车辆防碰撞预警系统01.docx

车辆防碰撞预警系统简介周洋 2120220512随着大路交通网络的不断扩大，汽车工业现代科技的不断进展，汽车给人类 生活做出了很大贡献，但与此同时也消失了交通事故、交通堵塞、环境污染、能 源铺张等诸多不行避开的问题。以交通事故为例，据我国安监总局网站消息，2022 年全国道路交通伤亡事故约21.1万起，死亡人数6. 2万人，追尾事故在整个交 通事故中占很大的比例，如中国高速大路追尾事故数约占总事故数的33. 4%, 美国高速大路上发生的追尾碰撞事故约占事故总数的24 %。这些交通事故在造 成巨大的经济损失的同时，也加剧了对紧急的道路和医疗资源的不必要的占用。智能车辆系统可以通过环境感知传感器辨识车辆所处环境的状态来把握道 路、四周车辆、行人和交通信号等驾驶环境信息，依据这些信息进行分析、规划 和决策，并通过车辆底层掌握系统实现车辆自动导引，有助于改善车辆行驶平安 性，提高车辆智能化和削减交通堵塞等。车辆碰撞预警系统是智能交通体系的重要争论内容，受到了广泛的关注。车 辆碰撞预警系统采用现代信息技术、传感技术来扩展驾驶员的感知力量，将感知 技术猎取的外界信息(如车速、与其 障碍物的距离等)传递给驾驶员，同时在 路况与车况的综合信息中辨识是否构成平安隐患。一旦发觉危急状况准时向驾驶 员供应警报，为驾驶员争取肯定的反应时间，提高车辆平安性与牢靠性，是削减 驾驶员人为因素造成交通事故的重要手段。所以争论一种实时、牢靠、适应性 好的车辆防碰撞预警系统是提高车辆行驶平安的一项特别重要的内容。车辆防碰 撞预警系统要求在行驶中检测车辆前、后方的车辆或障碍物的信息，如己车的速 度、加速度，相关车的速度、加速度，两车之间的距离等参数，用相关的平安距 离模型进行追尾碰撞推断，做出不报警、报警和制动处理。国外对于高速大路车辆防碰撞的争论始于20世纪80年月末，争论主要以德 国、美国和日本为代表。我们我国在这方面的争论起步较晚，与发达我国有肯定 的差距，目前开展这方面争论工作的单位主要包括一些高校和科研机构，如国防 科技高校、清华高校、吉林高校、中科院沈阳自动化争论所、长安高校等。1994年，Daimler-Benz公司的员工提出基于前方雷达探测汽车前方障碍物 信息的一种前方碰撞预警系统1。通过分析，他们认为汽车前方碰撞主要受到 驾驶员反应时间的影响。该系统采用雷达对汽车的前方区域进行实时扫描，并通 过相应的软件实时处理扫描得到的前方障碍物的信息，而汽车本身行驶的参数如 车速、方向盘转角、油门踏板和制动踏板等则由安装在车上的相应的传感器获得。 通过这些信息可以计算出本车与前方车辆的相对距离和平安距离，经过比较认为 危急的时候，给出驾驶员警告信息。2005年，美国通用公司首次展现了车对车信息交换技术V2V (Vehicle-to-Vehic)系统。它以GPS定位系统为基础，搭配着无线通讯仪器， 能够时时的提示驾驶者是否有车辆消失在视线盲点和入弯处，除此以外它还能统 计诸如速度、方向和车辆加速度等数据做出准时的预判，是否有撞车的危急。这 些警示信号能够以图象、声音或者是通过Magic Fingers震惊坐垫等方式发出。 假如你对这些提示没有反应的话，系统还可以自动连接刹车装置进行紧急制动。 而随着近几年计算机技术的飞速进展，车对车信息交换技术讯息收发器的性能得 到大幅提高，体积也明显减小。通用公司于2022年9月在上海展现了新一代的 车对车信息交换技术系统，该系统主要采用了无线通信原理和GPS全球卫星定 位技术，通过安装在汽车中的V2V讯息收发器，每一辆通用公司生产的汽车都 可以快速定位自身车辆，并且实时的监测到道路上的其他车辆及设施，与此同时， 系统将监测到的信息通过画面和语音传达给驾驶员，让驾驶者能够准时发觉潜在 的行车平安问题。丰田汽车公司则使用毫米波雷达和CCD摄像机对前方本车与车辆的距离进 行动态监测，当两车距离小于规定值时,系统将发出直观警报信号提示本车驾驶 者；日产公司使用的是“紧急制动劝说系统”，采用先进的车距监测系统对跟车 距离进行动态监测，当需要减速或制动时，用制动灯亮来提示驾驶者，并准时监 视驾驶者操纵油门踏板的释放状态。大发和三菱等公司也将采用激光雷达做跟车 距离传感器，采用风窗玻璃显示器来警告驾驶者。且在2007年，日本总务省MIC 打算为车辆交互通信系统预留700MHz频段，这个系统可以使车辆之间进行无线 网络通信从而有效防止撞车事故的发生。以色列的Dagan等人采用一个单纯的CCD摄像机对汽车前方障碍物进行探测, 建立了一种高速汽车前方碰撞预警算法2。通过CCD摄像机的一维扫描，对汽 车前方障碍物的方位和距离进行探测。同三维扫描相比，扫描点大大削减、造价 低、速度快、稳定性高。算法主要通过计算将来汽车发生碰撞的时间，与平安时 间门槛值进行比较以确定汽车行驶的平安性。在欧洲，德国、法国、意大利等我国也正在乐观地进行汽车防碰撞技术的争 论开发。欧洲开放基金的争论集中在驾驶员的监测、道路环境的感知、视觉增加、 前车距掌握以及传感器融合方面。欧洲托付基金正在支持纵向和侧向防撞争论。 德国大众汽车公司研制的“特定车道障碍物预警系统”能预报逆向行驶的车辆对 自己超车是否构成危急。此外，德国奥迪、德国宝马、戴姆勒克莱斯勒、意大 利菲亚特、法国雷诺及德国大众6家公司于2005年初成立了车辆间通信联盟， 该联盟的目的是开发旨在采用无线LAN技术的车间通信，以及车辆与基础设施间 通信的欧洲通用标准。国内对高速大路车辆防碰撞的争论虽然起步较晚，但也取得了肯定的成果。 例如，西安大路交通高校的陈光武、候德藻、李晓霞、李百川3对车辆制动过 程进行分析，初步建立了高速大路有用平安距离模型，争论了避开追尾碰撞的主 要影响因素；西安交通高校的党宏社，韩崇昭，段战胜4在考虑了驾驶员的驾 驶风格和路面状况的基础上对制动距离进行了分析，提高了汽车防碰撞报警系统 的精确性；武汉理工高校的黄秋员，周鹏，陈伟5从技术的角度对 目前的几种汽车碰撞报警系统进行了分析；南京林业高校的丁士清6对车用测 距传感器进行了选择，并初步完成了防追尾碰撞系统的设计；长安高校的肖梅7 进一步对跟车模型进行了修正，提出了保证交通平安的“最危急时刻”的概念, 得到了各种运动状态下的平安跟车距离计算公式；吉林高校的张立存8综合考 虑了汽车运动特性和驾驶员行为特性，提出了汽车纵向与横向综合猜测算法并虚 拟弯道检测算法，实现了汽车在直道和弯道工况下的前方碰撞预警算法；吉林高 校的毕雁冰9提出了基于视觉的高速大路汽车偏离预警系统，建立了一套道路 预警图像预处理新算法；清华高校的王大志10对车辆正面碰撞进行了分析，通 过建立模型对如何减轻正面碰撞进行了争论；哈尔滨工业高校的吴兴利H建立 了车辆碰撞模型，并采用VB软件编写了仿真程序进行仿真；伍宗富，陈日新, 朱明旱12采用车载单目机器视觉测量前车车距，设计了一种基于图像识别的汽 车智能防撞系统。随着机器视觉技术的不断进展，以其精确感知道路交通环境的力量和相对较 少的成本都表明白基于视觉的车辆防碰撞预警系统有巨大的应用前景。基于机器 视觉的车辆防碰撞预警系统由三部分构成，一是车道线的检测与跟踪，这可以让 本车道的车与其它车道的车相区分,特殊是处于弯道的时候，能够防止错误报警; 二是车辆的检测与跟踪；三是车辆平安距离的测量与计算。参考文献：1 W. Ulke, R. Adomat, K. Butscher, W. Lauer. Radar Based Automotive Obstacle Detection System. SAE 940904, 1994.2 Eriz Dagan, OferMano, etc.Forward Collision Warning with a Singel Camera.IEEEIntelligent Vehicles Symposium (IV2004), Parama, Italy, 2004.3李晓霞，李百川，候德藻等.车辆追尾碰撞避开技术.西安大路交通高校学报.2001, 21(2): 94-97.4党宏社，韩崇昭，段战胜.汽车防碰撞报警与制动距离的确定.长安高校学报.2002, 22(6): 89-91.5黄秋员，周鹏，陈伟.汽车碰撞报警/防撞系统的方案分析.交通与计算机.2003,21(3): 1-24.6 丁士清.汽车防追尾系统的争论与开发.南京林业高校硕士学位论文.2003:3-10.7肖梅.高速大路追尾碰撞预警系统再争论.长安高校硕士学位论文.2003: 1-30.8张立存.高速汽车弯道前方碰撞预警算法的争论.吉林高校硕士学位论文.2004:1-65.9毕雁冰.高速汽车车道偏离预警系统可行区域感知算法争论.吉林高校博士学位论文. 2006: 1-104.10王大志.基于乘员爱护的汽车正面碰撞结构设计与变形掌握争论.清华高校博士学位 论文.2006: 15-42.11吴兴利.基于车身变形的汽车碰撞速度计算方法争论.哈尔滨工业高校硕士学位论文. 2022, 9-38.12伍宗富，陈日新，朱明旱.基于图像识别的汽车智能防撞系统争论与实现.机械与电子. 2022, (9): 56-60.13王春磊.基于ZigBee的高速大路车辆防碰撞预警系统争论D.哈尔滨工业高校,2022.14刘志强，温华.基于单目视觉的车辆碰撞预警系统J.计算机应用， 2007,27(8):2056-2058.