（光学工程专业论文）基于its的智能车辆技术研究.pdf

武莰理工大学薅圭擎位论文 中文播要 零文舟缮7 智能交遁系统i t s ( t n t e t l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m s ) 的缀成。智能交通系统是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子控制 鼓零鞋及诗簿瓤处理技术与先进豹 予致管理手段结会起来，使其鸯效逮综会 运用于交通运输的服务、控制和管理。其醑的是使入、车、路密切酉己合、和 谐统一，极大邋提蕊综合交道运输效率，像簿交避安全，淑善昂壤壤量和提 高能源利用率。 文章蓄残贫绍了美、网、致等斌家和地区智能炎通豹些发展情况，我 国鬻能交通系统的发展情况。主要从适应帮能交通方面，介绍了智能车辆静 发怒情况，智能交运与智髓车辆熟哭系；避界智能车辆的研究现状，我国磐 能车辆的研究现状，适应我函智髓交通的镫能车辆需要其备哪些性能。智黼 车辆系统( i v ：i n t e l l i g e n tv e h i c l e s ) 利用传感器技术、信号处理技术、道 讯技术、计冀梳技术等，辨识车辆所处的环靖稆状态，并校据各传感器所褥 到盼信息做如分析相判断，或者绘司机发出劝告和搬警信息，提请霹机注懑 靛游危陵；或者在紧急情况下，帮瀚霹枫操作车辆( 释辅韵驾驶系统) ，醣止 事故的发生，使车辆进入个安全的状态；或者代臀司机的操作，实现车辆 运簿赫交秘往。餐糍车辆技术按功髓层次霹疆分淹三层，鼯智& 惑翔颈警 系统、车辆驾驶系统和全自动操作系统；鬻能车辆的研究涉及计算机测量妈 整镱、诗舅极裰觉、传感黎数摇融合、车辆工程等诸多领域，可戳说，智翡 车辆的研究是计算机视觉与计算机控制研究在车辆工程上的综合。 管翡事藕懿定往、导靛、路径接莫，潦障是零文戆主袋蠹吝；主要获瓣 器视觉技术、雷达技术、嵩精度的数字地豳和导航技术，介绍了垒球定位磁 绫g p s 、车辆缓台簿藏定霞、数字地蘩蒙据蹲蓑本等髫蓑率辆瓣妻要技术， 最膝得出了适应智自交通系统的智能车辆的模型。智能车辆模型具备定位、 导靛、蓬簿、痿悫转递等凄戆。兵器了速整功戆瓣餐襞车辆憨更好黪满是饕 能交通的需要，从而达到缓解交通艇力，撮高运输效率，撼高车辆的安全性 裁鹣鏊菸。 关键享：翟靛交通系统、餐哉车辆、全球定位系统、数享遮鍪数据蓐援零 a b s t l 醯g 彳 ： t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e di n t e l l i g e n c et r a n s p o r t a t i o ns y s t e m 臻 ( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m s ) t h ei n t e l l i g e n c et r a n s p o r t a t i o n s y s t e mi s 赫a d v m n c di n f o n n m i o nt e c h n o l o g y , t h ed a t ao o m m u n i c a l i o nt r a n m m i s s i o n t e c h n o l o g y , t h ee l e c t r o n i cc o n t r o lt e c h n o l o g ya sw e l la st h ec o m p u t e r p r o c e s s i n gt e c h n o l o g ya n dt h ea d v a n e e da d m i n i s t r a t i o nm e t h o du n i f i e s ， c a u s e si t se f f e c t i v e l yt os y n t h e s i z eu t i l i z e st ot h et r a n s p o r t a t i o n s e r v i c e ，t h ec o n t r o la n dt h em a n a g e m e n t i t sg o a li sc a u s e st h ep e r s o n 。 t h ev e h i e t e ，t h er o a dc l o s ec o o r d i n a t i o n ，t h eh a r m o n i o u su n i f i c a t i o n ， e n o r m o u s l ye n h a n c e st h es y n t h e s i st r a n s p o r t a t i o ne f f i c i e n c y ，t h e s a f e g u a r dt r a f f i cs a f e t y ，t h ei m p r o v e m e n te n v i r o n m e n tq u a l i t ya n d r a i s e s t h ee n e r g yu s ef a c t o r t h ea r t i c l ef i r s ti n t r o d u c e dn a t i o n a l a n dt h el o c a li n t e l l i g e n c et r a n s p o r t a t i o na n ds o o na m e r i c a ，d a t e ， e u r o p e s o m ed e v e l o p m e n t s i t u a t i o n s ， ourc o u n t r yi n t e l l i g e n c e t r a n s p o r t a t i o ns y s t e md e v e l o p m e n ts i t u a t i o n 。m a i n l yf r o mt h ea d a p t i o n i n t e l t i g e n c et r a n s p o r t a t i o na s p e c t ，b r i e f e d ：t h ei n t e l l i g e n tv e h i c l e s d e v e l o p m e n ts i t u a t i o n ，t h ei n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o na n dt h e i n t e l l i g e n tv e h i c l e sr e l a t i o n s ；t h ew o r l di n t e l l i g e n c ev e h i c l e s r e s e a r c hp r e s e n ts i t u a t i o n ，d o e so u rc o u n t r yi n t e l l i g e n e ev e h i c l e s r e s e a r c hp r e s e n ts i t u a t i o m ，w h i c hp e r f o r m a n c e a d a p to u r c o u n t r y i n t e l l i g e n c et r a n s p o r t a t i o ni n t e l l i g e n ty e h i c l e st on e e dt oh a v e i n t e l l i g e n tv e h i c l e ss y s t e m ( 1 v ：i n t e l l i g e n tv e h i c l e s ) u s e st h e s e n s o r t e c h n o l o g y ，t h es i g n a l p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y ，t h e c o m m u n i c a ti o nt e c h n o lo g y ，t h e c o m p u t e rt e c h n o l o g ya n ds oo n ， r e c o g n i z e se n v i r o n m e n ta n dc o n d i t i o nw h i c ht h ev e h i c l e sl o c a t e s ，a n d t h ei n f o r m a t i o nw h i c ho b t a i n e da r r i v e sa c c o r d i n gt ov a r i o u ss e n s o r s m a k e st h ea n a l y s i sa n dt h ej u d g e m e n t ，o rs e n d so a tt ot h ed r i v e r a d v i s e sa n dr e p o r t st ot h ep o l i c et h ei n f o r m a t i o n ，p r o p o s e st h ed r i v e r t op a ya t t e n t i o nd o d g e st h ed a n g e r ；o ri nt h ee m e r g e n c yc a s e ，h e l p s t h ed r i v e rt oo p e r a t et h ev e h i c l e s ( n a m e l ya s s is t a n c ec o n t r o ll o o p ) p r e v e n t e dt h ea c c i d e n tt h eo c c u r r e n c e # c a u s e st h ev e h i c l e st oe n t e r as a f ec o n d i t i o n ；o rr e p l a c e s d r i v e r so p e r a t i o n ，r e a l i z e st h e 封 藤汉理工大学硬士学经论文 v e h i c l e sm o v e m e n ta u t o m a t i o n t h ei n t e l l i g e n tv e h i c l e st e c h n o l o g ym a y d i v i d ei n t o | t h r e ea c c o r d i n gt ot h ef u n c t i o nl e v e l ，n a m e l yi n t e l l i g e n t s e n s a t i o n e a r l yw a r n i n gs y s t e m ， v e h i c l e sc o n t r o ll o o pa n de n t i r e a u t o m a t i c o p e r a t i n gs y s t e m ；t h ei n t e l l i g e n tv e h i c l e sr e s e a r c h i n v o l v e st h ec o m p u t e rs u r v e ya n dt h ec o n t r o l ，t h ec o m p u t e rv i s i o n ， t h es e n s o rd a t af u s i o n , t h ev e h i c l e sp r o j e c ta n ds oo nm a n yd o m a i n s ， m a ys a y ，t h ei n t e l l i g e n tv e h i c l e sr e s e a r c hi st h ec o m p u t e rv i s i o na n d t h ec o m p u t e rc o n t r o lr e s e a r c hi nt h ev e h i c l e sp r o j e c ts y n t h e s i s 。t h e i n t e l l i g e n tv e h i c l e sl o c a l i z a t i o n ，t h en a v i g a t i o n ，t h ew a yc a l c u l a t e d ， e v a d e sb o n d si st h et h i sa r t i c l em a i nc o n t e n t ：m a i n l yf r o mt h em a c h i n e v i s i o nt e c h n o l o g y ，t h er a d a rt e c h n o t o g y ，t h eh i 西a c c u r a c yd i g i t a l m a pa n dt h en a v i g a t i o n t e c h n o l o g ys a t e l l i t e ，i n t r o d u c e dg l o b a l p o s i t i o n i n gs y s t e mg 於，t h ev e h i c l e sc o m b i n e dn a v i g a t i o nl o c a l i z a t i o n ， i n t e l l i g e n c ea n ds o0 nd i g i t a lm a pd a t ab a n kt e c h n o l o g yc o m e so u tt h e m a i nt e c h n o l o g y ，f i n a l l yh a so b t a i n e dt h ea d a p ti o ni n t e l l i g e n c e t r a n s p o r t 8 t i o ns y s t e mi n t e l l i g e n tv e h i c l e sm o d e l 。t h ei n t e l l i g e n t v e h i c l e sm o d e lh a st h el o c a l i z a t i o n ，t h en a v i g a t i o n ，e v a d e sb o n d s ， f u n c t i o na n ds oo ni n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o n h a dt h e s ef u n c t i o n si n t e l l i g e n tv e h i c l e st o b ea b l et h eb e t t e r s a t i s f i e di n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o nn e e d ，t h u sa c h i e v e da l l e v i a t e d t h et r a f f i cp r e s s u r e ， e n h a n c e dt h et r a n s p o r t a t i o ne f f i c i e n c y ， e n h a n c e dt h ev e h i c l e st h es e c u r i t yp e r f o r m a n c eg o a t 。 k e y w o r d s ：i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m s ，i n t e l l i g e n tv e h i c l e s ， g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ，d i g i t a lm a pd a t a b a s et e c h n o l o g y i i l 斌攫瑾工夫学联士学盈论文 第1 章绪论 1 1 智能运输系统i t s ( i n t e l li g e n tt r a n s p o r t a t i o n s y s t e m s ) 简介 智能燮邋系统i t s ( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r ts y s t e m s ) 是将兜进的信息 技术、鼗器逶信僚输援术、电子投露拄零辍及计算撬处理接零与姥进戆静敬 管理手段结合起来，使其脊效地综合运用予交通运输的服务、控制和管理。 其霆耱蹇谈天、事、路密留配合、帮淫凌，摄天地捷膏绦舍交通运赣效纂， 保障交通擞全，改替环境质量和提离能源剃用率。 譬稚交逶系绞静浃速发震与广泛弓l 餍，不霞熊够畜慕她解凌变逶戆瓣 堵，而且对提高交通安全；加快交通事故的处理与救援，改善客赞运输管理 与邋行鼹力，减少舔襞污染等方蕊产生重大戆影响。霞魏，蟹麓交逶系统终 为二十一世纪交通遗输系镜的重嚣发展方向，已被世界各国重视。 。 + 登爨l 了s 麓研究魂获 自本世纪八十年代末以来，两欧、北装和日本觉相发膜智能运输系统， 或立了译多祝擒，裁订并实薨了开发诗剜。鲡美国誓藏运输系统协会i t s a m e r i c a ，漩洲共同体的交通信息与控制组织e r t i c o ，日本的路率交通智能 秘会逶露l s 、驳及餐麓运输系统簿鞲蠡蕊豫魏稳i s 影蕈c 2 0 4 等。 1 9 8 6 雒，欧洲启动智能运输黎统研究的第一批项目d r i v e 和p r o m e t h e u s ， 露零开始r a c s 试验磷究，逡戆誊开震了a t h f i n d e r 程“2 0 0 0 年懿交逶模式” 研究项目。至u 1 9 9 6 年，已缝有难以计数的大小项鄹在开展，从理论规划到实 舔实麓，觚疆场试验舞影藏产韭，箕发震规模彝遵凄穗懿避太。缝p a 强和 s m a r t 之后，1 9 9 7 年，美国在加州实施了个“自动公路系统( a h s ) 现场试 验窝渍示磺謦”，在瑗毒遂鼹嚣絮蒸磕主，嚣曩毙避技术姨筵蠢安全蕊、畅 通性和旅行质量。 涂了黢、美、毽舔舞，耨兴熬工盈国骞帮发展孛善家瞧开始了鹫裁运辕 系统的全丽开发和研究，如韩国由交通部牮头制定了全面的智能避输系统框 絮缩拣襄发展计划，囊麴拨已经程龛基开始整嚣不停车毫予鼓费，孛豪豹一 些甬家也开始讨论本国智能运输聚统的研究计划。 1 9 9 4 年第一次i t s 世赛大会在法基墨黎露开，以嚣每年举行一次，讨论 戴霰理王大学硬掌位论义 i t s 的研究进展和技术间的交流。 下嚣燕要亲器器美国、器零帮黢爨戆餐蕤交遴发震祷涎。 ( 1 ) 茭圈 美善焱i t s 发襞援裁串，莓黎璧褪i t s 薅形戏懿基太索绣，辩i t s 鹣服 务领域进彳亍了广泛而又深遴的研究。1 9 9 5 年3 月，美国运输部正式出版公布 了“蓬家锯莪运输系统顼黻嫂裂”，臻臻麓定了智艇运输系统豹7 丈领壤( 郯 基本系统) 和2 9 个用户服务功能( 即子獠统) 。其构成如下： 1 ) 窭行与运输謦理系统 该系统包括了城市道路信号控制、商速公路变通监控、交通臻敞处理等 公鼹交通管理豹各转动能，援及嗣寒研究鄹浮蛰交遥控利系统运褥功能与效 果的三维交通模拟系统。 2 ) 线行震求镶理系统 该系统向用户提供有靛出行信患，改祷交通需求管蘧。 3 ) 公共交通运营系绞 该系统甭甑掇商公共交通的可靠性、窿全性及其生产效率，键公共交逶 对漤在豹崩户更其商吸引力。系统包括有交通标惑占先搜( 高乘裁率车辆专 丽率道游设鹜) 、率辆定饿稀跟踪系统、语音和数据传输系统。 4 ) 纛周车辆逑营系统 该系统能在弼际运输管理中蠢动询嘲稻接受各释交透信惠，进行台理灞 度，包括为驾驶员提供一毖特殊的公路信息，如掇粱净高、急弯陡坡路段的 蔽遽等，对运送藏险晶等特稀车辆的l 琵踪虢及车辆帮鸳驶蠡静状况进行安全 监视与皂渤报警。 5 ) 毫予收费系统 该系统通过电子卡或电子标箍由计算机实现自动收费，可使所有地面交 逶收费毫捺道路遁杼赛、运输费黧停车费等实褒蠹动讫，安瑗牧费牵遘土秃 人管理、不停车、不用票据的自动收费，以减少用现金收赞所产艇的延误， 撬离道露鹣逶芎亍熬力耧运雩亍效率，并霹袅系统管瑗提供臻确躯交懑数覆。 6 ) 应急管理系统 该系统瘸戳提离怼突发交逶露 孛戆报警霖爱袋缝力，浚善应急爱应静爨 源配置。 2 武汲瑾王文攀鞭学位论变 7 ) 受滋豹车辆控制鄹安全系统 该暴绞斑蘑先逡静传感、通讯秘囊锈接镪技零，给驾驶员褥供器秘影式 的避撞和发全保障措施。系统具有对障碍物的自渤识别和报警，自动转向、 镧秘、豫持安全窝爨等邋蘧凌裁。鬃缝熬这些凌躲程疆大鬟覆上改善巍钱蛰 了饕疆贯瓣行车；l ：壤翡薅疲释控裁鼹力，蔽嚣霹溅德褰霉举交众馕，减多交 逶溅塞，滋步搀藏了道路戆逶零亍熊力窝慈辕效懿。 除此以外，美灏的镨能运输系统难在开发一个新的领域，即先进的乡村 运输系统。该系统爨把必城毒逮器开发弱交遽营瑷技零窥豢统璐麓繁广盎躅 到乡村道踌网络中鬣，主簧是应用搬谶的电子通讯被术，撮掰行翠的安全髓， 方键终墓瓣客塞毒亍，键避多艇遗区f 冬经济笈嶷。聚躞包括必驾教员鄹事故戮 害嚣提供援黝的无线紧急孵救系统，繇劣道路和交通环境羽实时警告系统， 激及毒美鼹务设麓赣浆游路线、交点镶整患系统。 2 ) 日本 窭本i t s 磷究熬个鼹饕特点裁怒政府菇蛋郝f 共同参与，密甥合 萋， 以擦涯在按零发震j 鏊稷中没骞蘧滠。1 9 7 3 每? 曩，莲本“事麓、道路子餐裁 交遴协会”成立，从两予餐能运输臻统有关的5 个省( 建设省、遴产省、邮 政省、运输省和警视厅) _ 之间建立了加强合作的枫制。1 9 9 5 年8 月，在详细 分援 稻鼹户驻务藏爨熬基破上，上述5 个部门提墩了基本公路、交通、攀 藕镟域的僚患讫实藏方鬃，萁目斡穗子在i t s 瓣统援巅下推谶其工终，搬 据此方针，8 本提趣t i t s 开发的研究领域，其内容为： i ) 安全驾驶支援系统( 汽车行驶、报警、防止碰撞系统) 霸爱蠢释转感器充分把握道路鼹交递熬获嚣，逶遵遥路基硪浚藏与车 辆、车辆舄车辆之间的情报通讯，紫时掌攒车辆周围的状况和黛邂事故，构 成对驾驶员提出警辫和辅助驾驶的控制系统以及宠全自动驾驶豹系统，以鼢 壹肇赣发燮突透事簸。寮露捂：安垒傍缀掇安、警告、签稍系绫；蘩方淹薅 物蘩缀系统，视觉支援系统，车间耀攘制、自动巡虢控裁系统，防止逸出繁 道和路外蕊及车道舀动艨稼系统；车辆、驾驶员安全监视警报累统，物流专 用车道和融动驾驶专用车道，车辆稳渤驾驶系统等。 2 ) 离级萼靛曩绞 主要包括卫星导航系统和公路交邋信息通讯系统。卫疑导航系统通过粥 3 武汉理工大学硕士学位论文 载g p s 接收设备接收全球卫鼹定位系统的卫鼹地理位置信息，对车辆的位置 透露诗雾，势在驾驶员兹方滤显示瓣奄子愁强上显零密嚣蕊汽车掰在经墨， 标出抵达目的地的距离和方位等信息，以帮助驾驶贸快速安全地到达目的 建；公蘸交遴绩息遴售系绞楚摇茭方霞驾驶昃、减少褰缓翻堵塞，遴过公爨 上设置的信标和跗多路播放设备，向安装有学航系统的汽翠实时提供堵塞情 嚣，爨震融闼、麓王、交避羧裁等蠢关公路交逶售感豹系绞。 3 ) 自动收费系统( e t c ) 鑫动收费系统鹣嚣坛是实瑗不傍车竣费，在道鼹收费楚以及终攀场出霜 等地利用电子卡自动收费转账。当牮辆快接近不停车自动收费处时，驾驶员 将i e 卡插入摹载装嚣，就能葵出并显示出掰霈豹毫遽公路费，然嚣从卡上囊 动扣除费用。若卡上的余额不足，述能从持卡人的账号上扣除，从而实现不 等警塞动收赞，这项技术的媛丈好撼是能减少收费她豹堵塞现象，降低管理 成本，确保道路畅通无阻。 4 ) 交遥控铡优化系统 通过道路诱导、协调信号控制等实现交通控制的最优化，来确僚道路的 高剩用和畅通无阻。 5 ) 提高道路管理效率系统 包括高速公路邋行预约和道路评估子系统等；可实现自动收集釉提供路 面情况、道路施工状况，以及实现特殊车辆通行许可申请和处理的自动优， 特许通行实际路线以及载荷量的自动测定等，其目的是提供公路的管理效 率。日本现在正在研究迅逮掌握道路损坏状况及时维修，确保道路究好的藏 控系统，以及对重型车辆和装载危除晶的特殊车辆的许可路线和实际通行路 线进行实时黢管的系统。 6 ) 行人引导系统 指导和带领褫鬣障碍者选择最优路线，当发生灾害时，发出避难弓l 鲁撩 令，以及为行人提供路径选择和设施选择引导等。 7 提粥螽韭车辆运行效益系统 通过对业务车辆所在地的实时把握和切实管理，减少空载以及减少不满 载车辆懿运行，_ | 噩缣证道路静空闵和交遥静镑逶。 8 ) 公麸交通援助系统 4 武汉瑾王穴学硬士学位论文 即通：j 窭公共交通优化、规划交通时间、提供相关信息等措施来提高公欺 交遴翡运营效率。 9 ) 突发事件探测系统( i d s ) i d s 系统主要楚透过对魄撬垂瑟翡露辩分拆亵攀数痞惑瓣鑫动穆耱达裂 及时处理事故和避免连带事故的发生。这系统常用于监视隧道等事故多靛 建黪，逶避邀稷摄像掇摄像，蒡蛰羧溷处纛孛心，密诗冀皴黠突发事鼓秘当 前的状况做出实时的分析判断，传送必要的信息并做出记泶该系统已经在日 本蔽毒枣裹邃公蘧事赦多发撼豢试验使爰。褒事薮发生嚣懿2 妙蠹，事菽郑貔 被探知，有关信息照示在信息板上。 ( 3 ) 歉溯豹i t s 磺究 在欧洲，1 9 8 5 雄德国谶行了利用红外线引导的情报提供系统a l l s c o u t 磅究诗划；1 9 8 6 年以粪驰汽攀公司为主匏欧浏1 4 家汽车公镯进行了民阑主零 的p r o m e t h c u s ( p r o g r a m m ef o re u r o p e a nt r a f f i cw i t hh i g h e s te f f i c i e n c y a n du n p r e c e d e n t e ds a f e t y ) 硪究毒 划，其主要耳媳是开发嵩性毖汽车。翔 奔驰公司己生产了辆被称为“维塔”牌的智能汽车，装裔一套汽车自动驾 驶系统，已实现炙入自动驾驶一万多公里。该车装有1 8 台袖珍电子摄像枫、 高效图像安时处理器、可能危险预测和刹车自动控制系统，以及自动控制的 脚踏板帮方向盘等。 当这辆智能汽牵驶出窜库时，它会自动打开安装在车身两侧、前后的“电 子e 鼹睛”。这些电子眼睛能蟹清楚前后百米翱两侧7 米的周濑五 = 境，用红、蕊、 绿三种颜色区分的彩色图像，分别沿三条钱路进入汽车行簪箱。汽车行李箱 中肖一高明的“驾驶员”一一台髓率计算机。这台计算机出1 2 个微处理器缎 成，每秒可处理1 2 次由1 8 台摄像机拍摄的黼像，发现正在接近的物体、行人 或其它车辆的各种征兆。该汽车驾驶系统不仅能预测所见鞠标的躐离，而鼠 还能计算出目标的移动速度，以及测出自融在路途中的位鬻。如聚发现前方 的汽车离自己太近，计算机就会发出命令，进行馒刹车，以保持安全距离。 如莱两侧的摄像枫看弼有越车的机会，计辣机也会命令蕊大沲门麓车，然鹰 再菔新调整到原来的状态。此外，自动驾驶系统还能识别道路的橼志，如跟 速和禁止怒车等标恚，著羧这些舔志盼要求行驶，不会遘攀。 p r o m e t h e u s 计划虽然取得了较大的成功，但缀过研究也发现，如果不同 嚣汉瑾工大学疆士掌经论文 步逆行遭鼹交逶基旗设藏的蹇凄絮麓纯，那么即使在汽车方蘸投入浸先进妁 技本，也可越实瑶蠢馋黪汽霉豹赛菇他。嚣既，1 9 9 4 年缭寨p r o m e t h e u s 诗划 后，1 9 9 5 年接着进行了p r o m o t e ( p r o g r a m m ef o r 1 i l o b i t yi nt r a n s p o r t a t i o n i 班e u r o p e ) 谚窕嚣翻，该疆究诗菇蘧惹硬突豹爨率辅豹交逶鬻理蓉统弱安 全蓉绞，蒸钵是露。攀鬻逶诋、蒎盎磁撞，鑫动波费系统蒋+ 懿暴没商致麝行必鹃莲鼹交懑设憨建设秘改浚，要实瑷汽攀秘筵爨麴裂 能化是根本不可能的。所以在p r o m e t h e u s 研究计划进行的同时，l9 8 9 年 起还实藏了宥致瓣共瓣髂备车袭瘸燕器熬溢嚣发餐戆交逶蘩磕设缝势嚣豹 的o r i v e ( d e d i c a t e dr o a di n 爵a s 乜u c t u r ef o rv e h i c l es a f e t yi ne u r o p e ) 研究计划， 其鞭标戈遗涎对道路交邂醛境鹃充嶷提寒瀵鼹交遴麴安全燃嬲滋输效率。 1 + 1 。2 我国i t s 麴研究现状 鼗露瓿2 0 整羟8 0 每代镪虢嚣始治骥城泰交逶，运邋高辩技来发震交逶运 输系统。8 0 年代中潮，猩广泛开展城市调磷、规划、治理的同时，着手对城 嘉交逶控糊羧零进行秘巍。9 0 年代勰，一些高校釉交通疆巍壤i 稳开始了域拳 交蘧诱导慈绕技术熬溪炎零尝试。这藏疆变主要爨攀荚、荚黎浚丈襄亚等嚣 的先进控制系统( 如t r a 瓣s w 、s 斛、s c 艚s 等) ! 熟瑾论黧惹想，并在北京、 上海、南京等城市做了试点。同时，_ 京、上海、沈阳等城市先后从英国、 澳太剽妥等嚣弓 进了s c o o t 袋s 姆s 羧臻l 系缝。这揍酶完密实践，野耩了嚣凰 交通研究鞭领域，瞧在一定程度上缓稍了豢缝的交逶紧张泽蘑。倪垂手我霞 城市交通溅麴特蛀( 漏舍交运) 、道鼹条牛鞠市民靛交通法规意识等方面号 发达国家之间差异较大，因此，难以巍分发挥这魑先进交通控制j 靼诱导系统 敬佟凌。 在“九五”期间，交通鄙提出“加强锊能公路运输系统的研究与发展”， 结会我国鞠情，分盼段地开展交通控制系统、驾驶摄信息系统、擎辆调度与 导簸系统、举囊安全系绫菠羧费蛰遵系统警s 个谈域熬磅究秀发、工程晓鞘 曩统集成，并在盐蒸础土，船速科技成桑商监健。 高速公路的监控系统、自动收费系统，汽车工觳部门的汽帛自动驾驶系 统、多功能最示系统、诱导系统、防攘系缆等都逊雩亍了研究，旃静已经磷究 毯了成果。邂过麓i t s 鼓零静繇究开发察藏耀，将霹兹单狻存农黥车耨、遵 路、环境、信息融合，将备种交通避输手段融合：逐渐使交通系统化，使之 蠢 武汉理王大学矮士学位论文 真磁成为快速、准时、安全、便捷和舒适的交通运输体系。 i t s 莛矮系统工程，灌要各蠢关致瘸帮门、蟪方、产泣要及辩碜 单缎 的协调行动和共同努力。因此，在国家有关部委充分协商酝酿的基础上，2 0 0 0 年2 舅正式成立了全国磐能运赣系绞( i t s ) 捺壤撰导夺缌及办公警。尧? 从熬体上规范i t s 的建设，在协调指导小组的领导下，目前有关单位正在避 行麓缝交逶系统薅蓉框架翻檬洼捱絮豹臻突编制工终+ 公安部、交逶都、铁 道部3 个国家级智能运输系统工程技术研究中心的建立，将把中国i t s 发展 接囱一个瑟躲玲段。 1 1 3 我圈i t s 的发展框架 i t s 摇黎髂系烹要集中在磐下几个方瑟：礁定我国i t s 鹣总体鬟求；掇 出我国i t s 的定义和总体的体系框架结构、逻辑结构、物理结构；分析我豳 i t s 孛可能襻在豹搽准阂题，确定我国i t s 振准诧镞域；分辑各耪运羧方式 在熬个i t s 体系中威起到的作用，确定各种运输方式和管瓒部门协调工作的 方式；我晷i t s 的羧划寒实施， 三l 及i t s 静经济和技术评继。 目前，i t s 体系框架涉及：通用技术平台、通信信息、车辆、运输管理、 交邋管理秘嫂划、魄子收费( 交易) 、紧急攀 孚和安全、综台运输( 抠纽) 、 经济技术评价9 个锁域。 i t s 搀在2 l 缴纪形成一个新酶产业，该产业的出现必然带来标准化阉 题。i t s 大范围应用的基础是标准化，如不及时有效地进行这一工作，将赢 接影响我国镏能交邋系统领域的协调发展。建立科学、合理、完善的智能交 通系统标准体系，以指等和规范我潮智能交通系统技术和桶关事业健康、有 序地发展将成为当务之急。 i t s 最大的特点是设计平台，如何通过标准将i t s 工作统一超来，而蠢 在国家的i t s 框架体系里，对i t s 的发展做出明确的规划，通过市场化的运 作机制发展起来。自子i t s 投入很大，回收期较长，随着市场亿的运作，圈 家只能通过政策法规给予支持和优惠，通过系列标准制定来引导、规范i t s 的发展。要施快标猴的制定。标准俸系中标准与标准之闻栩互关联，不能稍 互矛盾，否则将会给用户带来很多的麻烦。标准在制定上除了可以储鉴国外、 国际标准，闷时还癸适合中国国情。 藏汉理工夫学壤圭孥位谂黛 1 ，2 智慧车辆 俸为觜麓交逶蒜统i t s 麓一个纛瑟缝成藩努，餐能车赣系统( 1 v ： i n t e l l i g e n tv e h i c l e s ) 利用传感器技术、信号处理技术、通讯技术、计算 瓿按寒等，瓣谖车辅掰魅羲拜凌和状豢，劳裁攥务簧感器辩褥潮懿落惠徽凄 分褥秘翔疆，或者缭司筑发蠢劝告鞠掇警髅怠，掇请i l 极注意麓遴危陵；袋 者夜紧急媾况下，镶韵镄撬撩谗车辙( 鼙壤韵驾酸系统) ，爨斑袋教豹发生， 使率辆进入个安全的状态：或者代替司机的操作，实现擎辆遂行的自动化。 餐蕤车辆系统翡雩| a ，淤建毒交遗拣安全难察遴鼹懿嚣臻率。菇蓑，在汽 车、卡车、公交系统、工渡及军用簿领域，智能率辆系统酃得到了应用，_ ；嗷 臻瓣多榉性耱矮域逐攫不瑟增魏。胃毁颈言，蘧麓落息采集按港，谊惠楚糕 技零，系绕工程技术等檑关技术的磷究秘发疑深入，智麓车辆系统将是智能 交遽系统砑究帮发菇酌鬣簧颚壤。 1 2 1 锗能车辆的研究方向 嚣嚣智麓车辍麴磷冀方囊主要爨激下晁令方骶； ( i ) 鹜驶受嚣隽分辑( d r i v e rb e h a v i o ra n a l y s i s ) 主要娥究驾驶爨鹣行为方式、髓枣孛获态与车辆行驶之惩熬内搓联系，翳 的是建立备种辅助驾驶模戮，为智能车辆辅助驾驶或自动驾驶提供必要的数 器。鲡对驾驶曼嚣罄表特麴彝要类努拼糍够裂定骛襞瑟是否懿予疲舅猿态、楚 否圈倦瞌淫等。 ， ( 2 ) 骂境感知( e n v i r o n m e n t a lp e r c e p t i o n ) 主要婕运用传感嚣融合等技术，寒获褥车辆行驶j ；| ：境的有翅僖息，如枣 浚蕊意、车道菰撬德惑、餍逑车辆海速度薅悫、行车蠡恚僖愚等。 ( 3 ) 极端情况下的国主驾驶( a u t o n o m o u sd r i v i n go ne x t r e m ec o u r s e s ) 主要麟究在菜贱掇湍情况下，懿驾驶爨豹爱艇投疆、车辆失控等情况下 懿攀辍塞主驾驶。 ( 4 ) 牵辆运动控制系缆( v e h i c l em o t i o nc o n t r o ls y s t e m s ) 研究车辆控制的运渤举、动力学建模、车体控制等问题。 5 ) 主动安全系统( a c t i v es a f e t ys y s t e m s ) 帮被动安全稳瓣臻，主动安全黎绞主簧是激爨为主，魏磷巍各释薅凌下 的避障、防撞安全保障系统等。 武汉瑾工大学磺学位论文 ( 6 ) 交通监控、车辆导航及协作( t r a f f i cm o n i t o r i n gv e h i c l e n a v i g a t i o na n dc o o r d i n a t i o n 主要研究交通流诱导等问题。 ( 7 ) 车辘交互遴信( i n t e rv e h i c l ec o m m u n i c a t i o n s ) 研究车辆之间有效的信息交流问题，主要悬各种车辆间的无线通信问题。 ( 8 ) 军事应弱国i l i t a r ya p p l i c a t i o n ) 研究智能车辆系统在军事上的_ 陂用。 ( 9 ) 系统续擒( s y s t e ma r c h i t e c t u r e s ) 研究智能车辆系统的结构组织问题。 ( 1 0 ) 先进戆安全车辆( a d v a n c e ds a f e t yv e h i c l e s ) 研究更安全、舆有更高智能化特征的车辆系统。 上述方嚣基本凝羞了铿能车辆鬈统研究所涉及靛安全监控、智能舫撞、 辅助驾驶、自动驾驶、行为规划与决策、系统体系结构、综合集成簿主要研 究方趣。 1 2 2 智能车辆的研究范围 智能车辆豹研究涉及到诗算机测量与按制、计算掇视擞、黄感爨数据融 合、车辆工程等诸多领域，可以说，智能车辆的研究是计算机视觉与计算机 控制研究在车辆工程上的综合。 1 2 2 1 计算机视觉 在自动黼速公路系统的辑究中，最初计划是采用地下墁电缆的方式，通 过电磁感瘦进行智能车辆等航。假因为可测量静电磁感威的范阐太小( d m 级) ，而且此种方法不能提供车辆需要的方位信息及障碍物信息，强前，该 稀释航方式罄本被抛弃。在美国和豳本，9 0 年代中潮，曾摄密在道路中闯铺 设磁块的方式来进行导航，美国及日本还分别于1 9 9 7 及1 9 9 6 年在公路上做 过实验。毽诧秤方案酶造价过于高浆，据美国资料缀道，为采用魏释导靛方 案所铺设的公路大约是1 0 0 0 0 $ m ，敞此种方案也被弃用。治我们驾车时，我 f 掰接收的信惠几乎全部来鸯子褫羹。交逶信号、交遥图繁、道路标识等均 可以看作是环境对驾驶员的视觉通讯语言。很显然的，人们就考虑到应用计 算穰筏觉来解释这黧环境诿言。 考虑到一个真藏具有威用价值的智能车辆系统必须具备实时性、鲁棒 9 戴汉理工夫攀硕圭学位论文 性、实用性这三方面技术特点( 实时性是指系统的数据处理必须与车辆的高 速簿疆嚣步进行：蛰祷佳是捂餐麓车辆薅不辫懿邋鼹舔凌，舞毫逮公路、露 区标准公路、普通公路等，复杂的路面环境，如路谳及车道线的宽度、颜色、 绞骥、动态隧辊障褥与车浚等，戳获交纯瓣气候条 孛，魏嚣照及暴镑弱影、 黄昏与夜晚、阴天与雨雪等均具有良好的邋应性；实用性怒指要求智能车辆 在体积与戎本等方嚣毙够为酱逶汽车雳户爨接受) ，要篌霉载 卡算裰褪鬟撼 航系统成为可能，必须首斑解决计算机及c c d ( c h a r g ec o u p l e dd e v i c e ) 在体 积及徐辏土豹闻题，帮诗雾辍在髂织越寒越，l 、熬兹提下要蠢越来越骥毂计算 能力，且价钱与车辆总体的价格相比所占比重要很小。同样，c o d 及图像卡 在徐搀低藏黥兹提下懿图豫采集速度及图像兹处理能力要强。 随着计算机及电子技术行业迅猛的发展，在硬件条件上，这已经成为可 能。视觉系绞在智熊车辆磺究中主癸起到弼壤搽测嬲瓣识鹣终用。与其它馋 感器相比，机器视觉具有检测信息大、能够遥测等优点。缺点是复杂环境下， 要将援测的置标与鹜景提取出来，灏嚣的黧像计冀爨很大，单纯以当翦豹硬 件条件出发解决，容易导致系统的鬟时性较差，可以通过一些特殊图像处瑷 方式来磐决，如镬髑h o u g h 交换从强缘中提取直线形式的道路边爨，与车辆 内都存储的电子地闰相结合，采用合适的路径曲率预测算法，可以大大提高 车辆行驶道路标线的识别遗度及鲁蟮性；也可将环境图像分解为多种类型， 然聪针对不同的类溅采用不问的环境表示方法和导航方式，从而避免无用信 息的运算；由于通过单帧图像信息来判断障碍物的距离和速度是很不准确 的，因此在实际应阁中，可使用多个摄像机，或者楚利用商速摄像枫的多幡 连续图像序列来计冀目标的距离和遮度，逐可根据一个摄像机的连续画面来 计冀车辆与目标的相对位移，并用裔适应滤波对测蹩数据避行处理，以减小 环境的不稳定性造成的测量误差。 总之，当将计葬视图像信息与菠它背条知识及其它传憋器稻缝合，能快 速摄取复杂环境中的有用信息，进而产生合理的锫为规划与抉策。在行车道 路检测、车辆跟随、障碍物裣溅等方面，机器季觅觉都超着嚣常重癸的作用， 是锼能车辆研究中最重要的一种传感器。 1 2 2 ，2 传憋器数瓣蘸舍 一个智能车辆系统正确、可靠遴行的前提是通过各种传感器准确捕捉环 壤馋患然震麓戳分耩链理。鬻蘧，蟒究麴露将运过健感器德到懿蘩悫热戳蠢 0 武汉理工大学硬圭学位论文 效处理、分析，并准确无谡地把握环境的技术是重要的。然而迄今为止，没 有强 莓一萃牵传感器簸保证奁经 霉对褰l 提供宠垒可靠豹售惠，毽逶j 妻多传感器 融合技术，即将多个传感器采集的信息进行合成，形成对环境特征的综合描 述瓣方法，缝够充分零l 露多传惑器数据阗鹣茏余襄越於将搜，获褥我霞嚣娶 的、充分的信息。目前，在智能车辆领域，除视觉传感外，常用的迸有雷达、 激光、g p s ( g l o b a lp o s i t i o ns y s t e m ) 等赞戆器。露达系绞霹强霉囊l 诗冀缀 视觉技术比较难以解决的检测对象的距离信息，能准确发现车辆行驶环境存 在靛物体。嚣旦霍返传感不受瑟、鬟、雾等是然条馋斡影蠛，在瑟劣巧壤条 件下具有独特的优势。激光系统可以得到车辆的瞬时车辆速度信息及精确的 车辆与蔻方车辆懿鞭蛮售惑，被广泛遗应爝予避障、超车、跨碰撞系统中。 g p $ 是美国陶防部研制的卫星导航系统，但由于s a ( s e l e c t e da v a i l a b i l i t y ) 戆引入和天气影响，嚣兹韵g p s 定憾精度不嵩，一般在几米甚至+ 凡米的黧 纲。但可以通过各种算法来消除s a 的影响，提高g p s 定位精度，结合高精 度数字她躞，2 在路径觏划决策及综合导戴等方羲褥至4 广泛应用。 在智能车辆上的应用上，智能控制代表着自动控制的最新发展阶段，也 是成用计算机模拟人类智能，实现人类越力劳动和体力劳动自动化舱个熬 要领域，因智能控制是一门新兴学科，人们目前认为其包括递阶控制系统、 专家控巷4 系统、摸糊控制系统、丰孛缀控制系统、学习控制系统5 个方面。总 体来讲，智能控制其有以知识表示盼非数攀广义模避和以数学模型表示的混 合控制过稷，也往徒是那些含有复杂性、不完全性、模糊憾或不确定性以及 不存在已知算法的非数字过程，并黻知识谶行推理，以启发来引导求解过程 等特点，其准质与键能车辆的本质掴一致，故在智能车辆上取