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车辆变线行驶警示辅助系统设计【含图纸文档】,含图纸文档,车辆,行驶,警示,辅助,系统,设计,图纸,文档

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SY-025-BY-1毕业设计（论文）题目审定表指导教师姓名崔宏耀职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称车辆变线行驶警示辅助系统设计课题适用专业车辆工程 课题类型Z 课题简介：（主要内容、意义、现有条件、预期成果及表现形式。）主要内容设计车辆警示辅助系统。当车辆驾驶员非主观变换车道，或偏离行驶方向时，该系统给本车驾驶员和其它车辆。警示形式包括声、光、电、振动等。在特定条件下给出辅助方向修正。意义中国每年超过11万人死于车祸,大部分的事故皆由人为因素引起,而疲劳与分心则是主要的原因。针对交通安全问题,虽然瞌睡侦测、脑电波等相关研究都致力于提醒驾驶员,但是其效果并非相当令人满意;加上系统的反应时间以及系统成本因素,无法全面普及。警示避免碰撞事故发生。现有条件智能车开发试验平台。预期成果及表现形式在智能车开发试验平台上实现警示辅助系统，有条件可实车试验。表现为系统的设计图，系统硬件软件。 指导教师签字： 年 月 日教研室意见1选题与专业培养目标的符合度好较好一般较差2对学生能力培养及全面训练的程度好较好一般较差3选题与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度好较好一般较差4论文选题的理论意义或实际价值好较好一般较差5课题预计工作量较大适中较小6课题预计难易程度较难一般较易 教研室主任签字： 年 月 日系（部）教学指导委员会意见： 负责人签字： 年 月 日注：课题类型填写 W.科研项目；X.生产（社会）实际；Y.实验室建设；Z.其它。SY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名刘亚利系部汽车工程系专业、班级车辆工程 B05-16班指导教师姓名崔宏耀职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称 车辆变线行驶警示辅助系统设计一、设计（论文）目的、意义中国每年超过11万人死于车祸， 交通事故已经成为现代社会的第一公害。交通问题已经成为全球范围令人困扰的严重问题。大部分的事故皆由人为因素引起，而疲劳与分心则是主要的原因。针对交通安全问题虽然瞌睡侦测、脑电波等相关研究都致力于提醒驾驶员，但是其效果并非相当令人满意。再加上系统的反应时间以及系统成本因素无法全面普及，从而警示避免碰撞事故发生。因此，如何提高交通主动安全性已经成为急需解决的社会性问题道路偏离系统可以大大减轻驾驶人员的驾驶工作，提高交通系统的安全性。沃尔沃汽车研究人员估计，在车速70100km/h之间时，车道偏离警示系统可以使这类事故减少3040%6。为了进一步提高机动车在行驶中的安全性，欧盟委员会规定：从2013年起所有新出厂的货车和其他重型汽车必须安装车道偏离预警系统(Lane Departure Warning Systems，简称LDWS)。专家认为，欧盟境内的车辆安装了LDWS系统后，每年可避免1000人死于交通事。可见车辆变线行驶警示辅助系统的研究具有潜在的经济价值和广泛的应用前景二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）1、硬件部分1） 道路信息检测电路的设计2） 电机舵机控制电路的设计3） 无线遥控模块电路的设计4） 电源电路的设计5） 警示模块电路的设计2、软件部分1）视频图像信息的A/D处理2）转向机构电机的软件3）试验车正常变线行驶模式控制4）试验车行驶方向自动修正控制5）车辆警示辅助模块的软件控制6）试验车辆无线遥控的软件实现 场同步信号引脚电平变化等待消隐区结束行同步信号计数A/D采集84个点采集结束是是否否计数到第65行是否图1 视频采样程序流程图7.2V 1800mAh镍镉电池2576 7.2V-5V降压电路34063 5V-9V升压电路速度传感器、视频处理电路MC9S12DG128摄像头电机和舵机图2 系统硬件供电示意图三、设计（论文）完成后应提交的成果试验车1辆设计说明书1份电路原理图1张四、设计（论文）进度安排1、第2周(3月9日-3月14日) 资料收集2、第3-4周(3月16日-3月28日) 道路图像信息的采集与处理3、第5周(3月30日-4月4日) 转向、速度控制系统的设计4、第6周(4月6日-4月11日) 无线遥控模块的设计5、第7-8周 (4月13日-4月25日) 警示模块的设计6、第9-11周 (4月27日-5月16日) 试验车的整体优化调试7、第12-13周（5月18日-5月30日）设计说明书的撰写8、第 14周 （6月1日-6月6日） 预审9、第 16周（6月14日-6月20日） 答辩五、主要参考资料1邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法M.北京：清华大学出版社.2004.2雷晓平，李晓东，罗海天.单片机原理及应用M.北京：机械工业出版社.2007.1.3孟威，刘慧宁.C+程序设计教程第二版M.北京：机械工业出版社.2006.4.4毕雁冰.高速汽车车道偏离预警系统可行区域感知算法研究D. 中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (博士).2006.11.5 董因平.高速汽车车道偏离预警系统的算法研究D. 中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (博士).2004.6中国新车安全评价规程（C-NCAP）. 防患未然最新主动安全技术赏析EB/OL.2005. /aqjs/0712p86.htm.7毕雁冰. 车道偏离预警系统的一种图像预处理方法J.深圳信息职业技术学院学报:2006,3(4):2628.8毕雁冰，管欣，詹军.车道识别过程中搜索车道线的方法J.汽车工程学报:2006,5(28):440442.9李朝青.单片机原理及接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社.2005.10卓晴，邵贝贝.学做智能车M.北京：北京航空航天大学出版社.2006.12.11葛平淑. 车道偏离预警视觉系统算法改进研究D.吉林大学.2008.12王威等.HCS12微控制器原理及应用M.北京：北京航空航天大学出版社.2007.10.13谭耀麟.图像信息系统原理M.北京：清华大学出版社.2006.10.14李鹏.每周机电择要J.中国机电出口指南.第二十期 2007.10.19 45.15李曦，周学海，方潜生，熊悦.嵌入式微计算机系统实时接口技术M.北京：机械工业出版社，2003：249300.16曹国.汽车前方可行区域计算机视觉感知系统的研究D.吉林大学.2003.17郑扣根，唐杰，何通能.嵌入式系统使用68HC12和HCS12的设计与应用M.北京：电子工业出版社，2006：72196.18来清民.传感器与单片机接口及实例M.北京：北京航空航天大学出版社，2008：164189.19金钊. 高速公路汽车车道偏离视觉导航系统的研究D武汉理工大学. 2007 .20PWM_8B8C Block User Guide V01.16 S12PWM8B8CV1/DM，Motorola Inc.21Jonathan W.Valvano.Embedded Microcomputer Systems Real Time InterfacingM. Texas: University Texas at Austin,2003:249300. 22Steven F.Barrett,Daniel J.Pack.Embedded Systems Design and Applications with the 68HC12 and HCS12M.Pearson Education,Inc.,2005:72196. 23 Motorola 公司.MC9S12DT128DGV2/D Datesheet V2.15.2005.六、备注指导教师签字 年 月 日教研室主任签字 年 月 日SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名刘亚利系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05-16班指导教师姓名崔宏耀职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称车辆变线行驶警示辅助系统设计一、课题研究现状、选题目的和意义1、研究现状：如何为驾驶员提供一个有效实用的安全驾驶辅助系统，是车辆安全驾驶的一个重要课题。DAS(DriverAssistanceSystem)车载安全驾驶辅助系统将是最有效的解决工具。目前，车载安全驾驶辅助系统在国外已经开展了广泛的研究，部分成果已投入实际应用。如日本在货运车辆上安装了驾驶员疲劳状况监测装置，使在凌晨发生的交通事故率明显下降。另外，在日本和欧洲的货运车辆中，戴姆勒-克莱斯勒公司从2000年前就为他们的货车安装了视频技术的车道识别系统，并成功的销售了7000辆采用这种LDW(LaneDepartureWarning)车道识别系统的货车。而日本的本田公司在他们的Inspire、Accord、Legend车型中配备了LDW车道识别系统。清华大学也非常重视汽车电子的发展，信息学院整合电子系、计算机系、自动化系以及微电子所的科研力量，于2005年4月成立了汽车电子实验室。车载视频安全驾驶辅助系统是汽车电子实验室重点支持的项目。项目组提出了一种组合式车载视频DAS。该系统由前向摄像机和驾驶员摄像机组合构成。通过前向摄像机，可以检测车辆对车道线的偏离，也可以检测车辆前方的行人，自车辆与前方车辆的间距等，当视频传感器检测出异常状况时，如偏离车道线，突然出现行人，以及与前方车辆距离过于接近等情况时，及时发出声音提醒驾驶员采取措施。同时，安装在驾驶室内的另一台摄像机则用于司机驾驶状态的监测，当由于长途旅行，舟车劳顿，司机疲惫不堪，呈现瞌睡现象或注意力分散时，或酒后驾驶神志不清时，系统立即发出声音及时唤回司机的注意力，避免交通事故的发生18。2008年07月15日法雷奥(Valeo)因车道偏离警示系的研究而获得日产全球创新大奖。配备该系统的新车型有InfinitiEX、InfinitiFX和InfinitiM。 该系统利用了摄像头和传感器技术来判断车辆和车道标线之间的距离。如果车辆在驾驶员没有发出信号的情况下偏离车道，该系统将向驾驶员发出听觉或视觉的警示，并缓慢地使用制动器来帮助车辆回到车道。可见车道偏离技术有助于降低由于不经意间偏离车道而引发的事故。沃尔沃公司研发的车道偏离警示系统(Lane Departure Warning)也将在今年底率先搭载在沃尔沃S80、V70和XC70等新款车型上。车道偏离警示系统通过在中控台上的一个按钮被激活，如果驾驶员在行车过程中跨越原来的车道，但没有转向的操作（如打转向灯），该系统会发出轻微的警示音。该系统也是通过一台摄像机检测车辆在车道线之间的位置，当车速超过60km/h，该系统激活；当车速超过65 km/h，系统便开始进行干预。LDW是依靠摄像头来监测车身与路面标线。当系统并未检测到驾驶员发出的转变意图 (如拨打方向灯) ，但车身已超越两侧标线时，LDW便会判定车辆已偏离车道，并发出声响警告19。 2、选题目的和意义：中国每年超过11万人死于车祸， 交通事故已经成为现代社会的第一公害。交通问题已经成为全球范围令人困扰的严重问题。大部分的事故皆由人为因素引起，而疲劳与分心则是主要的原因。针对交通安全问题虽然瞌睡侦测、脑电波等相关研究都致力于提醒驾驶员，但是其效果并非相当令人满意。再加上系统的反应时间以及系统成本因素无法全面普及，从而警示避免碰撞事故发生。因此，如何提高交通主动安全性已经成为急需解决的社会性问题。道路偏离系统可以大大减轻驾驶人员的驾驶工作，提高交通系统的安全性。沃尔沃汽车研究人员估计，在车速70100km/h之间时，车道偏离警示系统可以使这类事故减少3040% 19。为了进一步提高机动车在行驶中的安全性，欧盟委员会规定：从2013年起所有新出厂的货车和其他重型汽车必须安装车道偏离预警系统(Lane Departure Warning Systems，简称LDWS)。专家认为，欧盟境内的车辆安装了LDWS系统后，每年可避免1000人死于交通事。各国汽车市场上配有电子稳定系统的汽车越来越多，紧急制动预警系统和车道偏离预警系统也相继加入整车制造之中14。可见车辆变线行驶警示辅助系统的研究具有潜在的经济价值和广泛的应用前景。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、基本内容在智能车开发试验平台上实现警示辅助系统，设计车辆警示辅助系统。当车辆非主观变换车道，或偏离行驶方向时，该系统给本车和其它车辆。警示形式包括声、光、电、振动等。在特定条件下给出辅助方向修正。智能车的行驶控制系统采用由主办方的提供的飞思卡尔16位单片机MC9S12DG128作为唯一的核心控制单元。视频传感器拍摄赛道图像并以 PAL 制式信号输出到 CCD视频同步信号分离电路进行视频同步信号分离，采集到的数据和同步信号同时输入到 S12 控制核心，进行进一步处理以获得图像信息；舵机转向采用A/D转换和PWM 控制，再通过CCD采集到的赛道信息进行反馈控制；电机转速控制采用PWM，通过 PWM 控制驱动电路调整电机的功率。警示系统采用LED、振动电机、蜂鸣器给予本车和其它车辆警示。2、解决的主要问题由于设计是针对实车进行的模拟，道路信息的采集的方案必须根据现实情况设计。由于基于视频传感器的路径检测方法具有探测距离远的优势，能够尽可能早的感知前方的路径信息进行预判断，再现路径的真实信息。所以采用摄像头来进行道路信息的采集。视频信号采集：由于是用智能车模拟车辆行驶的现实情况，智能车必须行驶在两条线的车道中，故必须用摄像头采集两条线的信息。设计时可以采用两个方案。方案一：采用一个摄像头同时采集两条线的信息。优点：硬件电路简单，处理时占有单片机资源较少。缺点：算法可能会复杂。方案二：采用两个摄像头分别采集两条线的信息。优点：算法实现容易，缺点：设计时硬件电路复杂，处理时可能会使用单片机较多的资源。视频信号的处理：摄像头采集的视频信号送入单片机后要存到二维数组里面，需要确定一算法可以快速而稳定的找出黑线的位置。警示系统设计：LED、震动电机、蜂鸣器的选择，设计其控制电路。三、技术路线（研究方法）整个设计的过程分为两个主要的部分，一部分是硬件的设计；一部分是软件的设计也就是每个模块程序的编写。总的设计路线就是从这两部分着手。一、硬件部分 整个智能车的车架是已经安装完成的部分，电路硬件部分：1、路面信息检测电路的设计 摄像头输出的是标准的视频复合信号，利用同步信号分离芯片LM1881和S12单片机的A/D转换器可以对道路视频信号进行采集，从而得到图像数据，经二值化处理就可以得到黑线轨迹在图像上的点阵。2、舵机控制电路的设计 舵机是控制转向的重要元件，其工作过程是单片机通过A/D转换器传感器采集的路面信息进行处理，再通过PWM技术对舵机进行适时的控制。3、电机的控制电路的设计 直流电机的转速控制采用PWM控制4、电源电路的设计 单片机最小系统的工作电压是5V，摄像头的工作电压是9V，而电池电压是7.2V。为保证单片机和传感器工作稳定可靠电源电路的设计十分重要5、警示系统电路的设计 包括LED、震动电机、蜂鸣器等报警器还包括对行驶道路的检测和修正报警控制系统示意图：转向控制系统（控制智能车不偏离赛道并对行驶路线修正）路径识别系统（识别路径信息）报警控制系统（完成智能车的行驶道路的监控）路径信息二、软件部分模型小车系统软件的运行主流程是：采集程序在外部中断服务中交替对摄像头的奇偶场视频信号进行采集，主程序交替对数据进行处理和计算并给出控制量。主程序检测到完成一场采集数据准备好的标志后，对相应的数据进行处理并计算控制量，控制舵机、驱动电机及报警系统（LED、震动电机、蜂鸣器）动作，然后清除数据准备好标志，同时等待下一场数据的到来。其它任务初始化控制算法否上电图像数据已准备好？是软件的主流程如图：四、进度安排1、第2周(3月9日-3月14日) 资料收集2、第3-4周(3月16日-3月28日) 道路图像信息的采集与处理3、第5周(3月30日-4月4日) 转向控制系统的设计4、第6周(4月6日-4月11日) 速度控制系统的设计5、第7-8周 (4月13日-4月25日) 警示系统的设计6、第9-11周 (4月27日-5月16日) 试验车的整体优化调试7、第12-13周（5月18日-5月30日）设计说明书的撰写8、第 14周 （6月1日-6月6日） 预审9、第 17周（6月14日-6月20日） 答辩五、参考文献1邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法M.北京：清华大学出版社.20042雷晓平，李晓东，罗海天.单片机原理及应用M.北京：机械工业出版社.2007.13孟威，刘慧宁.C+程序设计教程第二版M.北京：机械工业出版社.2006.44毕雁冰.高速汽车车道偏离预警系统可行区域感知算法研究D. 中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (博士).2006.115 董因平.高速汽车车道偏离预警系统的算法研究D. 中国优秀博硕士学位论文全文数据库 (博士).2004.6李朝青.单片机原理及接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社.20057卓晴，邵贝贝.学做智能车M.北京：北京航空航天大学出版社.2006.129葛平淑. 车道偏离预警视觉系统算法改进研究D.吉林大学.200810王威等.HCS12微控制器原理及应用M.北京：北京航空航天大学出版社.2007.1011谭耀麟.图像信息系统原理M.北京：清华大学出版社.2006.1012 金钊. 高速公路汽车车道偏离视觉导航系统的研究D武汉理工大学. 2007 . 13刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真第2版 M.北京：电子工业出版社.2004.914 李鹏.每周机电择要J.中国机电出口指南.第二十期 2007.10.19 4515National Semiconductor.LM1881 Video Sync Separator General DescriptionM.2001.16Motorola 公司.MC9S12DT128DGV2/D Datesheet V2.15.200517PWM_8B8C Block User Guide V01.16 S12PWM8B8CV1/DM，Motorola Inc18北方技术网. 车载视频安全驾驶辅助系统EB/OL,2006.12.31 . /ntem/showa.jsp?informationid=20070427095101692419中国新车安全评价规程（C-NCAP）. 防患未然最新主动安全技术赏析EB/OL.2005. /aqjs/0712p86.htm六、备注指导教师意见：签字： 年 月 日SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2009年3月5日地点新实验楼206指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在问题：对开题报告的设计基本内容和拟解决的主要问题不太了解所包含的内容解决思路:1)询问崔老师，同学之间进行交流。 2）查看资料，参考往届学长们的开题报告学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期2009年3月11日地点新实验楼206指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在的问题：在电机的驱动电路里，MC33886芯片在经常加减速时严重发热。解决思路：在电机的驱动电路里一起并联两块MC33886芯片对电路进行分流。 学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期2009年3月19日地点新实验楼206指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在的问题：在进行速度反馈的控制时，电机的转速没有反馈的预期效果，遇到阻力时，车速降的非常低。解决思路： 1）可能是硬件的问题，车速传感器的安装的不稳固，产生的车速脉冲波形不规则。 2）也可能是软件的编写出现漏洞导致的结果。学生（记录人）签名： 指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2009年3月23日地点新实验楼206指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在问题：在对锁相环进行设置时，对锁相环所起到得作用不是太了解。解决思路:1）向同学请教，同学之间进行交流。 2）查看相关资料书籍。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期2009年4月3日地点新实验楼206指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在的问题：采集车道信息时一个摄像头会受视角的影响，车道的信息会有盲点，不能同时检测到两条车道线。解决思路：1）换成广角镜头的摄像头。2)采用两个摄像头来分别检测两条车道线。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期2009年4月9日地点新实验楼206指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在的问题：警示模块所要采用的具体的警示形式不是太了解。解决思路：向老师请教，并查看相关的资料。警示模块必须采用声、光、振动。学生（记录人）签名： 指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2009年4月15日地点新实验楼206指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在的问题：警示系统载体试验车的选择。解决思路：1）采用成品的遥控玩具车，将警示系统直接移植到车上。2）在现有的试验车上开发遥控模块。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期2009年4月21日地点新实验楼206指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在的问题：如何判断车辆是在主观条件下的变线行驶。解决思路：检测转向灯的开启情况，当转向灯打开时就认为是主观的变线行驶。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期2009年4月29日地点新实验楼206指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在的问题：试验车在弯道时容易产生误报的情况。解决思路：当前的偏差值和当前舵机位置的偏差值做差再进行判断。学生（记录人）签名： 指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2009年5月8日地点土木楼 207指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在的问题：试验车在进行调试时出现蛇形跑的情况。解决思路：1）对采集的车道线信息进行数字滤波，将直道的阈值放宽。 2）对舵机的PID参数进行优化调试。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期2009年5月13日地点土木楼 207指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在的问题：试验车在行驶时遇到路面的阻力过大时车速会降得很低，无法保持正常行驶。解决思路：车速采用车速传感器进行闭环控制。学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期2009年5月20日地点土木楼 207指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在的问题：安装两个摄像头需要两个视频分离电路，而原有的电路版上只有一个视频分离电路。解决思路：1）在原有电路版之外再重新搭一个视频分离电路。 2）选用两块电路版。学生（记录人）签名： 指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2009年6月17日地点土木楼207指导方式面授指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）存在问题：在实现速度闭环选择速度传感器时，有码盘和光电式两种。在选择何种上存在疑惑。解决思路:分别拿两种传感器做试验，比较两种传感器的工作性能及安装的方式。 学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期地点指导方式指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）学生（记录人）签名： 指导教师签名：日期地点指导方式指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）学生（记录人）签名： 指导教师签名：SY-025-BY-6毕业设计指导教师评分表学生姓名刘亚利系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05-16班指导教师姓名崔宏耀职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称车辆变线行驶警示辅助系统设计序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力205计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）106插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、S