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1、车道偏离预警技术简介 张山峰2012年12月19日目目录一、研究背景二、内容简介三、国内外车道偏离预警系统比较四、偏离预警系统的发展驾驶员安全安全隐患患 美国美国联邦公路局的估邦公路局的估计，美国，美国2002年致命的交通年致命的交通事故中事故中44%跟跟车道偏离有关，同道偏离有关，同时车道偏离也被看成道偏离也被看成车辆侧翻事故的主要原因。翻事故的主要原因。AssitWareAssitWare网站的分析网站的分析网站的分析网站的分析结结果果果果认为认为：23%的汽的汽车驾驶员一个月内至少在一个月内至少在转向向盘上睡着一次；上睡着一次；66%的卡的卡车驾驶员自己在自己在驾驶过程中打瞌睡；程中打瞌
2、睡；28%的卡的卡车驾驶员在一个月内有在在一个月内有在转向向盘上睡着的上睡着的经历。每每四个四个驾驶员中就有一个中就有一个驾驶员经历过车道偏离引起的道偏离引起的伤亡事故亡事故！一、研究背景AssitWareAssitWare网站的分析网站的分析网站的分析网站的分析结结果果果果认为认为：23%的汽的汽车驾驶员一个月内至少在一个月内至少在转向向盘上睡着一次；上睡着一次；66%的卡的卡车驾驶员自己在自己在驾驶过程中打瞌睡；程中打瞌睡；28%的卡的卡车驾驶员在一个月内有在在一个月内有在转向向盘上睡着的上睡着的经历。每每四个四个驾驶员中就有一个中就有一个驾驶员经历过车道偏离引起的道偏离引起的伤亡事故亡事
3、故！AssitWareAssitWare网站的分析网站的分析网站的分析网站的分析结结果果果果认为认为：23%的汽的汽车驾驶员一个月内至少在一个月内至少在转向向盘上睡着一次；上睡着一次；66%的卡的卡车驾驶员自己在自己在驾驶过程中打瞌睡；程中打瞌睡；28%的卡的卡车驾驶员在一个月内有在在一个月内有在转向向盘上睡着的上睡着的经历。美国公路交通安全管理局的定美国公路交通安全管理局的定义是：是：指一种通指一种通过报警的方式警的方式辅助助驾驶员避免或者避免或者减少减少车道偏离事故的系道偏离事故的系统。车道偏离道偏离预警系警系统二、内容简介汽汽车偏离行偏离行驶轨道道时有两种可能：有两种可能：一种是一种是驾
4、驶员有意的有意的变换车道行道行驶，那么此，那么此时发出的警告出的警告则为错误信息，有可能会影响到信息，有可能会影响到驾驶员的正常行的正常行驶；一种是一种是驾驶员处于无意中状于无意中状态比如比如驾驶员注意注意力不集中或力不集中或驾驶疲疲劳而引起的，此而引起的，此时的的预警系警系统就会就会发挥其功能从而避免了事故的其功能从而避免了事故的发生。生。该系统提供智能的车道偏离预警，在无意识（驾驶员未打转向灯）偏离原车道时，能在偏离车道0.5秒之前发出警报，为驾驶员提供更多的反应时间，大大减少了因车道偏离引发的碰撞事故，此外，使用LDWS还能纠正驾驶员不打转向灯的习惯，该系统其主要功能是提醒过度疲劳或解决
5、长时间单调驾驶引发的注意力不集中等情况。车道偏离道偏离预警系警系统已已经商商业化使用的化使用的产品都是品都是基于基于视觉的系的系统，根据，根据摄像像头安装位置不同，可安装位置不同，可以将系以将系统分分为：侧视系系统（摄像像头安装在安装在车辆侧面，斜指向面，斜指向车道）道）前前视系系统（摄像像头安装在安装在车辆前部，斜指向前方的前部，斜指向前方的车道）道）一个一个一个一个车车道偏离道偏离道偏离道偏离预预警系警系警系警系统统不会不会试图试图控制控制控制控制车辆车辆以防止可能以防止可能以防止可能以防止可能发发生的碰撞事故。生的碰撞事故。生的碰撞事故。生的碰撞事故。美国国家公路交通安全管理局开展的“采
6、用智能车辆道路系统对策的道路偏离避撞警告项目”研究将车辆偏离预警系统分为“纵向向”和“横向横向”车道偏离警告两个主要功能。纵向车道偏离警告系统主要用于预防那种由于车速太快或方向失控引起的车道偏离碰撞。横向车道偏离警告系统主要用于预防由于驾驶员注意力不集中以及驾驶员放弃转向操作而引起的车道偏离碰撞组成模成模块：道路和道路和车辆状状态感知感知车道偏离道偏离评价算法价算法信号信号显示界面示界面HUD抬头显示器、摄像头、控制器、传感器。SDRAM：主存：主存储芯片。芯片。FPGA：辅助助逻辑控制和前端控制和前端处理模理模块，主要完成，主要完成图像的前像的前期采集和一些期采集和一些类似直方似直方图统计、
7、卷、卷积等底等底层的高密度的高密度图像像处理工作。理工作。DSP：高速：高速计算芯片。算芯片。国外有代表性的国外有代表性的车道偏离道偏离预警系警系统：AURORA系系统（美国）（美国）AutoVue系系统（美国）（美国）Mobileye_AWS系系统（荷（荷兰）DSS系系统（日本）（日本）国内有代表性的国内有代表性的车道偏离道偏离预警系警系统：JLUVA-1系系统（吉林大学）（吉林大学）基于基于DSP技技术的嵌入式的嵌入式车道偏离道偏离报警系警系统（东南大学）南大学）三、国内外车道偏离预警系统比较1.AURORA系统该系统由美国卡内基梅隆大学机器人学院子1997年开发成功。该系统由带广角镜头的
8、彩色摄像机、数字转换器和一个便携SunSparc工作站等组成。该系统通过安装在车辆一侧的视野大约为区域的俯视彩色摄像机检测车辆旁边的车道标识，通过数字转换器采集摄像机的视频输出并在一个便携SunSparc工作站上进行处理，处理速度为60Hz。2.AutoVue系统该系统由前DaimlerChrysler公司和美国的Iteris公司联合开发。该系统主要由一个安装在汽车内风窗玻璃后部的摄像机、两个立体音箱、一个小显示设备和控制单元等组成。该系统工作原理是通过实时监测本车在当前车道中的位置，计算本车到车道标识线距离，然后与设定的报警距离相比较，判断是否进行预警。当检测到将要发生车道偏离时，它将发出一
9、种类似于车辆在隆声带上行驶时发出的隆隆作响的声音来提醒驾驶员修正车辆位置。目前，AutoVue系统已经在欧洲的多种货车上作为一个选件进行了装备。3.Mobileye AWS系统 该系统由总部设在荷兰的Mobileye公司研制。该系统利用安装在前风窗玻璃上的单个摄像机监测车道标识线，测量和监控本车与道路边界的距离。该系统的车道偏离警告模块通过检测道路边界，计算车辆相对于车道的位置和车辆的侧向运动，预测车辆将横越车道标识的时间，当该时间低于设定值时，系统触发视觉警告和声音警告，以使驾驶员对不同的危险状态做出适当的反应而减少意外事故的发生。该系统在有意识的车道偏离、制动和没有道路标识等情况下能对警告
10、的产生进行了抑制。该系统由日本三菱汽车公司于1998年提出，并于1999年秋季应用于模型车上。该系统由一个安装在汽车后视镜内的小型CCD摄像机、一些检测车辆状态和驾驶员操作行为的传感器以及视觉和听觉警告装置组成。该系统利用由CCD摄像机获得的车辆前方的车道标识线、其他传感器获得的车辆状态数据和驾驶员的操作行为等信息，判断车辆是否已经开始偏离其车道。如有必要，系统将利用视觉警告信息、听觉警告信息以及振动转向盘来提醒驾驶员小心驾驶车辆。4.DSS系统(Driver Support System)该系统由吉林大学智能车辆课题组开发。该系统是基于单目视觉的前视系统，主要由车载电源、嵌入式微机、显示设备
11、、黑白CCD摄像机、数据线、音箱以及图像采集卡等组成。系统利用安装在汽车后视镜位置处的CCD摄像机采集汽车前方的道路图像，通过图像处理获得汽车在当前车道中位置参数，当一旦检测到汽车距离自身车道白线过近有可能偏入邻近车道而且司机并没有打转向灯时，该系统就会发出警告信息提醒司机注意纠正这种无意识的车道偏离，从而尽可能地减少车道偏离事故的发生。该系统由东南大学开发，是基于单目视觉的前视系统，由模/数转化及解码电路模块、缓冲电路模块、媒体处理器DSP电路模块、编码及数/模转换电路模块等模块组成。该系统通过车载摄像头采集被跟踪车道线的模拟视频信号，经解码生成数字信号码流缓冲后送到高速媒体处理器DSP的视
12、频接口，然后再由视频处理模块对数字视频信号进行车道特征值的提取，最后将处理后的视频信号送编码及数/模转换电路输出显示。1.JLUVA-11.JLUVA-1系统系统2.2.基于基于DSPDSP技术的嵌入技术的嵌入式式 车道偏离报警系统车道偏离报警系统 在以在以“汽汽车世界世界”为主主题的的2010巴黎国巴黎国际车展上，大众展上，大众汽汽车凭借其凭借其“变道道辅助系助系统”，即，即车道偏离道偏离预警系警系统（Lane departure warning system）荣）荣获了了“欧洲新欧洲新车安全安全评鉴协会高会高级安全安全奖”。车道偏离道偏离预警系警系统的生的生产成本大成本大约为1万元万元人民
13、人民币，目前主要，目前主要应用于国外生用于国外生产的一些重型卡的一些重型卡车和和长途客途客车上，在奔上，在奔驰、宝、宝马、奥迪、雷克、奥迪、雷克萨斯等高档斯等高档轿车上也上也多多为选装件。装件。全新S级的升级内容主要集中安全性能，搭载的车道保持警示系统会在时速大于60公里的情况下自动激活，并通过安装于前风挡后面的多功能摄像头，判断驾驶员是否主动驾车并线。当系统发现驾驶员无意中驶离车道时，方向盘就会震动，提示驾驶员警惕危险。而当驾驶员在并线之前启动转向信号灯，并且主动驾车驶离车道时，车道保持警示系统则不会发出报警信号。新一代奔驰S级轿车 （s300L豪华型）在安全配置方面，配备了车辆稳定管理系统
14、VSM，集成车身稳定系统(ESC)、电子驻车系统(EPB)、智能巡航系统(SCC)以及预警安全带系统(PSB)等多种配置于一身，此外还配备了车道偏离预警系统以及9安全气囊2011款雅科仕 在车速超过65km/h时，通过FAS按键激活转向柱的开关启动系统，带有在线控制器的摄像模块评估是否偏移行驶车道，通过组合仪表内的控制灯进行状态显示，如果驾驶员遇到驶出车道情况未及时反应，系统通过修正力矩进行转向干预。如果最大的转向力矩都不足以使车辆在正常的行车道行驶，在干预转向过程中车辆已经驶离行车道并且车速降到60km/h以下车道偏移警示系统便通过方向盘的震动方向盘的震动提醒司机，这时司机必须人为干预。一汽-大众CC 装配诸如车道偏离预警系统、自动远光、盲点信息系统，以及后视摄像头等安全配置。视频福特新款蒙迪欧 车道偏离预警系统的研究主要集中在基于视觉的车道偏离预警系统上。但是，从现有的技术水平来看，影响基于视觉的车道偏离预警系统可靠性的最主要因素是系统应用的天气条件以及光照变化的影响，这是所有基于视觉系统目前面临的一个主要难题。目前，研究各种鲁棒性强、能适应各种天气条件、克服光照变化以及阴影条件的影响的车道偏离评价算法是所有基于视觉的车道偏离预警系统的发展趋势。四、偏离预警系统的发展