基于流场的行驶车辆横向安全识别方法研究

• 作 者: 彭聪
• 出 处: 燕山大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 横向安全 模式识别 计算流体动力学 轨迹预测 状态特征

由于道路交通安全保障形势严峻，行驶车辆对适应性强的安全预警系统有着切实的需求。国内外在这方面的研究还处于探索性阶段，就实用性而言，还有继续改进的可能和必要。因此，本文以车辆外流场分布为切入点，综合运用车辆外流场数值模拟，行驶轨迹预测和模糊模式识别三种手段，来共同完成对行驶车辆的横向安全状态的预警。安全预警系统的适应性和准确性得以提高。研究所围绕的主要内容包括：首先，对车辆外流场分布进行CFD模拟计算。对影响流场分布的因素对比分析，选定合适的参数，建立几个典型模型。分别在直线和曲线行驶下，对单车及多车的外流场进行数值模拟。验证线性叠法加获取车辆外流场分布信息的可行性，并构建数据库。然后，预测行驶车辆的轨迹和获取车辆状态特征。推导车辆的行驶轨迹方程并在MATLAB中求解轨迹曲线。借助道路图像的灰度特征，拟合出车道边界线。根据横向安全状态的各个特征的分析，选出车辆横向位置、撞线时间及流场各点的纵向流速和横向流速等四个状态特征指标。最后，对车辆安全状态模式进行识别。运用模糊动态聚类对特征样本集进行模式类别划分，组建标准的模式类别库。并据此，对行驶车辆的实时状态特征指标所属的安全模式类别进行识别和预警。与传统车道偏离预警相比，本文提出的车辆安全状态识别方法，引入了车辆外流场分布特征，信息指标和适用工况更多，对横向安全状态的判别更精。经过检验，识别效果比较满意。