浙江理工大学硕士研究生学位论文开题报告规范

浙江理工大学硕士研究生学位论文开题报告规范（精选8篇）

浙江理工大学硕士研究生学位论文开题报告规范 第1篇

浙江理工大学硕士研究生学位论文开题报告规范

一、硕士学位论文开题条件

1、全日制在校硕士研究生：修完规定的学位课程，中期考核成绩合格。非学位课专业选修课（已修和在修）学分不低于5分。

2、同等学力申请硕士学位论文：已获得学士学位；修完研究生课程进修班课程，获得结业证书；通过同等学历申请硕士学位英语水平和学科综合水平全国统一考试。

二、学位论文开题报告要素

1、开题报告封面（请用统一模板）；

2、论文开题的目的、意义；

3、目前国内外的研究现状；

4、学位论文的主要研究内容；

5、学位论文的创新点、重点、难点和关键问题；

6、学位论文的基本框架；

7、学位论文的研究进度计划安排；

8、参考文献目录；

9、学位论文开题报告要求字数在4000字或以上。

三、学位论文开题报告格式

开题报告以A4页面排版。具体规范格式如下：

1、标题用粗黑体：一级标题三号；二级标题小三号；三级标题四号。

2、正文用宋体小四号。

3、标题序号标号：

一级标号：123……

二级标号：1.11.21.3……

三级标号：1.1.11.1.21.2.3……

4、图表标号：

图1.1图1.2图2.1图2.2……（标在图下方）

表1.1表1.2表2.1表2.2……（标在表上方）

5、引用的参考文献统一列示于正文之后，参考文献的排序可按作者姓名拼音的第一个字母排列，正文应以小括号注明作者姓名和文献发表时间。以引号标明的直接引用的文字，及引用的数据和表格等，作页下注。参考文献列示格式：

[l]作者, …, 作者.书名.版本.出版地, 出版社.出版时间

[2]作者, …, 作者.文章题目.期刊名.卷号(期数),年份.p:页码-页码

6、页眉和页脚。页眉的左上角为“浙江理工大学学位论文开题报告”，右上角为开题报告题目；页脚为居中以阿拉伯数字标示的页码；页眉和页脚从正文开始标识。

四、学位论文开题组织形式

1.硕士学位论文开题报告答辩由导师所在的学科专业指导委员会负责组织实施，也可

由学科专业指导委员会指派一名教授负责。

2.开题报告答辩小组成员由副教授及以上职称的教师担任，人数不得少于3人。

五、其他有关注意事项

1.学位论文开题报告答辩通过者，应按导师组意见进行修改，修改后的开题报告在答

辩后两周内交学院并送研究生部存档。

2.学位论文开题报告不通过者，应重新选题、撰写开题报告，参加下一轮的开题报告

答辩。

3.硕士学位论文题目应与开题报告基本一致，并作为能否参加学位论文答辩的条件。4.封面中的选题来源按照课题来源填写。有国家（重大）自然科学（社科）基金项目、国防科委项目、省自然科学基金项目、省科技厅（重大、招标）项目、省教育厅（重大）项目、市科委项目、横向合作项目、自选课题等等。其填写格式例如：国家自然科学基金项目（项目上级编号）项目名称。

5.本表需归入档案，请用黑色、蓝色墨水钢笔填写或打印,字迹务必清楚。

6.硕士生开题报告在4000字以上。

7.本表在第三学期前完成。一式三份，自留、交导师及校研究生部各一份。

浙江理工大学学位论文开题报告XXXXXXXX题目

（报告正文）

浙江理工大学硕士研究生学位论文开题报告规范 第2篇

开题程序为：(1)开题人汇报自己的选题情况，重点介绍论文题目、选题意义、论文结构、研究思路、研究方法等内容;(2)导师组对选题及论证提出问题和意见;(3)指导教师发表意见。开题报告会应有记录。

四、开题报告的审核

通过以上程序，如果导师组半数以上成员认为选题适当、设计可行，应当通过开题报告;如果认为开题报告存在不足，有可能影响论文写作的，经导师组提出具体修改建议后，可以通过开题报告;如果认为选题不当或者存在其他致命缺陷，难以一时解决的，则不能通过开题报告。

由于研究生本人的原因致使开题报告未能如期进行或者未获通过者，可在一个月内再进行一次开题。如果再次开题仍未获通过，则按有关学籍管理规定以结业处理。

浙江理工大学硕士研究生学位论文开题报告规范 第3篇

关键词：全日制专业学位,专业型硕士,培养,学位论文

一、概述

为了更好地适应国家经济建设和社会发展对高层次应用型人才的需要, 积极发展具有中国特色的专业学位教育。截止到2015年, 大连理工大学学术型硕士与专业型硕士的比例已基本达到3∶1。但随着专业型硕士教育的兴起与发展, 其培养质量问题引起了社会的关注。

全日制专业学位研究生要求必须具有较强解决实际问题的能力, 能够承担专业技术或管理工作, 而且“应届本科毕业生的实践教学时间原则上不少于1年”。学位论文质量是衡量全日制专业型硕士培养水平的重要标志。因此, 如何在保证工程实践的前提下又能很好地完成专业学位论文是我们探讨的主要内容。本文从学生 (本科生、研究生) 、导师、企业三方面入手问卷调查、部分面谈, 得出调查结果, 从三个角度诠释对专业型硕士的理解和解读, 较全面地反映大连理工大学的专业型硕士培养现状。

二、问卷调查概况

问卷调查的对象是大连理工大学的在读学生 (大四本科生和专业型硕士研究生) 、硕士生导师和硕士毕业生工作企业。针对上述三方面的特点和关注的焦点不同, 调查问卷分为三类:学生版、导师版和企业版。在2014年3~5月采用不记名方式, 共发放四类调查问卷1500份, 调查问卷的发放和回收情况:学生版共发放1000份, 回收762份, 回收率为76.2%;导师版共发放400份, 回收314份, 回收率为79.5%;企业版共发放100份, 回收68份, 回收率为68%。

三、调查结果与分析

1.本科生调查结果。从大四本科生的调查结果来看, 大部分学生对专业型硕士和学术型硕士的区别有了较清晰的了解, 但对专业型硕士的认同度不容乐观, 仅有33%的学生对专业型硕士的前景看好并且愿意选择报考专业型硕士, 选择原因有考取较简单、年限较短等。大部分学生更倾向于报考传统型硕士即全日制学术学位硕士研究生, 考虑的原因主要包括:就业问题, 学校可能会差别对待, 以及部分学生想继续攻读博士。

2.研究生调查结果。全日制专业学位硕士培养环节调查结果见表1。从研究生调查结果统计分析来看, 83%的学生对专业型硕士认同度较高。普通认为专业型硕士和学术型硕士差别不大, 并且部分专业在研究生录取考试中出现专业学位硕士录取分数线高于学术学位硕士录取分数线的情况。从回收的100份专业型硕士调查结果来看, 专业型硕士的教学系统并不专业和完善。没有专门针对专业型硕士培养的课程, 课程的设置不够合理, 具有一定的滞后性。专业型硕士课业要求较重 (见表1) , 理论知识与行业实践结合较差等方面。

调查结果显示, 60%以上的研究生由于学分要求过高, 不能在满足工程实践要求前提下保证学位论文的质量, 并且教学内容与工程实践严重脱节, 超过43%的学生认为所学知识用处不大。更多的专业学位硕士研究生希望学校开设与工程实践有关的课程, 而不是大量的理论知识课程。

调查结果反映的问题主要集中在学校专业型硕士和学术硕士的课程以及教师讲课内容和方式没有太大差别, 因为师资交叉在一块, 专业化程度不高, 专业型硕士和学术型硕士基本没有差别, 专业型硕士还是最终难去“学术化”。使得专业型硕士的工程实践经验还是不足, 专业型硕士的优势体现得不明显, 现阶段专业型硕士更像是压缩版的学术型硕士。

3.导师调查结果。从调查问卷结果来看, 88%的导师更愿意招收学术型硕士, 67%的导师认为专业型硕士培养还很不完善。从对导师的访谈来看, 专业型硕士培养问题主要集中在:有的学生在企业进行工程实践期间, 校内导师联系不上学生本人, 致使校内导师不能有效地跟踪学生在企业进行工程实践的详细情况;学生频繁更换工程实践企业, 在每个企业进行工程实践的工作量和材料都不足以支撑写出一篇硕士学位论文;学位论文写作不规范, 致使一部分学生的论文质量不高。大连理工大学专业型硕士就读时间只有两年, 课程量和学术型硕士课程量相差无几, 且工程实践占用了专业型硕士大量的时间, 所以专业型硕士没有充足的时间进行学术研究。

4.企业调查结果。大部分企业对专业型硕士和学术型硕士还是有差别对待的, 他们认为相同学校的专业型硕士和学术型硕士的生源质量不同, 学术型硕士在研究生培养中要求更加严格, 具备更扎实的知识基础, 所以学生素质方面学术型硕士高于专业型硕士。但也有部分企业认为专业型硕士具备较强的实践能了力, 工作上手快, 要求低, 吃苦耐劳, 所以在招聘中对学术型硕士和专业型硕士同等对待, 以面试结果作为主要招聘依据。专业型硕士已经就业, 通过访谈统计企业对专业型硕士的满意程度, 共设置四个等级分别为非常满意、较满意、不满意、很不满意。企业对专业型硕士满意程度的调查结果见表2。企业方面认为专业型硕士的培养与设想还有一定差距, 专业型硕士研究生课程偏于理论, 与学术型硕士缺乏标志性的差别。专业型硕士的应用实践能力并不突出。

四、讨论与思考

我们应对针对上述调查中出现的问题加以解决:1.要健全专业型硕士的培养办法, 保证各高校有效实施, 建立健全培养质量保障体系。

2. 借鉴学术型硕士的培养方案建立一套独立的、有特色的专业型硕士培养方案, 体现专业型硕士培养注重应用、理论与实践相结合的特点。

3.加强实习实践基地建设, 加强政府、高校和企业之间的产学研合作;重视实践教学导师的选聘与考评, 充分体现并落实专业学位的实践教学特色。

五、结语

通过调查问卷和访谈的方法对学生、导师和企业进行三方调查, 总结出专业型硕士培养过程中的主要问题:专业型硕士的社会理解和认可度较低;专业型硕士的培养难去“学术化”;专业型硕士的培养制度和规范仍不健全, 专业型硕士的培养与国家设想有较大差异;专业型硕士的工程实践与学位论文两者不能有机结合, 不能体现学位论文在实践背景下的应用价值;学位论文质量较差等问题。针对发现的问题提出了建立健全培养质量保障体系, 以及完善专业型硕士培养办法等的建议。

参考文献

[1]张东海, 陈曦.研究型大学全日制专业学位研究生培养状况调查研究[J].高等教育研究, 2011, 32 (2) :83-90.

[2]袁燕燕.全日制教育硕士培养过程调查研究[D].南京:南京师范大学, 2012.

浙江理工大学硕士研究生学位论文开题报告规范 第4篇

摘 要 对北京体育大学2003-2012年体操方向硕士学位论文的关键词词频统计与分析，研究高频词之间的结构关系，探究北京体育大学体操方向硕士学位论文的选题方向、研究内容及其不同的特点，分析热点的形成原因与未来发展趋势。

关键词 北京体育大学 硕士学位论文 研究热点

一、研究方法与对象

研究方法主要采用词频统计法与共词聚类分析法。词频统计法能够揭示或表达文献核心内容的关键词或主题词在某一研究领域中出现的频次高低来确定该领域研究热点和发展动向的文献计量法。共词聚类分析法是一种内容分析方法，通过对一组词两两统计它们在同一片文献中出现的频率，以此为基础对这些词进行聚类分析，从而反映出词与词之间的亲疏关系，进而分析这些词所代表的学科和主题的研究结构。

二、研究生学位论文的共词聚类分析

（一）关键词词频统计与分析

本文利用《CNKI中国优秀硕士学位论文全文数据库》，搜索出2003—2012年北京体育大学体操方向硕士学位论文共73篇，以73篇学位论文中的关键词为调研对象，通过共词分析法中的聚类分析探索各高频关键词之间的内在关系，归纳出北京体育大学体操硕士学位论文研究的热点，以及各个不同研究方向的亲疏性。本研究利用Excel对前期检索出的学位论文进行关键词统计，共得到硕士学位论文关键词283个，平均每篇硕士学位论文含关键词3.9个。然后对统计结果进行以下处理：去除对反应主题没有积极意义的词，如“展望”、“问题”等，对表达同一个意思的关键词进行标准化处理，如“高职院校”、“职业技术院校”、“职技高校”等标准化为“高职院校”，“高等院校”、“高等学校”、“高校”、“大学”等标准化为“高校”。

经过多次比较，最终选择词频大于的关键词作为高频关键词，从而确定个体操方向硕士学位论文的高频关键词（表1）。这个关键词总的出现频次为65次，占关键词总频次的36.3%。从高频关键词分布可以看出，北京体育大学体操方向硕士研究生重点关注的研究对象集中在“体育教育专业”、“分析”、“普通高校”、“竞技体操”、“北京市”、“教学理念”、“现状”、“发展对策”等。

表1 硕士学位论文高频关键词表

序号关键词词频

1体育教育专业12

2分析10

3普通高校8

4竞技体操8

5北京市7

6教学理念7

7现状7

8发展对策6

（二）构造词篇矩阵、相似矩阵

对于高频关键词共现频次的统计，本研究利用SPSS17.0，以每篇学位论文为一条记录，记录的内容为高频关键词是否在学位论文的关键词出现（出现为1，否则为0），构造出词篇矩阵。以词篇矩阵为基础，在SPSS软件中进行相关分析，数据类型选择“binary”二元变量，相似系数选择“Ochiai”系数，构造出高频关键词的相似矩阵（见表2）。相似矩阵中的数字为相似数据，数字的大小则表明词与词之间的距离远近，数值越大则表明词与词之间的距离越近，相似度越好；反之，数值越小，表明词与词之间的距离越远，相似度越差。相似矩阵对角线的数据为1，表明某高频关键词自身相关度。

表2 硕士学位论文高频关键词的相似矩阵（部分）

体育教育专业分析普通高校竞技体操北京市教学理念现状发展对策

体育教育专业1.0000.0600.2860.0040.1920.3210.3340.215

分析0.0601.0000.0300.1210.0180.0060.0760.023

普通高校0.0280.0301.0000.1500.0300.0680.1190.029

竞技体操0.0040.1210.1501.0000.0080.1920.0430.020

北京市0.1920.0180.0300.0081.0000.1920.0350.078

教学理念0.3210.0060.0680.1920.1921.0000.0870.186

现状0.3340.0760.1190.0430.0350.0871.0000.100

发展对策0.2150.0230.0290.0200.0780.1860.1001.000

（三）北京体育大学体操方向硕士学位论文的研究热点可以概括为以下几类：

1.竞技体操的发展对策。包括关键词：竞技体操、发展对策、后备人才。

2.北京市普通高校体育教育专业教学理念。包括关键词：北京市、普通高校、体育教育专业、教学理念。

3.体育教育专业与教学能力。包括关键词：体育教育专业、教学能力。

三、研究热点的特点分析

（一）北京体育大学体操方向硕士学位论文的研究热点比较宽泛，选取对象比较广泛，包括普通高校、体育院校、竞技体操、体操普修课、教学理念等。

（二）硕士学位论文注重对教学理念及竞技体操发展状况的研究，旨在通过现状研究，探寻发展的脉络与经验。

（三）硕士学位论文注重对基本理论研究，研究内容宽泛。在理论分析上显得薄弱、创新能力欠缺。

参考文献：

[1] 高宝立，刘小强.高等教育研究热点分析：两个维度、四项指标——以现代大学制度研究为例[J].教育研究.2008（09）.

[2] 迟景明，吴琳.近十年我国高等教育学学科研究热点和趋势——基于研究生学位论文的共词聚类分析[J].中国高教研究.2011（9）：20-24.

[3] 马费成，张勤.国内外知识管理研究热点——基于词频的统计分析[J].情报学报，2006.25（02）.

[4] 冯璐，冷伏海.共词分析方法理论进展[J].中国图书馆学报.2006.32（162）.

浙江大学研究生毕业论文开题报告 第5篇

研究生姓名

专 业

联系电话

e-mail：

年 月 日

一、课题名称及来源：

1、课题名称： 基于神经网络的笔记本键盘检测系统的研究与设计

2、来 源 ： 企业项目

二、研究目的和意义：

随着工业自动化水平的不断提高，机器视觉技术被广泛地应用于工业检测领域，从而把工人从枯燥的工作中解放出来。而笔记本键盘生产在国内市场具有很高的占有量，由于笔记本电脑的普及和惊人的产品更新速度，对笔记本键盘生产的自动化水平提出了新的要求。其中，笔记本键盘的质量检测是关键阶段。与一般意义上的图像处理系统相比，机器视觉系统强调精度和速度，以及工业现场条件下的稳定性。但是，机器视觉系统开发是一个复杂的过程，涉及光电、机械、图像处理等多种技术手段。一般人很难在短时间内整合各种资源来有效地进行系统开发。笔记本键盘检测系统用于对笔记本键盘成品进行离线检测，检测产品的外观是否合格。本系统研制的目的就是在满足对笔记本键盘检测需求的同时进行可靠的质量检测。本文作者总结实际中的工程经验，阐述了系统的总体设计思路和关键的技术环节。对同类产品的研制具有一定的参考价值。

三、国内外研究现状和发展趋势：

数字图像的识别最早可以追溯到60年代。1966年，ibm公司的casey和nagy发表了第一篇关于数字图像识别的论文，在这篇论文中他们利用简单的模板匹配法识别了1，000个数字图像。70年代以来，日本学者做了许多工作，其中有代表性的系统有1977年东芝综合研究所研制的可以识别XX个汉字的单体印刷体识别系统;80年代初期，日本武藏野电气研究所研制的可以识别2300个多体汉字的数字图像识别系统，代表了当时汉字识别的最高水平。此外，日本的太平洋、松下、理光和富士等公司也有其研制的汉字识别系统。这些系统在方法上，大都采用基于k-l数字变换的匹配方案，使用了大量专用硬件，其设备有的相当于小型机甚至大型机，价格极其昂贵，没有得到广泛应用。

我国对数字图像识别的研究始于70年代末、80年代初，大致可以分为三大阶段：

第一阶段从70年代末期到80年代末期，主要是算法和方案探索。研究人员提出了用于汉字识别的各种方法和特征，如特征点法、汉字周边特征、汉字的结构元特征等，并在此基础上研究成功一批汉字识别系统。这一阶段是数字图像识别成果倍出的时期。但是，这些成果还仅仅停留在实验室阶段，没有转化为产品来实际解决数字图像的自动输入问题。

第二阶段是90年代初期，中文ocr由实验室走向市场，初步实用，在实际的汉字识别输入应用条件下，检验和考查这些研究成果。这一阶段形成了一些初步实用的印刷汉字识别系统开始进入市场。

第三阶段也就是目前，主要是印刷体识别技术和系统性能的提高，包括汉英双语混排识别率的提高和稳健性的增强。

其中，从1986年初到1988年是数字图像识别和联机数字图像识别研究的丰收期。数字图像识别是汉字识别研究的主要内容。自1986年以来，各种识别软件和系统纷纷涌现，某些识别装置可以初步使用，它们的主机全部采用微机。主要的性能指标为：1.识别字数;2.识别率：对中等质量印刷问题达到95%-99%;3.识别速度;4.识别字体、字号等等。这些系统都配备了方便的用户界面，从版面分析、文本识别到识别结果的处理，形成了一个完整的识别输入系统。印刷体印刷汉字识别的研究，也在进行中，自1989年以来，己有若干个软件与系统成功研制并参与鉴定。

同国外相比，我国的数字图像识别研究起步较晚。但由于我国政府从80年代开始对汉字自动识别输人的研究给予了充分的重视和支持，经过科研人员于多年的辛勤努力，数字图像识别技术的发展和应用有了长足进步，从简单的单体识别发展到多种字体混排的多体识别，从中文印刷材料的识别发展到中英文混排印刷材料的双语识别。各个系统可以支持简、繁体汉字的识别，解决了多体多字号混排文本的识别问题，对于简单的版面可以进行有效的定量分析，同时汉字识别率已达到了98%以上。

浙江理工大学硕士研究生学位论文开题报告规范 第6篇

更新时间：2012-5-8 11:12:52浏览次数:14

五邑大学硕士研究生论文选题工作与开题报告的实施意见

（2010年9月修订）

为了规范研究生学位培养过程，保证论文质量，现就文献阅读、论文选题、开题报告及开题报告会的有关事项提出如下意见：

一、文献阅读

研究生入学后在指导教师的指导下确定研究方向，通过查阅文献、收集资料和调查研究等工作，把握本研究领域国内外现状和发展动态，并在此基础上确定具体研究课题。要求中外文献的最小阅读量为30篇，其中外文文献不少于10篇。

二、选题原则

（一）课题应对国民经济建设或在学术理论上有实际意义；

（二）课题应尽量结合导师及学科的科研任务进行；

（三）课题的难易程度和份量要适当，使研究生有可能在论文中提出新见解、研究具有理论意义和实用价值，又要考虑论文工作的时间性。研

究生通过努力，能在规定时间内完成论文的撰写工作，也要考虑到实验、计算测试、加工、研究经费、指导力量等条件。

（四）选题时间为第三学期前半段时间。

（五）论文选题一旦确定并通过开题报告后，不得轻易改变，如有特殊原因需作重大改变的，应重新办理相关手续，重做开题报告。开题报告如未通过，应在三个月内重做一次。

三、开题报告

开题报告主要包括以下内容：

①课题来源、研究意义、国内外现状及分析；

②课题研究目标、研究的内容、拟解决的关键问题；

③拟采取的研究方法、技术路线、试验方案及其可行性论述； ④课题的特色与创新性；

⑤研究计划进度、预期进展和预期成果；

⑥与本课题有关的工作积累、已有的研究工作成绩；

⑦研究中将可能遇到的问题及其解决措施。

四、开题报告会

开题报告会由硕士学位授权点组织，邀请本学科或相关学科3名副教授以上职称的专家参加，对研究课题进行论证。研究生应对课题的研究范围、意义和价值、拟解决的问题、研究方案和研究进度做出说明，指导教师可作必要的解释和说明。专家对课题的创新性和可行性进行重点论证，并对该课题研究提出意见和建议，并做出评价，开题报告通过后，硕士生方能开展学位论文工作。

大学硕士学位论文开题报告 第7篇

论文名称：基于bp神经网络的技术创新预测与评估模型及其应用研究

课题来源：单位自拟课题或省政府下达的研究课题

选题依据：

技术创新预测和评估是企业技术创新决策的前提和依据。通过技术创新预测和评估, 可以使企业对未来的技术发展水平及其变化趋势有正确的把握, 从而为企业的技术创新决策提供科学的依据, 以减少技术创新决策过程中的主观性和盲目性。只有在正确把握技术创新发展方向的前提下, 企业的技术创新工作才能沿着正确方向开展,企业产品的市场竞争力才能得到不断加强。在市场竞争日趋激烈的现代商业中, 企业的技术创新决定着企业生存和发展、前途与命运, 为了确保技术创新工作的正确性,企业对技术创新的预测和评估提出了更高的要求。

二、本课题国内外研究现状及发展趋势

现有的技术创新预测方法可分为趋势外推法、相关分析法和专家预测法三大类。

(1)趋势外推法。指利用过去和现在的技术、经济信息, 分析技术发展趋势和规律, 在分析判断这些趋势和规律将继续的前提下, 将过去和现在的趋势向未来推演。生长曲线法是趋势外推法中的一种应用较为广泛的技术创新预测方法,美国生物学家和人口统计学家raymond pearl提出的pearl曲线(数学模型为: y=l∕[1+a?exp(-b·t)])及英国数学家和统计学家gompertz提出的gompertz曲线(数学模型为: y=l·exp(-b·t))皆属于生长曲线, 其预测值y为技术性能指标, t为时间自变量, l、a、b皆为常数。ridenour模型也属于生长曲线预测法, 但它假定新技术的成长速度与熟悉该项技术的人数成正比, 主要适用于新技术、新产品的扩散预测。

(2)相关分析法。利用一系列条件、参数、因果关系数据和其他信息, 建立预测对象与影响因素的因果关系模型, 预测技术的发展变化。相关分析法认为, 一种技术性能的改进或其应用的扩展是和其他一些已知因素高度相关的, 这样, 通过已知因素的分析就可以对该项技术进行预测。相关分析法主要有以下几种: 导前-滞后相关分析、技术进步与经验积累的相关分析、技术信息与人员数等因素的相关分析及目标与手段的相关分析等方法。

范文网【】

(3)专家预测法。以专家意见作为信息来源, 通过系统的调查、征询专家的意见, 分析和整理出预测结果。专家预测法主要有: 专家个人判断法、专家会议法、头脑风暴法及德尔菲法等, 其中, 德尔菲法吸收了前几种专家预测法的长处, 避免了其缺点, 被认为是技术预测中最有效的专家预测法。

吉林大学硕士学位论文开题报告 第8篇

——基于FPGA实现的汽车轮胎力的估计方法

专 业：系统工程

姓 名：连 玺 学 号：2009522085 指导老师：解小华 教授

一、课题研究的背景

1.1 问题的提出

随着现代科技的进步，汽车进入了千家万户，在提高人们生活水平的同时也带来了一系列的社会问题。最受人关注的就是交通事故，据不完全统计[1-3]，全世界每年由于交通事故造成的死亡人数超过50万，受伤人数超过1200万，经济损失超过500亿美元。因此，怎么样保证汽车行驶的安全性就成为当前的重要研究课题之一。

汽车的稳定性是指汽车在行驶过程中能够抵抗外界干扰不发生侧滑侧翻的性能。汽车受到外部扰动（路面扰动或大风扰动）后恢复原来运动状态的能力，可分为纵向稳定性和横向稳定性。汽车在上下坡时，抵抗前后倾覆的稳定性称为纵向稳定性。在道路有侧向斜度或转弯行驶时，抵抗侧向倾覆和侧滑的稳定性称为横向稳定性。对大量交通事故的统计数据表明：多数事故的发生都直接或间接地与车辆失稳有关，因此汽车在行驶过程中的状态估计也就是确定汽车在行驶状态下纵向车速、横摆角速度、质心侧偏角等重要的状态变量是汽车稳定性控制系统的关键技术。目前，汽车的稳定性控制装置主要有：汽车防抱制动系统（简称 ABS）、汽车牵引力控制系统（简称TCS）、汽车横摆运动控制系统（简称DYC），汽车动力学控制系统（VDC）等。近几十年来，如何获得良好的汽车操纵稳定性，始终是国内外众多学者和设计师们的主要研究方向之一。

1.2课题研究的背景及意义

保障汽车的安全性策略主要包括两个方面：一个是被动安全策略，另一个是主动安全策略。被动安全策略指的是在危险已经发生的情况下，汽车系统如何动作，以减少对驾驶员和乘车人员的伤害，比如安全带、高强度车身、安全气囊、缓冲吸能区、可溃式方向盘、发动机自动下沉等等。主动安全策略是指在汽车面临发生危险之前，通过汽车自身的装置系统检测到危险即将发生，并自动及时采取有效措施，排除危险，或者把危险的损失降低到最小。从这个意义上讲，主动安全策略的核心思想就是预测危险即将发生，及时采取有效措施，使危险带来的 2

损失尽可能的小，比如4轮盘式刹车、高位刹车灯、汽车防抱制动系统、前后雾灯等等配置。从两种安全性策略的对比可看出，主动安全性策略可理解为防患于未然，重点是通过对车辆的悬架系统、制动系统和转向系统的调校和优化，使车辆的操控性能、制动性能和转向性能达到最好的程度，尽量提高汽车操纵的稳定性和行驶的安全性，减少行车时所产生的偏差。与被动安全性策略比较起来更具有可取性。

在车辆行驶的过程中，车辆速度是衡量稳定性的重要变量，当车辆行驶于路面时，车辆的横摆角速度，轮胎所受的纵向、侧向和法向力，直接决定了车辆的动态。特别是当对车辆有大幅度的操纵行为时，车辆速度变化就更加复杂，对车辆动态的影响就更加明显。所以说车辆的主动安全性系统，如电子稳定程序（ESP）和牵引力控制系统（TCS）等作用都依赖与准确的车速信息，因此，如果能实时准确了解车辆速度的变化及其趋势，就能为车辆的稳定性控制系统提供有价值的信息。因而对提高车辆的操纵稳定性、制动安全性有着重要的作用和意义[4] [5]。然而车辆在实际行驶中，车辆的速度受到大量外在因素的影响，如路面状况、轮胎气压力、车辆载荷、转向角等，而它们之间的相互影响关系对车辆的行驶速度，以及车辆的稳定性影响很大。因此，完全依赖于车载传感器来获得车辆速度，不能有效地为车辆稳定性控制器提供足够的信息，在有发生危险的趋势时，控制器不能提前动作以降低危险。这样就不能实现车辆的主动安全控制策略。为了实现车辆的主动安全策略，在发展精密传感器的基础上，还需要通过其它的方法来获得车辆的状态，为控制器提供有效信息，从而进行有效的控制决策。随着近年来估计理论的发展，人们在利用车载传感器所能获得的车辆状态（包括车体和车轮状态）的基础上，更加关注用估计的方法来估计那些很难测量或无法测量的车辆状态（如轮胎的纵向、侧向摩擦力和法向力、车辆质心侧偏角等）以及车辆速度。将估计的方法应用于对车辆系统中，可以有效地监测车辆的行驶状态，并在车辆有发生失去稳定性等危险之前，给出报警信号，及时采取有效措施，避免危险的进一步加剧，并通过有效的控制来逐步排除危险，由此来实现汽车系统的主动安全策略[6]。

随着技术的进步，汽车核心系统越来越复杂，将会不断地走向电子领域[7-10]。汽车中使用的复杂电子系统越来越多，车载ECU（汽车电子控制单元）的开发也 3

越来越复杂。对开发人员来说，应用在安全性系统的ECU，要求开发周期越来越短，产品质量越来越高，开发成本越来越低，传统的定制特定用途集成电路（ASIC）、专用标准电路模块（ASSP）和微控制器（MCU）都难以达到上述要求。因此设计人员开始转向研究现场可编程们阵列FPGA.因为FPGA的应用使得ECU的开发具有开发周期短，产品质量高，开发成本低等优点[11]。FPGA出现在20世纪80年代中期，与阵列型PLD有所不同，FPGA由许多独立的可编程逻辑模块组成，用户可以通过编程将这些模块连接起来实现不同的设计。FPGA由可编程逻辑块（CLB）、输入/输出模块（IOB）及可编程互连资源（PIR）等三种可编程电路和一个SRAM结构的配置存储单元组成[12]。CLB是实现逻辑功能的基本单元，它们通常规则地排列成一个阵列，散布于整个芯片中；可编程输入/输出模块（IOB）主要完成芯片上的逻辑与外部引脚的接口，它通常排列在芯片的四周；可编程互连资源（IR）包括各种长度的连线线段和一些可编程连接开关，它们将各个CLB之间或CLB与IOB之间以及IOB之间连接起来，构成特定功能的电路。

FPGA还具有静态可重复编程和动态在线系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，FPGA既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA具有在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。FPGA能够反复使用，加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM 中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失。FPGA的编程无须专用的FPGA 编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。基于FPGA以上优点，用它来设计汽车车速的估计器既提高了估计器的快速性、可靠性，又降低了成本，而且由于它微型化的特点使其能在汽车上应用成为可能。因此本课题既有研究的理论意义，又有研究的现实意义。

二、汽车车速估计的国内外研究现状

2.1国内外研究现状

随着汽车工业的飞速发展，国内和国外的学者在汽车车速估计方法研究方面做了非常认真和仔细的工作，并且有大量的论文发表。但在国外产品中通常将轮速处理的软硬件制成专门的芯片加以保护，对其原理和实现方法，国内知之甚少。目前国内关于车速估计主要有以下几种方法[13-21]：

(1)轮速信号融合法。利用测量的4个轮速信号进行组合以得到参考车速的估计,常用的组合方法有最大值、平均值、非驱动轮平均值等。最大值是将每一时刻测量的4个轮速的最大值作为该时刻参考车速的估计值,平均值是将每一时刻测量的4个轮速的平均值作为该时刻的参考车速估计值,非驱动轮平均值是将每一时刻测量的非驱动轮轮速的平均值作为该时刻的参考车速估计值。这些方法实现过程非常简单,但是估计的参考车速受路面状况、轮胎滑动状况、汽车加速状况等因素的影响,估计的参考车速与实际车速偏差较大。

(2)斜率法。根据车速与初始车速和加速度的关系进行参考车速的估计,加速度为车速变化的斜率。初始车速可以假定为轮速,加速度的确定依赖于不同的路面状况和制动工况。由于不同路面状况和制动工况下的汽车加速度不同,可以通过大量的实验测试获得汽车在不同路面状况和制动工况下的平均加速度,然后在汽车制动过程中通过识别路面状况和制动工况进行汽车加速度的估计。这种方法在初始车速和加速度估计准确时,估计参考车速可以很好地逼近实际车速,但是需要对路面状况和制动工况进行识别,还需要大量的实验测试来确定不同路面状况和制动工况下的汽车加速度,因此,实现难度较大。另外,这种方法的自适应性较差,不能用于不同路面状况下汽车制动时的参考车速估计。

(3)综合法。同时采用轮速信号融合法中的最大轮速法和斜率法进行参考车速的估计,选取较大的车速为参考车速的估计值,这种方法综合了最大轮速法和斜率法的优点,不用设定初始车速,具有很好的稳定性和精度,但是仍然无法避免斜率法的缺点,需要进行路面状况和制动工况的识别,自适应能力差。

(4)自适应斜率法是具有一定自适应能力的参考车速估计方法,它根据汽车ABS控制系统的控制特征,在轮速变化的极大值点进行车速初始值和汽车加速度 的自适应调整,利用斜率法进行参考车速的估计,并将估计的参考车速和实时轮速两者中的较大者作为实时估计的参考车速。这种方法解决了斜率法初始车速选择困难和汽车加速度适应性差的问题,除少数点外,在单一路面和变化路面情况下都可以得到较为准确的参考车速估计,具有较强的自适应性,因此,该方法具有较大的实际应用价值。但是,这种方法需要轮速减小之后才能确定轮速变化的极大值点,因此,实时性不强。

(5)递推法。根据滑移率、轮速及车速的变化率以及当前的车速,通过递推关系进行参考车速的估计。由于滑移率的初始值、车速的初始值是已知的,因此,递推法避开了斜率法估计时所需的制动初速度和车身加速度的确定,并且对各种路面都有很好的自适应性,但是递推过程出现发散时需要进行初始值的修正,以保证递推结果收敛。

(6)最小二乘法。利用4个轮速信号和经过积分的加速度信号的加权和进行参考车速的估计,其中加权系数利用最小二乘法进行确定。最小二乘法假定4个时变的轮速信号的加权系数与相应车轮的滑移率大小成线性关系,另一个时变的加权系数则与加速度信号的大小成线性关系,线性系数可以通过最小二乘法递推计算得到。这种方法实现原理比较简单,计算量小,精度高,但是这种方法假定的加权系数的线性关系缺乏理论基础,另外,线性关系系数需要通过大量试验测试进行确定,其过程比较麻烦。

(7)压力函数法。利用制动轮缸在不同调压模式(增压、慢增压、保压、慢减压和减压)下的等效压力函数模拟轮缸的压力,根据车轮的制动力矩与轮缸压力的比例关系求解制动力矩,然后根据制动力矩、轮速与汽车加速度之间的关系求解汽车的加速度,最后利用汽车的加速度对时间进行积分以得到参考车速的估计值。这种方法依赖于等效压力函数的准确性,另外,等效压力函数的确定需要多次实验测试获取,其过程比较麻烦。

(8)自适应非线性滤波法。以轮速为输入,通过非线性滤波器进行参考车速的估计。非线性滤波器根据车身加速度的变化调整滤波系数,以适应路面状况的变化,因此这种方法具有良好的路面自适应能力。在估计过程中,如果估计的参考车速小于轮速,则估计的参考车速设定为轮速,因为实际轮速不可能超过车速,轮速变化的峰值接近实际车速。

(9)卡尔曼滤波法。利用4个轮速信号作为参考车速的估计信号,车身的加速度信号作为参考车速信号的一阶微分,建立参考车速估计系统的状态方程和测量方程,利用卡尔曼滤波技术进行参考车速的估计。卡尔曼滤波法的计算量相对较小,但是它的鲁棒性较差,容易受到外界干扰和系统模型准确度的影响,在实际应用过程中效果不是很好。

(10)模糊法。将4个轮速信号和一个加速度信号作为输入,根据模糊规则进行模糊推理,然后去模糊化得到参考车速的估计。由于模糊估计方法具有较强的鲁棒性,因而在系统存在不确定性和非线性时也可以给出比较好的估计结果,但由于模糊规则的确定依赖于实验和专家的经验,而且参考车速估计的准确程度也与规则的多少有关,因此模糊估计法的实现比较困难。

(11)模糊卡尔曼滤波法。根据卡尔曼滤波的滤波特性和模糊调节器的鲁棒特性,利用3个卡尔曼滤波器和1个模糊逻辑调节器,对测量加速度与轮速信号进行处理实现参考车速的估计。第1个卡尔曼滤波器滤除测量加速度的噪声,得到真实的加速度信号;第2个卡尔曼滤波器滤除测量轮速信号的噪声,得到真实的轮速信号和轮加速度信号;第3个卡尔曼滤波器利用经过处理的加速度信号和轮速信号进行参考车速的估计。模糊逻辑调节器根据经过处理的加速度信号、轮速信号、轮加速度信号以及估计的参考车速进行卡尔曼滤波器参数的调节,使得卡尔曼滤波器估计的参考车速快速收敛到真实的车速。模糊卡尔曼滤波法可以很好的适应汽车运动状态和路面状况的变化,实现汽车运动状态和路面状况变化下的参考车速估计。但是,模糊调节器的模糊规则的确定需要根据不同汽车运动状态和路面状况下对加速度信号和轮速信号的依赖程度确定,模糊逻辑规则的数量较多,因此,这种方法需要较多的实验调节,另外,该方法采用3个卡尔曼滤波器,计算量和计算复杂性都较大。

三、本课题主要研究内容

3.1研究的内容

本文将从硬件实现的角度探索新的快速实现方案来实现汽车车速的估计。首先了解八自由度整车模型，为使得车辆仿真模型更加精，本文将在AMESIM（工程系统仿真高级建模环境）中搭建出八自由度整车模型及轮胎模型，以此为基础

应用滚动时域估计方法来估计汽车车速，最后利用FPGA硬件实现。

3.1.1 车辆模型

zYxwiywiy1owiVd1x3d2braeo2yho4OX图1 八自由度车辆模型示意图

车体动力学方程：汽车在水平路面上行驶，如图（1）所示。定义大地坐标系为XOYZ，车辆坐标系为xoyz，轮胎坐标系为xwiowiywizwi（i1,...,4）。车辆坐标系的原点不是选在整车的质心上，而是选在过质心的汽车横截平面与车辆侧倾中心轴线的交点上，这样可以使描述车体运动的状态方程得到简化。沿车辆纵向轴线向前的方向为x轴正方向，垂直地面向上的方向为z轴正方向，其余轴的正方向以及角度和力矩的正方向由右手法则确定。

整车共有八个自由度，其中车体有纵向、横向、横摆、侧倾四个自由度，每个车轮各有一个转动自由度。下面是车辆模型中所用到的一些符号的说明[28]：

M：汽车总质量

sM：汽车簧载质量

Vx：汽车质心在车辆坐标系x方向上的速度 Vy：汽车质心在车辆坐标系y方向上的速度

r：汽车的横摆角速度

：汽车质心侧偏角

p：汽车侧倾角 ：汽车侧倾角速度

a：汽车质心到前轴的距离

b：汽车质心到后轴的距离

d1：汽车前轮轮距 d2：汽车后轮轮距

h：汽车质心到地面的距离

e：汽车簧载质量的质心到侧倾中心的距离 Iz：整车绕车辆坐标系z轴的转动惯量

Ixz：整车绕车辆坐标系x、z轴的惯性积

Ixs：汽车簧载质量绕车辆坐标系x轴的转动惯量 Ixzs：汽车簧载质量绕车辆坐标系x、z轴的转动惯量

方向上的力 方向上的力 Fxi（i=1,…,4）：某车轮在其轮胎坐标系xFyi（i=1,…,4）：某车轮在其轮胎坐标系yMzi（i=1,…,4）：某车轮在其轮胎坐标系下的回正力矩

Rxi（i=1,…,4）：某车轮纵向力对车辆横摆力矩的力臂 Ryi（i=1,…,4）：某车轮横向力对车辆横摆力矩的力臂 ：汽车前轴的侧倾角刚度 KfKr：汽车后轴的侧倾角刚度

Cf：汽车前轴的侧倾角阻尼

Cr：汽车后轴的侧倾角阻尼

FxVFyV：汽车所受的纵向外力 ：汽车所受的横向外力

根据达朗贝尔原理，x方向的平衡方程为：

方向的平衡方程为：

绕z轴平衡方程为：

绕x轴平衡方程为：

此外：

&pFxM.(V&r.Vy)x（1-1）

yFy& M.(V&r.Vx)Mx.e.py（1-2）

Mz&& Iz.rIxz.p（1-3）

Mx&Ms.e.(V&& Ixs.pr.Vx)Ixzs.ry（1-4）

（1-5）

式（1-1）到（1-5）构成了描述车体运动的微分方程组，以（Vx，Vy，r，p，）为车体运动的状态，则状态方程可以如下表达：

B&VxMV&AMs.e.EyMMIxzsC&r.EIIzp&E&p

（1-6）

其中：

ABFFyMrVx MrVy

z（1-7）（1-8）

（1-9）（1-10）

x C

DM

MxMserVx

EAIzMseCIxzsMDIzMMIzIxsM2s（1-11）

四个合力Fx、Fy、Mx和Mz如下表达：

FFxFi144xicosiFyisiniFxvsiniFyicosiFyV

（1-12）（1-13）（1-14）

yFi1xiM4xMsgeKCp

cosiFyisiniRxisiniFyicosiRyi4M zFi14xi

zi（1-15）

Fi1xiMi1其中：

Rx1d12，Rx2d12，Rx3d22，Rx4d22；（1-16）

Ry1a，Ry2a，Ry3b，Ry4b；（1-17）

KKf

Kr

（1-18）

（1-19）

CCfCr3.1.2 轮胎模型与八自由度车辆模型的连接

F1exp(E1(E122112)3)

2Dxn(Dx0De).exp(D1.dD2.d)De

dxy022

xFxF. FyFyF.FxF22y 由式（2.7）可知，要想得到整车的运动，除了需要驾驶员对车辆的操作输入外，还需要四个轮胎的受力情况；而轮胎受力情况需要知道轮胎在其自身坐标系下的运动状态。因此需要由车辆运动状态得到轮胎在其坐标系下 的运动状态[27-30]：

VxiVxRxi.r(i1,...,4)（1-20）

VyiVyRyi.r(i1,...,4)（1-21）

VxiVxi.cosiVyi.sini(i1,...,4)（1-22）

VyiVyi.cosiVxi.sini(i1,...,4)（1-23）其中：Vxi、Vyi分别为轮胎轮心运动速度在车辆坐标系x、y方向上的分量；Vxi、Vyi分别为轮胎轮心运动速度在其轮胎坐标系x、y方向上的分量。由于三部分：静态转移、俯仰转移以及侧倾转移，可如下描述：

Fz1Mg.b2(ab)b2(ab)b2(ab)b2(ab)Max.h2(ab)h2(ab)h2(ab)h2(ab)KfKfKrKfKfMay.hMge. （1-24）

TMay.hMge. （1-25）

TMay.hMge. （1-26）

TMay.hMge. （1-27）

TFz2Mg.Max.KrFz3Mg.Max.KfKfKrFz4Mg.Max.KfKfKr其中：T为平均轮距：

Td1d22

考虑到车辆的侧倾转向、弹性转向以及前轮定位参数对轮胎运动状态的影响，对车轮运动状态做如下修正[22]:

12341Ef(Fy1Fy2).Cf02Ef(Fy3Fy4).Cr0Er4Er**3**（1-28）

其中：i*为车轮名义转角，i为车轮实际转角；Ef和Er分别为前后轴侧倾转向系数，Cf和Cr分别为前后轴弹性转向系数，0为前束角。

12341020*3**（1-29）

4其中，i*为轮胎名义侧倾角，i实际轮胎侧倾角，0为前轮外倾角。对于非稳定模型，轮胎的受力除了与轮胎此时的运动状态有关外，还与此前的运动状态有关，因此需要对前面的运动状态进行保存。

为了得到车轮的运动状态还需要补充车轮的运动学方程：

&Fxi.RliJi.TtiTbi0(i1,....,4)i&化简为： iTtiTbiFxi.RliJi(i1,....,4)（1-30）

其中，Tti为第i个车轮上的驱动力矩；Tbi为第i个车轮上的制动力矩；Ji为第i个车轮的转动惯量；Rli为第i个车轮的负载半径。由车体动力学方程(1-6)和车轮动力学方程式(1-30)共同构成了八自由度模型非线性车辆模型，其中，车体四个自由度，车轮四个自由度。

3.1.3 AMESIM 简介

AMESim全称为LMS Imagine.Lab AMESim即：多学科领域复杂系统建模与仿真平台。AMESim提供了一个系统工程设计的完整平台，使得用户可以在一个平台上建立复杂的多学科领域系统的模型，并在此基础上进行仿真计算和深入的分析。

面向工程应用的定位使得AMESim成为在汽车、液压和航天航空工业研发部门的理想选择。工程设计师完全可以应用集成的一整套 AMESim应用库来设计一个系统，所有的这些来自不同物理领域的模型都是经过严格的测试和实验验证的。由于AMESIM具有使得用户从繁琐的数学建模中解放出来从而专注于物理系统本身的设计和用户可以在模型中描述所有系统和零部件的功能，而不需要书写任何程序代码的优点，所以AMESim使得工程师能够迅速达到建模仿真的最终目标：分析和优化工程师的设计，从而帮助用户降低开发的成本和缩短开发的周期。便捷、准确的模型创建方式以及强大的二次开发功能使得AMESim成为航空航天、重工、车辆、船舶、电子、能源、兵器等诸多工业部门进行系统研发的首

选平台。

对一个系统进行仿真的首要任务就是该系统的数学建模，然后才能进行仿真研究。数学模型的精确性直接影响仿真的结果。对于复杂的系统，其数学模型是很复杂的，因此人们开始寻找使用的仿真软件，AMESim就是LMS公司自1995年推出的一款多领域复杂系统仿真平台。其各个元件模型都是经过验证得到的，工程师将各个元件连接起来就可以精确地预言多专业只能系统的性能。AMESim车辆动力学解决方案提供了完整的工具，从设计周期的前期就开始来测试和优化车辆的舒适性及驾驶操纵性。该方案可以评估车辆关键子系统（转向、制动、悬架）及其控制器之间的作用，以确保最佳的驾驶操纵性、舒适性以及安全性。并为用户提供了模块化的方法和功能模型来从事车辆动力学研究。

为此本文将利用AMESim平台来搭建汽车八自由度整车模型，其完整的车辆动力学方案使得比MATLAB中搭建的模型将会更加精确，仿真功能更加强大。并通过AMESim和MATLAB的联合仿真，将估计算法与车辆模型进行仿真联合仿真。

3.1.4 滚动时域估计方法介绍

基于对各种车速估计方法的研究与对比，考虑到充分利用以约束形式给出的附加已知信息来提高估计结果的合理性和精度，本文将采用滚动时域估计的方法。

滚动时域估计（MHE）方法能够充分利用不断变化的系统信息和各种约束信息更准确地估计系统状态,这为约束系统优化估计问题提供了一种有效的解决途径[23]。因此，该方法能处理基于实际系统状态的模型和约束条件的估计问题，如系统的跟踪、监控和检漏等。滚动时域估计按照估计时域不同可分为全信息滚动时域估计(Full Information Estimation)和近似滚动时域估计。

全信息滚动时域估计利用了全部的测量信息，通过极小化优化问题的性能指标，估计出系统的初始状态和作用在系统上的扰动，并由系统动态方程计算系统状态的估计值。由于这种估计方法利用的信息量大，并能估计出系统的扰动，所以估计结果更加准确，同时对了解系统的扰动特性也具有重要意义[6]。

采用全信息滚动时域估计方法处理估计问题时，随着时间的增长，处理的数据越来越多，最终可能造成问题的不可解。基于此，Rao,Muske等人[24-26]引入固 14

定时域，将优化问题的计算时域分成两部分，通过引入到达代价(Arrival cost)函数，将全信息滚动时域估计问题转化为固定时域估计问题，限定了优化问题的维数，提出了近似滚动时域估计策略。由于该估计策略只考虑了最新N个数据(是固定窗口N的大小)，从而避免了计算量随时间增加的问题。由于这种方法避免了到达代价函数的精确计算问题，因此在许多实际系统中获得了应用。

综上所述，本文基于对车辆系统中现实存在的物理约束的考虑，拟采用近似滚动时域估计方法对车速进行估计，使得估计结果更符合实际情况。

3.1.5 FPGA的硬件设计

FPGA 产生于80年代中期，是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物[31-33]。FPGA的出现既解决了原有可编程器件门电路数有限的缺点，又克服了专用集成芯片（ASIC）的不足。

FPGA在数字信号处理领域的广泛应用受限于几个因素。首先，DSP开发人员不熟悉硬件设计，尤其是FPGA。大部分人利用matlab来验证算法，运用Ｃ语言或汇编语言编程，不能熟练的利用硬件描述语言(VHDL或Vrilog)进行数字设计。其次，虽然VHDL语言也提供了许多高层次的语言抽象，但是其具有代码量大，难度大，开发周期长、调试困难，并且潜在Bug难以发现。

基于以上原因Mentor Graphics 公司研发了高级算法综合技术Catapult C它为抽象的 C 设计规范到高质量的硬件实现提供了一种可行并且简捷的方式，并且迅速为行业领先的用户所采纳。它将c/c++自动转化成HDL语言，速度是传统人工方式的20倍。Catapult C提供了很好的GUI界面，从GUI界面中可以通过甘特图了解Catapult C产生的RTL代码的处理顺序关系，占用的资源和处理延迟等，用户还可以方便的调整约束，让Catapult C产生不同架构的RTL代码，再比较不同架构的优劣，挑选最合用的。Catapult C还可以生成SystemC模型，用于加快系统级仿真的速度。它也可以调用Modelsim等仿真工具，比较算法模型和生成的RTL模型的功能是否一致。因此，利用Catapult C Synthesis可以转移到一个更高效的抽象层次来设计针对下一代计算密集应用的复杂FPGA硬件。工具的高级假设分析功能允许硬件设计者全部交互式地探测宏构架和接口设计空间，并产生可以与人工编码相媲美的高性能硬件[34]。Catapult C Synthesis 统一了两个截然不同 15 的域：系统级设计和硬件设计，结合Mentor公司的ModelSim仿真工具，构成了下一代电子系统级设计的基础。下图为Catapult C 的FPGA开发流程[34]。

图2

Catapult C 的FPGA开发流程

3.2拟解决的关键技术

(1)利用AMESIM搭建八自由度车辆模型及轮胎模型。

(2)针对车速估计设计滚动时域估计算法，然后利用AMESim和MATLAB的联合仿真实现算法与模型的连接，最后实现对参数的有效跟踪。(3)基于Catapult C工具来实现汽车车速估计的FPGA的硬件设计。

四、本课题研究方法与技术线路

首要先熟悉并彻底理解透彻八自由度车辆模型，然后将其在AMESIM中建立对应模型。其次设计滚动时域估计方法的Simulink框图，并结合八自由度车辆模型进行AMESIM和MATLAB的联合仿真及分析仿真结果。最后基于Catapult C实现算法的FPGA硬件设计。

五、工作安排

2010.11～2011.01

车辆模型的建立

2011.01～2011.04

估计器的设计

2011.04～2011.07

AMESIM和MATLAB联合仿真实验 2011.07～2011.12

开发工具的应用 2012.01～2012.03

FPGA硬件的实现 2012.04～2012.05

撰写论文，准备答辩

六、主要参考文献

[1] 黄安华.现代汽车的主动安全技术[J].商用汽车,2002,24(4):23-24 [2] 赵琢.我国高等级公路交通事故预测及对策研究[J].汽车运输研究，1997，16(2)：71-77 [3] 吴龙.近期我国道路交通事故分析[J].汽车运输研究,1997,16(2):82-86 [4] HARNED J,JOHNSTON L, SCHARPF G, Measurement of Tire Brake Forces Characteristic as Related to Wheel Slip(Antilock)Control System Design[J].SAE Trans.Series, 1969,78:909–925.[5] LEE H, TOMIZUKA M, Adaptive vehicle traction force control for intelligent vehicle highway systems(IVHSs)[J].IEEE Trans.on Industrial Electronics, 2003(2):167–178

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