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• 2020年, 41卷, 第2期
  刊出日期：2020-03-10

    

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  基于注意力机制的车辆行为预测

  蔡英凤1, 朱南楠2, 邰康盛2, 刘擎超1, 王海2

  2020, 41(2): 125-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.001

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  为了解决智能驾驶场景中对周边车辆未来行为的预测问题,研究了基于注意力机制的长短时记忆网络(LSTM)模型的车辆行为预测方法.首先提出了一种非均匀步长的时间序列数据划分方法,将属于特定行为的车辆时序信息进行分类;以LSTM为基本的神经网络框架,用注意力机制判断输入时序信息中各个时间步信息的重要程度,分配不同的权重值;以目标车辆及其周边车辆的历史轨迹信息作为算法输入,用来预测目标车辆将来的运动行为.结果表明:该算法可以解决固定步长的时序分类方法导致的信息遗漏或计算资源负担增加的问题,同时能够有效提高行为预测准确性,减少车辆行为预测时间.
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  基于V2V的高速换道轨迹多目标规划

  张新锋1,2, 夏八科1,2, 张甫城1,2

  2020, 41(2): 131-137. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.002

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  为了解决传感器式智能车辆换道灵活性差和安全性低等问题,提出一种V2V模式下的高速换道模型.在换道起始时刻,通过V2V获取周围交通车的状况,确定与周围交通车在换道前应该保持最小的安全换道距离,判断换道的可行性.换道条件允许的情况下,采用多项式函数对车辆的换道轨迹进行描述.并建立了权衡换道舒适性和效率的目标函数对轨迹进行多目标规划,为车辆规划出该交通环境下的最优换道轨迹.结果表明:与非V2V换道模型相比,在换道空间不够充裕的情况下,通过V2V规划出来的轨迹,在换道过程中与周围车辆保持着更大的安全车距;CarSim仿真中车辆轨迹跟踪误差和动力学参数都控制在合理的范围内,进一步说明多目标优化的轨迹可以综合提升换道的效果,使得车辆能够适应不同交通环境.
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  基于行距离及粒子滤波的车道线识别算法

  杨金鑫, 范英, 谢纯禄

  2020, 41(2): 138-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.003

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  为了解决在不同环境下车道线建模复杂及识别鲁棒性较低的问题,提出一种基于行距离和粒子滤波在复杂环境下的车道线识别算法.算法首先将RGB图像转化成HSV色彩空间,利用标定后的车载相机得到车道线逆透视图像(IPM);然后对预处理后的二值图计算每个像素点的行距离;最后根据建立的简单车道线模型及粒子滤波得到准确的车道线位置.结果表明:通过计算二值图像的行距离可将车道虚线部分连接起来,有利于建立连续的车道线上下文关系,同时也为粒子提供运行环境;利用粒子的随机搜索能力,不需要建立严格的车道线模型,解决了单一车道线模型在复杂城市道路环境下鲁棒性较低的问题;算法在城市复杂路况下具有较好的鲁棒性.
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  交通信息标准条款BLSTM和CNN链式模型分类方法

  范维克, 张绍阳, 陈博远, 王珂

  2020, 41(2): 143-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.004

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  为了有效获取交通运输信息标准中的一致性条款,简化标准测试方法,针对现有文本分类方法中卷积神经网络存在的缺少上下文含义和循环神经网络存在的梯度消失及梯度弥散等问题,提出一种基于BLSTM的文本增强表示方法和基于CNN网络的语句分类相结合的方法进行一致性条款分类.其核心思想是将BLSTM前向和后向过程产生的向量相加,然后与原文本向量拼接作为文本的向量表示,将文本向量作为CNN网络的输入进行文本分类.为验证所提模型的有效性,设置了与传统机器模型TF-IDF+SVM、单CNN、BLSTM神经网络模型及经典混合模型的对比试验.通过构造的交通运输信息标准条款数据集测试表明,基于改进的BLSTM和CNN的链式混合神经网络模型准确率达到93.77％.
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  综合客运枢纽布局模式及适用性分析

  徐扬1, 康佳霖2, 吴文静1, 郝盼2

  2020, 41(2): 149-153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.005

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  通过资料收集、现场座谈、实地踏勘等调查方式,对我国目前正在运营的将近20个典型综合客运枢纽的客流进行调研统计,着重分析深圳北站、天津站、北京南站、南京南站的典型布局模式.依据综合客运枢纽内客流的换乘方式,对我国现有的以铁路为主导的衔接布局模式进行分类,对比分析了不同换乘方式之间衔接布局模式的优缺点,并对各种布局模式的适用范围进行了界定.结果表明:我国综合客运枢纽布局模式主要分为平面一体式布局、平面分离式布局、立体式布局以及综合式布局4类;随着城市综合运输服务水平要求和社会公众满意度需求的不断增强,未来发展优势较为明显的是立体式布局模式.
  
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  基于瞳孔直径的交通冲突量化方法

  徐艺1, 李世武2, 王玉琼1, 马晓田1

  2020, 41(2): 154-159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.006

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  通过进行交通冲突数据、照度数据与驾驶人瞳孔直径数据的统计分析,明确了瞳孔直径随照度的变化而变化,并发现冲突严重程度与瞳孔直径变化趋势的一致性.提出了以瞳孔直径为量化指标,并可根据照度瞳孔直径模型进行瞳孔直径数据补偿的交通冲突量化方法.使用实车试验数据对基于瞳孔直径的交通冲突量化方法进行验证,结果表明:驾驶人对交通冲突严重程度评分以及交通冲突量化所得q值均随车速的提高而增大,且随着车速的提高,增大的幅度递减;证明了所提交通冲突量化方法的量化结果与驾驶人主观评分具有高度一致性,可为基于驾驶人认知进行交通安全评价提供途径.
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  基于激光雷达数据的仓储物流AGV障碍物识别方法

  吴飞, 黄威

  2020, 41(2): 160-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.007

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  针对智能仓储中AGV避障问题,提出了一种使用激光雷达识别AGV前方障碍物类别的方法,以便结合障碍物位置信息辅助AGV做出合理的决策.首先,将激光雷达数据进行滤波、聚类,得到纯度高的聚类簇;然后,通过提出的特征提取方法提取得到特征向量;最后,使用粒子群优化算法(PSO)在训练集上寻找径向基核(RBF)支持向量机(SVM)的最优参数,并训练得到模型.该方法在智能仓储模拟环境的数据集上测试,准确度达到了94.58％,可以准确、有效地对AGV前方障碍物进行识别.
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  基于负泊松比结构的汽车B柱结构耐撞性优化设计

  赵万忠, 赵宏宇, 王春燕

  2020, 41(2): 166-171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.008

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  为了提高汽车的侧面耐撞性,基于传统B柱基本结构,提出了一种填充负泊松比内芯的新型B柱结构.根据我国新车评价规程C-NCAP要求,建立基于新型B柱结构的整车侧面碰撞模型;采用最优拉丁超立方试验设计法采取样本点,建立B柱各评价指标与设计变量之间的响应面模型;在此基础上,以B柱侵入位移和侵入速度为优化目标,采用NSGA-Ⅱ优化算法对新型B柱结构进行多目标优化设计.结果表明:新型B柱结构使得整车侧面碰撞的侵入位移下降了7.44％,侵入速度下降了5.10％,两者都有明显降低,这显著改善了汽车的侧面耐撞性能.
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  基于多目标PID的拖挂式房车差动制动控制系统设计

  徐兴1,2, 糜杰1, 王峰1,2, 马世典1,2, 陶涛3

  2020, 41(2): 172-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.009

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  为了保证拖挂式房车制动时具有良好的横摆稳定性及行驶路径,提出以房车铰接角和横摆角速度为控制目标的差动制动控制方法.考虑电磁制动器机电耦合特性,建立了基于线性六自由度的牵引车房车转向制动力学模型;建立拖挂式房车稳态行驶时铰接角模型,引入多目标PID加权控制算法和多目标PID协调控制算法,应用差值制动控制横摆力矩的原理,使房车铰接角和横摆角速度准确跟随目标期望值,实现房车制动时具有良好的横摆稳定性及行驶路径.基于TruckSim与Simulink的联合,进行了脉冲、阶跃转向工况下的仿真试验.仿真结果表明,提出的加权控制和协调控制均能保证拖挂式房车在制动时具有良好的行驶路径及横摆稳定性;相比于无差动制动,这两者使房车相对横摆角减小约25％;相比于以横摆角速度为目标的差动制动,这两者使房车的行驶路径偏差减小约20％.
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  基于侧倾角预测的坡地作业机具悬挂自适应控制

  陈晨, 夏长高, 韩江义, 杨宏图

  2020, 41(2): 181-186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.010

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  为了解决传统电控液压悬挂无法根据坡地的横向坡度对机具侧倾角进行调整的问题,提出了一种坡地自适应电控液压悬挂反馈控制系统.提出了一种利用卡尔曼滤波方法对机具理想侧倾角进行估计的预测方法;建立了电控液压悬挂机构的动力学模型;在Simulink平台下对某一典型二自由度拖拉机机具悬挂机构搭建了控制系统模型,并利用实际采集的拖拉机作业坡地路面谱数据作为模型输入信号进行了仿真.结果表明:该自适应电控液压悬挂反馈控制系统能够有效控制拖拉机悬挂机具横向耕深波动在±10 mm以内.
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  缸内压力信号中燃烧激励引起高频谐波的特征参数

  赵秀亮, 孔令沂, 汪若尘, 李小华, 王丽梅

  2020, 41(2): 187-191. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.011

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  针对振动信号与缸内压力信号辨识的相位燃烧特征参数间存在滞后角、且不同工况下滞后角不一致的问题,研究了缸内压力信号中可用于表征高频谐波能量的特征参数.分析了缸内压力信号的时频分布特点,确定燃烧激励信号的频带范围;建立了单缸柴油机一维仿真模型,对峰值压力等参数进行了分析.结果表明:峰值压力、最大压升率、最大压升率与燃烧始点到最大压升率点间隔角比值及燃烧始点到峰值压力点间隔角与缸内压力信号高频谐波能量呈近似线性关系;所提出的参数,包括实测振动速度信号中的pirA′B′，pirA′B′δφ′，δθ′能用于表征高频谐波能量,为基于振动速度信号特征参数修正相位滞后角提供了参考.
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  基于SA+BP混合算法的动力电池放电峰值功率估算

  朱浩, 张文博, 邓元望, 李梦, 吉祥

  2020, 41(2): 192-198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.012

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  针对一般的电池峰值功率状态估算只考虑单个因素的影响,或使用的电池模型相对简单等问题,提出一种新的估算方法.以三元锂动力电池作为研究对象,综合考虑了电池的温度、荷电状态和欧姆内阻等对电池放电峰值功率的影响,运用Matlab中的神经网络工具箱与Matlab语言编程,建立了基于数据统计和机器学习的模拟退火(simulated annealing， SA)+BP神经网络混合算法的神经网络电池模型.采用混合脉冲功率特性测试方法进行试验,共得到245组有效的试验数据,其中200组数据作为训练样本,45组数据作为测试样本.对比了单一BP算法和SA+BP混合算法训练模型的仿真结果,证明SA+BP混合算法训练的电池模型估算精度更高,能更加准确地描述电池的功率特性.
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  EGR对不同生物柴油／柴油掺混比下碳烟前驱体形成的影响

  吴旭东1, 王忠1, 刘帅1, 李瑞娜1, 瞿磊2

  2020, 41(2): 199-205. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.013

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   以生物柴油和柴油混合燃料为研究对象,采用AVL-Fire和Chemkin软件耦合,简化正庚烷-癸酸甲酯-9-癸烯酸甲酯燃烧反应机理作为燃烧化学反应动力学机理,构建了有3 299个组分和10 806个基元反应的生物柴油／柴油化学反应动力学模型,分析了EGR率和生物柴油／柴油掺混比对乙炔、苯、萘、菲和芘等碳烟前驱体生成规律的影响.结果表明:碳烟前驱体主要生成于预混燃烧阶段;随着曲轴转角的增加,碳烟前驱体生成量呈先升高后降低的趋势;随着生物柴油／柴油掺混比的增加,碳烟前驱体的初始生成时刻提前,生成量峰值和最终生成量都有所降低;随着EGR率的增加,生成量峰值时刻都有所滞后,乙炔生成量峰值降低,最终生成量逐渐升高,苯、萘、菲和芘最终生成量有所增加.
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  电液式可变气门系统回油阶段瞬时压力的分析

  吴学舜1, 张洪川1, 杜德峰1, 韩志强1, 赵家辉2

  2020, 41(2): 206-213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.014

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  基于某型号船用柴油发动机电液式可变气门系统,通过试验与仿真相结合的方法,在试验数据与仿真结果符合较好的情况下,建立了压力波动评价体系,研究了回油电磁阀的开启斜率、最大开度、开启相位和供油压力对电磁阀阀后液压油路回油阶段的瞬时压力特征时间(分为急降区时间、稳定区时间和自由下降区时间等3个区间)的影响.研究结果表明:急降区时间随回油电磁阀开启斜率的增加而减小,随最大开度的增加而增加;稳定区时间随回油电磁阀开启斜率的增加而增加,随最大开度的增加而减小;回油电磁阀开启斜率和最大开度对急降区时间和稳定区时间的影响均大于开启相位和供油压力的影响;自由下降区时间几乎不受回油电磁阀开启斜率、最大开度、开启相位和供油压力的影响.
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  一种可用于BMS功能验证的动力锂电池模拟器设计

  李梦, 龚金科, 朱浩, 吉祥, 张文博

  2020, 41(2): 214-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.015

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  基于Matlab ＆ Simulink的Simscape模块,建立了电池二阶等效电路模型,并进行了参数辨识和模型验证,完成了硬件电路和软件设计,从而构建了一种新的动力锂电池模拟器.仿真和测试结果表明:在对电池模型进行参数辨识时,增加荷电状态在0至0.10区间的间隔点,可进一步提高电池模型精度;在HPPC循环放电工况下,电压最大误差不超过0.07 V;在动态运行工况下,电压最大误差不超过0.12 V;在不同的荷电状态下,动力锂电池模拟器电压输出最大误差为1.9 mV,相对误差为0.53‰,验证了所设计的动力锂电池模拟器具有较高的精度,可用于电池管理系统的功能验证.
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  刻蚀条件对石英各向异性刻蚀特征的作用机理及KMC数值模拟

  张辉1,2, 满青珊1, 贲伟1, 鲁士仿1, 秦晅1, 幸研2

  2020, 41(2): 221-229. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.016

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  针对石英晶体各向异性湿法刻蚀复杂的各向异性刻蚀特性,致使刻蚀演化过程和结果难以预测和控制,利用刻蚀半球法得到了石英在多种体积比刻蚀溶液中和不同温度条件下的全晶面刻蚀速率,分析了刻蚀条件的改变对于石英刻蚀各向异性特征的影响作用,并从晶面活化能角度解释了刻蚀各向异性的成因.在形貌预测方面,通过对石英晶体x轴(电轴)和y轴(机械轴)上主要晶面原子排列和速率特征的分析,建立了以基于石英的移除概率函数（QUARTZ-RPF）方程为刻蚀依据的KMC仿真模型,实现了对不同刻蚀条件下的全晶面刻蚀速率及Z-cut切型晶片任意掩膜下刻蚀结构和表面形貌的精确模拟.
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  基于多态蚁群优化算法的认知无线电动态频谱接入策略

  滕志军1,2, 滕利鑫2, 谢露莹2, 曲福娟2

  2020, 41(2): 230-236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.017

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  为尽可能提高系统的网络收益及网络资源的利用率,针对原有蚁群算法搜索时间长、收敛速度慢及信息素单一等问题,提出一种基于时间效率的多态蚁群优化算法,借助信息素的增强型积累,为蚁群算法中蚂蚁的行动提供依据,并将其运用到认知无线电动态频谱接入中.以最大网络公平性和网络收益总和作为目标函数的仿真试验表明:改进后的算法能显著地提高系统的网络效益,保证系统的公平性,与此同时,节省了认知用户的搜索时间,使认知用户能更快速地接入可用信道,改进后的算法在加快收敛速度的同时,使得系统吞吐量也显著增加,提升了系统的整体性能.
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  风力发电机组主轴承温度计算与测试验证

  邓志党1,2, 孙涛2

  2020, 41(2): 237-242. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.018

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  测试了风力发电机组在发电状态时,发电机的主轴前、后轴承温度,得到了温度曲线和温升曲线.根据功率和温升的关系,在满功率发电状态时,计算了发电机主轴的前、后轴承的温升,根据叶片根部载荷,得到了轮毂中心载荷.计算了风机主轴前、后轴承的摩擦力矩及摩擦热量,根据摩擦热量,使用有限元方法计算了满功率发电状态下的主轴系前、后轴承的温度,分析了轴承理论温升与测试温升的差异.研究了径向载荷、轴承预紧力、轴承尺寸、润滑脂黏度和轴承转速等对轴承温度的影响.结果表明:前轴承比后轴承受到的径向载荷要大、温升大很多;在4种摩擦力矩中,滑动摩擦力矩产生的热功率损耗大大高于其他摩擦力矩产生的热工率损耗;轴承温升随预紧力的增大而增加,预紧力对前轴承温升影响较大,对后轴承温升影响很小.
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  基于DPL模型对超短脉冲激光辐照金属薄板传热行为的渐进分析

  王颖泽, 昝晨

  2020, 41(2): 243-248. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2020.02.019

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  基于双相滞后热传导模型(DPL模型),对超短脉冲激光辐照金属薄板的瞬态热传导行为进行了渐进分析.首先在一维条件下基于双相滞后热传导模型联合能量守恒方程得出金属薄板的热传导偏微分控制方程,然后利用Laplace正、逆变换的技术和近似求解的方法,推导了金属薄板在超短脉冲激光热冲击下的温度变化的近似解析表达式.将结果与文献中数值方法结果进行了比较,验证了解析方法的准确性.研究了热通量相位滞后值和温度梯度的相位滞后值以及金属薄板板厚对热传递行为的影响.结果表明:随着热通量的相位滞后值的增加,超短脉冲激光加热引起的热波的波峰值越高,温度变化率越大;相反,随着温度梯度的相位滞后值的增加,该热波的波峰值越低,温度变化率减小;此外,金属薄板板厚对相对温度变化的波形影响较小.