研究生科研创新计划项目项目申报书(石存杰)

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1、附件 4-1-1：江苏省普通高校研究生科研创新计划江苏省普通高校研究生科研创新计划项项 目目 申申 报报 书书申 请 者 姓 名： 石存杰 研 究 生 类 别： 博士研究生 硕士研究生攻 读 方 式 ： 非 定 向 定 向 委托培养 自筹经费 专 业 名 称 ： 车辆工程 研 究 方 向 ： 车辆电子及信息技术 申请项目名称： 车载感知与终端开发 所 在 学 校 ： 江苏大学 江苏省学位委员会江苏省教育厅制表二 O 一一年四月填 表 说 明一、填写本表前，应先仔细阅读江苏省普通高校研究生科研创新计划项目实施与管理办法等有关文件及本说明，务必实事求是填写。二、本表作为江苏省普通高校研究生科研创新

2、计划项目立项评审与立项课题存档备查之用，用 A4 纸打印，一式 5 份报送省教育厅。三、配套经费包括单位、院系配套经费及项目组自筹经费。单位配套经费数额请在学校审核意见栏目内予以注明。四、填写本表栏目时，如需要可加附页。五、本表所有信息必须全部填写，不存在的内容一律填“无”0项目名称 车载感知与终端开发项目类别A.人文社科项目 B.自然科学项目申请 经费2.1 万元起止 年限2011 年 5 月 至2013 年 6 月 专 业 代 码080204专业 名称车辆工程重点 学科国家级 省 级 项 目 概 况研究方向车辆电子及信息技术姓 名石存杰性 别男出生年月85.8硕士入学 年月2010.9申

3、请 人所 在 院 系汽车学院联系 电 话18796000 421电子 信箱姓 名刘军性 别男 出生年月67.9备注博导主要研究方向汽车电子及机电一体化近三年在国内外重要刊物发表论文共 4 篇，出版专著（译著）0 部近三年获奖成果： 国家级 1 项，部省级 2 项目前承担科研项目：国家级 0 项，部省级 1 项指 导 教 师近三年支配科研经费 50 万元，年均 15 万元一、立项依据一、立项依据（1 1）研究意义）研究意义 电子化、智能化是汽车未来发展的必然趋势，未来汽车创新主要来自电子技术驱动。 为提升汽车主动安全性能，车联网、车载分布式感知网络、汽车智能安全控制等技术必将 在未来的汽车上装备

4、得到装备。开展这方面的基础研究、开发相关的车载装置和系统具有 十分重要的意义。未来汽车创新主要来自电子技术驱动。为提升汽车主动安全性能，汽车 分布式感知网络、车联网等技术必将装备在未来的汽车上，开展这方面的基础研究非常必 要。 物联网技术发展已被列为国家五大新兴战略性产业之一1。把汽车制造纳入信息通信 技术的创新环境中，车联网将为汽车工业发展提供难得的机遇。车联网2，3应用主要体现 在三个方面：行车安全。包括行车预警、车内保护、紧急报知；运输效率。包括车队 管理、车流控管、用路付费；便捷交通。包括定位信息、数据服务、乘客娱乐。车联网 关键取决于感知，是车载多种传感器信息融合后处理成“智能”的知

5、识和判断。目前商业 化的一些车载远程通讯服务（Telematics）平台2-3，如 ON-Star、G-Book 等，主要以 GPS 全球定位系统、地理信息系统及 GPRS、GSM、3G 等移动通讯系统为基础， 与车联网 的本质有很大差距，并没有为汽车行车安全提供深入可靠的服务。体现在：没有对行驶 中的汽1项目名称应简洁明了，字数限 25 个汉字内；申请额度：社科类项目不超过 1 万元，自然科学类项 目不超过 3 万元。备注一栏如是院士填写 A，奖励计划特聘教授填 B，国家杰出青年基金获 得者填 C，国家突出贡献中青年专家填 D，国务院学科评议组成员填 E。 车进行全面感知；作为外挂车载服务平

6、台，没有真正与车载电子平台融合；以提供交 通服务为主，在行车安全方面提供的服务非常有限。 对于汽车驾驶员来说，面对的是复杂道路交通（路、交通环境）和相对原始简单的操 控条件（车）。驾驶员首先要观察周围复杂的交通环境，再经过大脑的分析和决策，最后 操纵车辆的转向、制动、离合器和油门等操纵机构，实现车辆行驶的控制。与驾驶飞机或 船舶等其它交通工具相比，繁重的驾驶任务，使得汽车驾驶员出错概率较高。主要表现在 10-12：一些动力学控制装置（如ABS、TCS、EPS、VDC 等）不能实现车辆驾驶信息的全面感知，不能全面反映汽车驾驶系统地输入和输出信息；各装置之间相互独立，感知信息 不能有效利用；感知信

7、息不对驾驶员开放，是典型的“黑匣子”系统。驾驶员驾驶行为 特征（反应快慢、熟练程度、心理和精神状态、判断能力等）差异很大，不规范甚至错误 的驾驶行为普遍存在，没有有效的监测和纠错机制。对事故和潜在危险状态的判断和决策， 缺乏有效的安全预报及驾驶辅助预警和决策机制。国内外对车辆安全辅助驾驶技术的研 究侧重于通过视觉传感器、车道布置信号源、激光或超声波传感器等途径获取交通环境信 息，实现安全行车和避障。在信息提取的准确性、系统应用可操作性等方面离大规模普及 还有距离。 汽车作为移动的交通工具，交通事故是其发展所面临的重大问题之一。根据美国国家 公路交通安全管理局（NHTSA）在2006 年4 月2

8、0 日发布的自然驾驶条件下的100 辆车 进行的研究显示，80%的公路交通事故是由驾驶员在事故前3秒内的疏忽造成的24。 Daimler-Benz 的调查则显示，如果驾驶员能提前0.5 秒意识到汽车危险并采取正确操纵， 可以防止60%的追尾碰撞事故、30%的迎面碰撞事故、50%的路面相关事故；提前1.5 秒则 可防止90%的交通事故25。可见，开展汽车安全预报技术的研究，提前预报汽车可能出现 的危险状况，预先警示驾驶员、甚至直接驱动车辆控制系统，对于提高车辆行驶主动安全、 减少道路交通事故将起到十分重要的作用。 我国乘用车（轿车）主要以合资企业生产为主，车载电子控制技术基本上掌握在跨国 汽车公

9、司手中。车载电子平台的通讯协议不统一，各大汽车制造厂都有独自的标准，自主 品牌轿车的电子产品几乎全部依赖进口，要构建统一的汽车感知平台难度较大，必须依赖 汽车厂自身来开发。而我国商用车主要以自主品牌为主，随着我国实施不断加严的排放法 规，该类车也开始装备电控燃油喷射系统，电子化进程刚刚开始起步。商用车车载电子平 台的通讯标准比较单一，都完全采用统一的CAN2.0B 总线结构和SAE-J1939 高速CAN 车用 高层协议，为构建车联网分布式车载感知网络和信息处理平台带来了便利。商用车承担着 客、物的运输，对国民经济的影响更大，事关人身安全、财产安全、社会稳定。诸如运输 车队的动态管理调度、危险

10、品车的动态监控、客车动态监控避免产生交通事故造成重大伤 亡等都迫切需要车联网技术。我国自2003年起便推行并强制安装行驶记录仪标准、道路运 输车辆卫星定位动态监管系统标准、JT-T415-2006 道路运输电子政务平台及标准、正在 修订的汽车行驶记录仪新国家标准，这些政策的出台为车联网的快速普及提供了强大的政 策动力。客运、旅游、公交、物流公司对商用车车辆的运营、安全、成本管理的内在需求 越来越强烈。 我国商用车主要以自主品牌为主，随着我国实施不断加严的排放法规，该类车也开始 装备电控燃油喷射系统，电子化进程刚刚开始起步。商用车车载电子平台的通讯标准比较 单一，都完全采用统一的CAN2.0B

11、总线结构和SAE-J1939 高速CAN 车用高层协议，为构建 车联网分布式车载感知网络和信息处理平台带来了便利。汽车电子技术、信息技术的快速 发展为商用车的智慧运营提供了良好的技术条件，而商用车用户对智能化管理的内在迫切2需求，无疑将成为中国商用车迈向智慧时代的助推器。 本课题基于车联网提出车载感知与终端开发。该装置由车载感知网络平台、GPS 接收 模块、基于WIN-CE 的车载终端服务、信息远程传送模块、信息处理中心等组成。其中， 车载感知网络平台通过各类传感器上持续不断的采集发动机运行数据、车辆状况信息、驾 驶员的操控行为等汽车状态信息，GPS 接收装置获得汽车卫星定位信息。基于WIN-

12、CE的车 载终端服务对感知信息进行加工分析处理，一方面为驾驶员提供有用的状态和安全性能等 信息，另一方面也可对信息进行海量存储，此外，还可向信息中心安全。车载的各模块之 间通过CAN 总线实现信息传送，信息处理中心与车载终端之间通过3G、GSM 等实现信息交 换。 该装置具备如下功能和特点： 1） 针对目前汽车上尚未能实现汽车运动状态和驾驶员行为的在途全面感知，本项目研制 基于CAN总线技术、MEMS 惯性传感器技术的在途汽车运动状态、驾驶员驾驶行为全面感知 模块。 2） 安全驾驶管理：通过管理驾驶员不良驾驶行为，纠正违规操作，确保安全行驶。通过 离线数据，运用信息融合技术，对驾驶员是否频繁急

13、加速急制动、是否超速、是否经常急 打方向盘、驾驶员对车辆的控制是否得当等进行识别和评价。 3） 具备车载记录仪的功能。在途连续记录感知信息数据的存储功能。将驾驶员不良驾驶 行为、油耗数据、车辆运行情况、发动机运行状态等记录在案。通过数据融合、先进的理 论和算法，对记录数据后续加工处理。可以复现驾驶员操控行为和车辆行驶历史，可作为 “汽车行驶记录仪”或“黑匣子”使用。 4） 车队管理和调度。对城市公交线路、运输车队实现动态调度、动态管理。如汽车运行 轨迹、汽车车速统计、发动机运行工况统计、行车安全性能参数。通过数据的分析处理， 优化公交线路、公交车发车时间间隔等的优化。通过信息处理中心与汽车之间

14、的实时通讯 （语音、短信息等），实现信息处理中心与汽车驾驶员之间的互动。便于车队的监督、管 理与调度。 5） 扩展特定的感知模块和分析处理模块。如针对商用车节能的要求配置燃油消耗传感器 可实时感知汽车的燃油消耗，有利于汽车的节能。对于危险品运输车，通过配置相应的传 感器（如对压力容器进行压力、温度监测），可对危险品状态参数实时感知，及时发现安 全隐患，并通过终端提示给驾驶员，并记录在案，并传送给远程信息处理中心。（2 2）国内外研究现状）国内外研究现状我国汽车工业近十年来取得了迅猛发展，已经成为全球最大的汽车生产国，和全球最 大的汽车市场。商用车行业总体运行环境良好，随着我国高速公路通车里程进

15、一步增加， 物流运输业的迅猛发展，城镇居民出游热情居高不下，商用车产品内在品质不断提升，为 此带动了商用车公路运输市场需求快速增长。2010 年，我国汽车产销双双超过1800 万辆， 稳居全球产销第一。其中商用车中，客车产量超过44 万辆，其中大型客车近6.9 万辆； 货车产量386 万辆，重型货车产量超过101 万辆。 但我国商用车的技术创新方面与国外汽车技术发达国家相比存在相当大的差距。自主 研发和创新方面的能力和动力不足。严重制约了我国商用车的稳健发展。商用车在信息化、 智能化、汽车电子应用技术等方面还处于起步阶段。国内这方面的研究主要侧重在乘用车 行业，一些合资企业带来国外先进技术，自

16、主品牌汽车企业，如吉利、奇瑞等通过近年来 苦练内功，这方面已经取得长足进步。正在缩短与国外在这方面的差距。 本项目提出以开发驾驶行为、车辆运动状态为核心的车载在途感知技术研究和平台开 发为基础，开展以汽车动力学特性参数在线辨识、驾驶员驾驶行为评价与纠错理论与方法、 汽车主动安全性能在线预测预报等应用技术研究，开发基于嵌入式系统、车联网、远程通3讯、信息融合处理等技术的车辆在途安全感知与评价装置。该装置不仅可极大地提高汽车 的行车安全，对交通运输管理、驾驶员管理、汽车节能和环保性能改善等方面也有非常重 大的促进作用。 汽车电子化、智能化是发展趋势，围绕汽车安全、节能、环保三大主题是汽车发展的 必然。本项目相关