.采用了底层的数据融合策略.在雷达数据通道,利用霍夫变换及切比雪夫定理排除非路面车辆目标点,生成稀疏概率图.在图像数据通道,结合稀疏概率图与图像底层特征,建立视觉显著模型并生成车辆显著图像.在显著图上利用过分割方法快速定位路面车辆的位置.本方法在结构化道路下进行了大量实验,结果表明:本方法有效的克服了基于视觉传感器的车辆检测方法对光照敏感的缺陷,相比于基于单一传感器的车辆检测方法,本文方法具有更高的精确度和鲁棒性.     

面向多维稀疏时空数据的可视化研究

时空数据的多维属性和稀疏分布特征是数据分析的主要难点.利用数据可视化技术实现多维稀疏时空数据的表现和辅助分析是当前一个研究热点.基于此,提出一种多模态数据可视化方法,利用多层次视图表现模型和人机交互方式,直观展示稀疏时空数据的多维属性,进而分析数据的统计群组特征和典型个体行为模式,最终实现对异常行为的识别.针对覆盖新疆全区的车辆加油数据,融合多种相关数据源,利用该可视化方法,实现了一个车辆行为可视化数据分析系统,使用平行坐标、地图、日历矩阵、桑基图、散点图等视图模型,实现了对个体行为特征和群体行为模式的可视化表现,进而实现了对异常行为的识别、确认和预警等功能.     

基于手机传感器的交通状态识别研究

准确获取交通状态是实现智能交通的重要环节之一.为实时检测车辆行驶状态,进而提取出当前道路的运行状况,来研究基于手机传感器的车辆行驶状态数据收集及交通状态识别.首先,应用手机内嵌的加速度传感器获取车辆的实时行驶状态数据,然后构建基于SVM的交通状态识别模型.最后,利用一组真实的车辆运行状态数据集,验证提出的交通识别模型,获得了良好的识别性能,平均准确率达到89.05%.     

基于视频的车辆速度估计方法

提出了一种基于视频流的车辆速度估计方法.该方法首先使用光流分析得到车辆移动特征点,进而计算车辆运动矢量.然后通过对车辆运动矢量的统计得到运动矢量直方图,运动矢量直方图即可反映车辆运动速度的大小和方向.在建立车速估计函数的基础上,给出了算法的实现过程.实验结果表明该估计算法具有稳定性,是一种车速估计的有效方法.     

用于车辆分类的多传感器车型特征融合算法

为避免单一地磁传感器进行车型识别时存在的误差,结合自主研发的地磁传感器网络,提出一种基于多传感器的车型特征融合算法.该算法通过计算传感器网络内不同车型特征信号的相关关系来确定车辆运行状态,并利用最大似然法则结合皮尔逊相关系数进行数据融合,以获取更加准确的车辆特征信号,为现有车型分类方法提供更加准确的输入参数.实际道路试验表明,与现有单节点分类算法相比,文中算法对中大型车辆的分类准确率可以提高17.5%.     

一种基于多传感器融合的车辆检测与跟踪方法

针对城市道路环境,提出了一种基于激光雷达和视觉的车辆检测与跟踪方法.首先,采用透视变换和多传感器联合标定,根据激光雷达数据生成包含车辆假设的兴趣区域,以提高车辆检测的可靠性和降低图像处理的计算量;然后,提出了一种基于多维特征空间马氏距离的车辆检测算法,通过提取兴趣区域内图像特征向量,并将其与标准向量间的马氏距离作为车辆状态估计;最后,采用Kalman滤波实现车辆运动跟踪.为了提高鲁棒性,将粒子滤波算法与Kalman滤波相结合,以在雷达信息不准确的情况下准确地实现目标状态估计.实验结果表明,该方法在城市环境中取得了比较理想的车辆跟踪效果.     

可移动坐标框架的智能车辆同时定位与建图

针对智能车辆在进行未知环境探测时,为实现完全自主需要解决同时定位与建图问题.基于扩展卡尔曼滤波器方法中较大的车辆方向角方差导致明显的不一致性,提出一种可移动坐标框架方法.在检测到新的特征时,将参考框架移动到车辆位姿处,使特征的初始方差与车辆位姿估计误差无关,同时车辆方向角方差由于仅受局部环境影响而始终保持为较小值,从而获得较好的一致性估计性能.人工环境和自然环境中的实验结果表明,该方法可以获得精确的车辆轨迹估计和环境特征地图.     

基于MOVES模型本地化的轻型车排放因子估计方法

考虑中美两国车辆排放限制标准及测试工况的差异,提出了MOVES模型本地化修正的方法,并进行了案例分析。研究表明,我国车辆排放控制水平虽较为滞后但发展较快,如我国国I至国VIa轻型车一氧化碳排放限值标准所对应的美国轻型车排放特征年份分别为：1995、1999、2002、2007、2010及2012年。此外,对估计的轻型车排放因子与真实的测试结果进行了对比分析。     

基于强跟踪滤波的车辆非线性状态估计

针对车辆稳定性控制过程中较难直接测得的车辆关键状态参数,提出基于强跟踪滤波理论的多传感器线性组合状态最优估计算法.建立包含纵向、侧向及侧倾运动的汽车4自由度非线性动力学模型和状态估计模型,并运用多传感器线性最优融合强跟踪滤波估计器,对汽车关键状态进行仿真分析.分析结果表明,采用该方法可以解决由于模型不确定性造成状态估计值偏离系统真实状态的现象,并能有效抑制滤波发散,具有较大范围的自适应跟踪能力.该方法为汽车先进控制系统中的状态参数估计提供了一种准确且低成本的实时软测量技术.     

一种车辆网络场景下的机会式路由

文中在分析车辆移动的规律性和车辆在路网中非均匀分布特点的基础上,提出了车辆网络场景下的机会式路由VNS-OR.通过路段延时估计,为消息在源位置至目的位置确定最短延时传输路径.按该路径传输时,在节点密集分布路段采用多跳转发,在节点稀疏分布路段采用携带转发的路由策略.实验表明,VNS-OR路由可以满足车辆网络场景下时延容忍数据的传输需要.     

运动车辆的多传感融合跟踪

针对单一传感器可靠性低、有效探测范围小的缺点,提出了采用雷达与机器视觉融合来实现路面运动车辆跟踪的新方法.该方法采用动力学模型对车辆运动进行描述,考虑了车体运动与车轮速率、转向角之间的关系,比用线性模型更符合车辆实际行驶时的复杂运动状况.通过基于雷达量测的扩展卡尔曼滤波估计建立视觉窗口,再根据图像灰度信息自适应调整窗口中心位置及尺寸,有效地限制了后继图像处理的工作区域,提高了系统的实时性.新方法采用数据融合技术,充分利用雷达与图像传感的量测信息,改善了对机动目标的状态估计.实验证明,该方法能明显提高路面运动车辆位置和方向角的跟踪精度.     

不确定车辆电子稳定控制系统传感器故障估计

针对车辆横摆角速度传感器故障问题,提出一种基于观测器的故障估计策略.首先,考虑由于轮胎侧偏刚度特性造成的不确定性以及系统中存在非线性干扰等因素,建立车辆四轮转向系统数学模型.然后,设计基于观测器的传感器故障估计策略,利用李雅普诺夫函数和线性矩阵不等式方法求解观测器增益.最后,通过Carsim与Simulink联合仿真验证所设计的传感器故障诊断策略的有效性.结果表明：在传感器发生故障时,该诊断策略能够对系统状态以及传感器故障具有良好的估计效果,能够为车辆安全稳定系统提供关键信息,并且对于下一步的传感器故障容错控制提供技术支持.     

基于轮胎侧偏刚度变化率的车辆质心侧偏角融合估计算法

针对车辆在高速紧急避让工况下质心侧偏角难以直接测量的问题,提出一种基于轮胎侧偏刚度变化率的质心侧偏角融合估计算法。在车辆二自由度动力学模型的基础上,提出一种轮胎侧偏刚度估计方法,构建基于改进扩展卡尔曼滤波的质心侧偏角估计算法。根据质心侧偏角和车辆纵向、侧向加速度的关系,构建基于积分法的质心侧偏角估计算法;结合两种估计算法的特点,采用轮胎侧偏刚度的一阶微分表征车辆的非线性程度,设计了一种适用于不同车辆动态特性及路面条件的融合估计算法。Carsim/Simulink联合仿真结果表明,该融合估计算法在不同的车辆动态特性和不同路面条件下具有良好的估计精度和实时性,对传感器信号的噪声、误差鲁棒性强。     

分布式驱动电动汽车纵向车速非线性自适应估计

基于分布式驱动电动汽车,提出了一种纵向车速非线性自适应估计算法.该算法使用车辆加速度传感器信息和各车轮滑移率反馈值对车辆纵向车速进行估计.从理论上证明了纵向速度估计误差收敛.根据各车轮滑移率的大小确定各轮速估计误差在估计算法中的反馈修正比例.使用带遗忘因子的递推最小二乘算法在坡道路面对路面坡度进行了在线实时估计,进而使用坡度估计值修正纵向加速度传感器信息,实现了坡度自适应纵向车速估计.该方法具有计算量小、估计精度高的优点.通过多工况的实车试验验证了算法的有效性.     

基于路标的智能车辆定位

为解决智能车辆在城市环境中的定位问题,使用激光雷达检测和提取圆柱形路标的中心位置,并与已知地图进行数据关联;以CyberC3智能车辆为移动平台,建立了车辆运动模型和传感器测量模型,使用扩展卡尔曼滤波算法对激光雷达和编码器数据进行融合,计算车辆的全局位姿.实验结果证明该方法可以获得较高的定位精度,解决了车辆自主导航的关键问题,并可推广应用到基于自然特征的全局定位.     

基于飞行小时的航空碳核查方法

碳核查为航空碳排放监测体系的重要环节,为核查上报碳排放数据合理性,针对核查方法的适用性和准确性,提出一种基于飞行小时的航线碳核查方法.首先通过分析航段内各个飞行阶段的飞行小时与油耗特征,建立飞机油耗量区间估计模型.而后根据航线飞行小时特征,运用行程可靠性与美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration,FAA)畅通滑行时间定义确定地面滑行时间阈值,结合航线飞行小时的季节性特征,提出基于航线的碳排放核查方法,实现航线年度上报数据的核查.最后分别对北京—上海航线1月、7月的航班进行了算例分析,为核查航班碳排放合理性提供了参考.     

基于多目标优化的混合动力系统DOH参数匹配

以一款并联式混合动力系统为研究对象,提出一种基于混合度(DOH)进行动力性、经济性、排放性的多目标优化参数匹配方法。建立综合整车各性能指标为价值函数,选定DOH为匹配设计变量,采用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization ,PSO)进行优化,获得不同权重系数下的优化DOH,同时权衡部件成本进而选定最佳DOH进行参数匹配,并开展回归实验验证,其结果表明：和优化前相比,最高车速提高了19.7%,每加仑行驶的里程提高了10.9%,排放量降低了19.8%。     

汽车质心侧偏角观测器试验验证

提出了一种综合运动学和动力学模型估算车辆质心侧偏角的方法。引入非线性因子表征车辆的非线性状态程度,在此基础上提出了一种简化的非线性轮胎侧向力计算方法,考虑轮胎侧偏刚度补偿,基于单轨模型建立Kalman滤波器实时估计出车辆质心侧偏角。搭建基于轮速传感器、侧向加速度和横摆角速度组合传感器、方向盘转角传感器、MicroAutoBox和GPS系统的试验验证系统,在高附着路面条件下进行蛇形操纵和双移线操纵试验。试验结果表明:所设计的估计算法能在一定程度上反映车辆的实际状态,实时性和估计精度能满足稳定性控制系统的要求。     

基于非规则分布样本的航段油耗区间估计

飞机航段油耗估计是航空公司进行节能减排的重要基础。多因素影响下的航段油耗样本的非规则分布特征会导致一般的区间估计方法得到的估计区间质量较低,针对以上问题,提出了基于支持向量分位数回归（Support Vector Quantile Regression,SVQR）和Bootstrap相结合的航段油耗区间估计方法。利用SVQR非对称形式的绝对值残差最小化的思想估计航段油耗的条件分位数,并将其作为Bootstrap的输入来估计航段油耗总体的统计量,由于相同机型、航段的油耗样本总体满足正态分布,最后构建一定置信度的估计区间。实验结果表明：该方法的估计区间可信度更高、平均带宽更窄、提高了估计区间的质量。该方法能为航空公司合理的估计油耗及制定碳排放监测计划时提供参考。     

基于模糊滑模观测器与传感器信号积分可拓融合的车辆质心侧偏角估计

车辆质心侧偏角对于车辆横向稳定状态判断具有重要作用，对质心侧偏角的高估或低估都会对稳定性控制系统产生影响. 针对目前质心侧偏角估计方法仍具有较大误差且实用性不强，提出了以降低观测误差及提高估计系统实用性为目标的方法，构建了鲁棒性较强的模糊二阶滑模观测器计算质心侧偏角观测值，同时采用惯性测量单元信号计算质心侧偏角积分值. 之后分析了两种估计方法的优缺点，对质心侧偏角观测估计值与传感器信号积分估计值进行可拓融合，以实现采用传感器信号估计对观测值进行修正. 最后通过Simulink/TruckSim仿真、硬件在环仿真，进行了质心侧偏角估计方法的验证. 在实车定圆加速测试工况中以控制效果论证了所提出方法的有效性. 研究表明所提出方法能够准确反映实际质心侧偏角状态，并且可靠性、实用性均较佳.