車道偏離預警系統(tǒng)

車道偏離預警系統(tǒng)概述

車道偏離預警系統(tǒng)是一種通過報警的方式輔助駕駛員減少汽車因車道偏離而發(fā)生交通事故的系統(tǒng)。車道偏離預警系統(tǒng)由圖像處理芯片、控制器、傳感器等組成。

據(jù)交通部統(tǒng)計，約有50%的汽車交通事故是因為汽車偏離正常的行駛車道引起的，究其主要原因主要是駕駛員心神煩亂、注意力不集中或駕駛疲勞。23%的汽車駕駛員一個月內至少在轉向盤上睡著一次;66%的卡車駕駛員自己在駕駛過程中打瞌睡;28%的卡車駕駛員在一個月內有在轉向盤上睡著的經(jīng)歷。如此驚人的比例足以證明防止車道偏離的重要意義。

根據(jù)(美國)聯(lián)邦公路局的估計，美國2002年所有致命的交通事故中44%是跟車道偏離有關的，同時車道偏離也被看成車輛側翻事故的主要原因。四個駕駛員中就有一個駕駛員經(jīng)歷過車道偏離引起的傷亡事故。

車道偏離預警系統(tǒng)主要由HUD抬頭顯示器、攝像頭、控制器以及傳感器組成，當車道偏離系統(tǒng)開啟時，攝像頭(一般安置在車身側面或后視鏡位置)會時刻采集行駛車道的標識線，通過圖像處理獲得汽車在當前車道中的位置參數(shù)，當檢測到汽車偏離車道時，傳感器會及時收集車輛數(shù)據(jù)和駕駛員的操作狀態(tài)，之后由控制器發(fā)出警報信號，整個過程大約在0.5秒完成，為駕駛者提供更多的反應時間。而如果駕駛者打開轉向燈，正常進行變線行駛，那么車道偏離預警系統(tǒng)不會做出任何提示。

目前，各廠商所配備的車道偏離預警系統(tǒng)均基于視覺(攝像頭)方式采集數(shù)據(jù)的基礎上研發(fā)，但它們在雨雪天氣或能見度不高的路面時，采集車道標識線的準確度會下降。那么為了解決這個難題，聰明的技術工程師開發(fā)了紅外線傳感器的采集方式，其一般安置在前保險杠兩側，并通過紅外線收集信號來分析路面狀況，即使在惡略環(huán)境的路面，也能識別車道標志線，便于在任何環(huán)境的路況下均能及時提醒駕駛員汽車道路偏離狀態(tài)。如圖2所示為車道偏離預警系統(tǒng)工作示意圖。

車輛偏離預警系統(tǒng)分為"縱向"和"橫向"車道偏離警告兩個主要功能?？v向車道偏離警告系統(tǒng)主要用于預防那種由于車速太快或方向失控引起的車道偏離碰撞，橫向車道偏離警告系統(tǒng)主要用于預防由于駕駛員注意力不集中以及駕駛員放棄轉向操作而引起的車道偏離碰撞。

當車輛偏離行駛車道時，其可通過警報音、方向盤震動或自動改變轉向給予提醒。

車道偏離預警系統(tǒng)已經(jīng)商業(yè)化使用的產品都是基于視覺的系統(tǒng)，根據(jù)攝像頭安裝位置不同，可以將系統(tǒng)分為:

側視系統(tǒng)--攝像頭安裝在車輛側面，斜指向車道;

前視系統(tǒng)--攝像頭安裝在車輛前部，斜指向前方的車道。

無論是側視系統(tǒng)還是前視系統(tǒng)，都由道路和車輛狀態(tài)感知、車道偏離評價算法和信號顯示界面三個基本模塊組成。系統(tǒng)首先通過狀態(tài)感知模塊感知道路幾何特征和車輛的動態(tài)參數(shù)，然后由車道偏離評價算法對車道偏離的可能性進行評價，必要的時候通過信號顯示界面向駕駛員報警。

車道偏離預警系統(tǒng)國外車道偏離預警系統(tǒng)

1.AURORA系統(tǒng)

該系統(tǒng)由美國卡內基梅隆大學機器人學院于1997年開發(fā)成功。該系統(tǒng)由帶廣角鏡頭的彩色攝像機、數(shù)字轉換器和一個便攜SunSparc工作站等組成。該系統(tǒng)通過安裝在車輛一側的視野大約為1.5m-1.6m區(qū)域的俯視彩色攝像機檢測車輛旁邊的車道標識，通過數(shù)字轉換器采集攝像機的視頻輸出并在一個便攜SunSparc工作站上進行處理，處理速度為60Hz。

2.AutoVue系統(tǒng)

該系統(tǒng)由前DaimlerChrysler公司和美國的Iteris公司聯(lián)合開發(fā)。該系統(tǒng)主要由一個安裝在汽車內風窗玻璃后部的攝像機、兩個立體音箱、一個小顯示設備和控制單元等組成。該系統(tǒng)工作原理是通過實時監(jiān)測本車在當前車道中的位置，計算本車到車道標識線距離，然后與設定的報警距離相比較，判斷是否進行預警。當檢測到將要發(fā)生車道偏離時，它將發(fā)出一種類似于車輛在隆聲帶上行駛時發(fā)出的隆隆作響的聲音來提醒駕駛員修正車輛位置。目前，AutoVue系統(tǒng)已經(jīng)在歐洲的多種貨車上作為一個選件進行了裝備。

3.Mobileye_AWS系統(tǒng)

該系統(tǒng)由總部設在荷蘭的Mobileye公司研制。該系統(tǒng)利用安裝在前風窗玻璃上的單個攝像機監(jiān)測車道標識線，測量和監(jiān)控本車與道路邊界的距離。該系統(tǒng)的車道偏離警告模塊通過檢測道路邊界，計算車輛相對于車道的位置和車輛的側向運動，預測車輛將橫越車道標識的時間，當該時間低于設定值時，系統(tǒng)觸發(fā)視覺警告和聲音警告，以使駕駛員對不同的危險狀態(tài)做出適當?shù)姆磻鴾p少意外事故的發(fā)生。該系統(tǒng)在有意識的車道偏離、制動和沒有道路標識等情況下能對警告的產生進行了抑制。

4.DSS系統(tǒng)(Driver Support System)

該系統(tǒng)由日本三菱汽車公司于1998年提出，并于1999年秋季應用于模型車上。該系統(tǒng)由一個安裝在汽車后視鏡內的小型CCD攝像機、一些檢測車輛狀態(tài)和駕駛員操作行為的傳感器以及視覺和聽覺警告裝置組成。該系統(tǒng)利用由CCD攝像機獲得的車輛前方的車道標識線、其他傳感器獲得的車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)和駕駛員的操作行為等信息，判斷車輛是否已經(jīng)開始偏離其車道。如有必要，系統(tǒng)將利用視覺警告信息、聽覺警告信息以及振動轉向盤來提醒駕駛員小心駕駛車輛。

車道偏離預警系統(tǒng)國內車道偏離預警系統(tǒng)

1.JLUVA-1系統(tǒng)

該系統(tǒng)由吉林大學智能車輛課題組開發(fā)。該系統(tǒng)是基于單目視覺的前視系統(tǒng)，主要由車載電源、嵌入式微機、顯示設備、黑白CCD攝像機、數(shù)據(jù)線、音箱以及圖像采集卡等組成。

系統(tǒng)利用安裝在汽車后視鏡位置處的CCD攝像機采集汽車前方的道路圖像，通過圖像處理獲得汽車在當前車道中位置參數(shù)，當一旦檢測到汽車距離自身車道白線過近有可能偏入鄰近車道而且司機并沒有打轉向燈時，該系統(tǒng)就會發(fā)出警告信息提醒司機注意糾正這種無意識的車道偏離，從而盡可能地減少車道偏離事故的發(fā)生。

2.基于DSP技術的嵌入式車道偏離報警系統(tǒng)

該系統(tǒng)由東南大學開發(fā)，是基于單目視覺的前視系統(tǒng)，由模/數(shù)轉化及解碼電路模塊、緩沖電路模塊、媒體處理器DSP電路模塊、編碼及數(shù)/模轉換電路模塊等模塊組成。該系統(tǒng)通過車載攝像頭采集被跟蹤車道線的模擬視頻信號，經(jīng)解碼生成數(shù)字信號碼流緩沖后送到高速媒體處理器DSP的視頻接口，然后再由視頻處理模塊對數(shù)字視頻信號進行車道特征值的提取，最后將處理后的視頻信號送編碼及數(shù)/模轉換電路輸出顯示。

車道偏離預警系統(tǒng)的研究主要集中在基于視覺的車道偏離預警系統(tǒng)上。但是，從現(xiàn)有的技術水平來看，影響基于視覺的車道偏離預警系統(tǒng)可靠性的最主要因素是系統(tǒng)應用的天氣條件以及光照變化的影響，這是所有基于視覺系統(tǒng)目前面臨的一個主要難題。目前，研究各種魯棒性強、能適應各種天氣條件、克服光照變化以及陰影條件的影響的車道偏離評價算法是所有基于視覺的車道偏離預警系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

基于汽車主動安全發(fā)展的趨勢以及國內的一些交通現(xiàn)狀，汽車主動安全電子這一行業(yè)逐漸在形成一個獨立的體系，國內很多汽車業(yè)內人士多很關注，也在積極地研發(fā)中，國內現(xiàn)在只有少部分公司對車道偏離系統(tǒng)的研發(fā)比較完善，而且形成了一個獨立的產業(yè)，像車道偏離系統(tǒng)的上市意味著中國進入了一個汽車主動安全的新時期。

車道偏離預警系統(tǒng)最先應用在卡車上，如圖4所示為卡車上的車道偏離預警系統(tǒng)。

目前車道偏離預警系統(tǒng)在大眾CC、寶馬5系、奔馳E級、英菲尼迪M系等車型均已配備。在不同汽車品牌的車道偏離預警系統(tǒng)中，除稱呼不同外，其提醒駕駛員的方式方法都有本質的區(qū)別，以 車型為例，其在偏離車道后，會在儀表盤中亮起預警燈，并在車內發(fā)出鳴音來提醒駕駛者，但當遇到雜亂的環(huán)境(如開車窗、后方車輛長時間鳴笛)，就會有聽不清的提示音，造成安全隱患情。就此問題，一些品牌車型進行了改進，它們的車道偏離預警系統(tǒng)則以方向盤震動的形式警示駕駛員，相比提示音方式更為安全可靠，此外，一些品牌的車型還采用了座椅震動的提醒方式。而還有少數(shù)品牌車型則采用自動改變汽車轉向的方式。

現(xiàn)在，車道偏離預警系統(tǒng)(LDWS)已經(jīng)裝配在了一汽大眾CC上。如圖5所示為配有車道偏離預警系統(tǒng)的大眾CC。當車輛偏離車道時，系統(tǒng)會指令方向盤以3牛米左右的轉矩自動修正方向。但如果偏航角度過大，車道保持系統(tǒng)無法自動糾正偏航，這時這個功能是個提醒，駕駛員在注意到偏航之后可以手動糾正。其實車道偏離預警系統(tǒng)還有一個好處，那就是它糾正了駕駛員并線不打燈的壞習慣。

從目前的汽車消費市場來看，消費者不僅僅只關心車型的價格，擁有更舒適更豐富的配置才是他們更想要的，車道偏離預警系統(tǒng)作為主動安全中的先進技術之一，未來有望在各級別車型中得到普及，或許在未來一些低端車型上，都能看到這項技術的身影，對于開車自駕游、出差等，長時間對著單調的高速公路，往往會讓人產生疲勞駕駛，生命就在一念之間。對于駕駛者而言，安全性也是在消費選擇時的一個重要考慮因素。

在汽車市場日益競爭化的今天，配置競爭愈演愈烈，許多只有高端車才有的配置逐步下放架子，車道偏離預警系統(tǒng)、自動適應巡航、無鑰匙進入系統(tǒng)等也紛紛出現(xiàn)在了低端車上，而這其中有兩個配置，是和我們身體直接接觸的——座椅通風和座椅加熱。

但是令人感到奇怪的是，座椅加熱配置普遍多于座椅通風，這是為什么呢？

我們先看看它的原理。

座椅加熱

座椅加熱的工作原理還算簡單，做一種布滿了電阻加熱絲，并縫合座椅罩內，通過對加熱電阻絲通電來進行加熱，使座椅在短時間內逐漸升溫；而通過在電加熱墊內設置溫度傳感器，則可以監(jiān)控座椅溫度的變化，從而控制加熱絲的通電和斷電，保持座椅加熱的溫度處于合適的范圍。

座椅通風

座椅通風是通過在座椅坐墊和靠背發(fā)泡背面上增加風扇，利用風扇將空氣吸入后導入通風層，氣流再從通風層表面向上滲透經(jīng)過加熱墊流向座椅面套表面（座椅面套是采用打孔皮），使乘員在炎熱天氣情況下可以使用通風功能來散去臀部背部的汗液，給乘客帶來舒適感。

座椅通風相較于座椅加熱的內部構造則要復雜的多，需要在座椅坐墊和靠背上分別增加通風系統(tǒng)，利用風扇將空氣吸入后導入通風層，然后經(jīng)過在座椅的表面打孔，氣流就能通過通風層向上滲透，吹向座椅表面。為了留出風扇的位置就勢必要改變座椅的內部結構，而風扇的噪音和震動，通風量，降溫速度等問題也是需要考慮的因素，通風座椅的泡沫和面套也需要特殊結構來滿足通風需求，復雜的結構和不低的成本應該是如今座椅通風普及率低于座椅加熱的最大原因。

看來，座椅通風比起座椅加熱復雜許多，也因此，在座椅加熱幾乎普及的當下，座椅通風依然還是一項相對奢侈的配置。

但是這并難不倒偉大的人民群眾，既然裝這玩意兒花那么多錢，不如我自己來。勞動人民的智慧如下：

當然，目前所說的座椅通風僅僅說的是前排，這個配置也成了各個汽車廠商在如此細分化的市場中競爭的利器。

結語

總的來說，座椅通風的原理和構造要比座椅加熱復雜得多。座椅通風，整張座椅的結構必然發(fā)生改變，造價自然要高很多。所以這個配置很難在經(jīng)濟型車上實現(xiàn)，就算是低級車也都僅存于頂配車型上，而這種配置越來越成為汽車廠家和消費者關注的重點。但是到最后也是消費者來買單，所以性價比也是選車的重點因素之一。

—THE END —