基于半球全景视频技术的智能驾驶安全系统.docVIP

目录 基于半球全景视频技术的智能驾驶安全系统 1 汽车智能提神安全系统设计说明 19 基于电流变变速器的智能冷却风扇系统的设计 44 车辆多元化能源再利用系统 54 基于压缩空气储能的汽车快速制冷空调系统设计说明书 90 新型减震器在汽车悬架系统上的应用 97 增助势盘式制动器设计说明书 104 汽车夜间安全行驶系统的设计 109 基于无线传感器网络的智能汽车 122 基于前馈控制原理的主动式减震座椅 131 基于半球全景视频技术的智能驾驶安全系统 肖潇 薛峰 （浙江大学现代光学与仪器国家重点实验室，杭州 310027） 0 摘要 在中国每年几乎有十万人死于交通事故，死亡人数居世界第一位。交通事故的减少不仅需要驾驶员严格遵守交通规则而且需要车辆更安全和更可靠的驾驶性能。在过去的三十到四十年中，安全带，安全气囊和一些车辆设计和结构上的改进确实挽救了无数的生命。但是上面所有的这些安全系统属于被动式的安全。不像被动式的安全系统，主动安全系统能预测可能的事故和碰撞，提醒驾驶员采取行动阻止事故的发生，在非常情况下控制车辆进行智能驾驶。主动式系统一般使用超声波传感器、微波传感器、雷达、红外热传感器和视频相机。在所有的传感器中视频传感器由于其低成本，快速响应，易于安装和维护和监测区域的宽广优点得到越来越多的应用。使用视频技术开发智能驾驶安全系统已经开展了相当多的研究，最好的基于视频技术的智能驾驶安全系统需要监测车辆周围的整个视场，因此需要多个视频传感器，系统会变得复杂，成本随着增加。在本文中，我们使用半球全景环形透镜相机设计开发了全景视频智能驾驶安全系统，采用一对半球全景环形透镜相机就可以获得车辆周围所有的视场，取代多个视频传感器，大大简化了系统的构成，增强了驾驶的安全性，提高了车辆的智能性，部分功能可以增加车辆的舒适性，同时我们还提出了车辆动态全景地图（Vehicle Dynamic Panoramic MAP，VDPM）的概念，介绍了它的设计组成。文章由五个部分组成，第一部分主要介绍了基于视频技术的主动式安全系统的应用背景，第二部分详细说明了基于半球全景视频技术的智能驾驶安全系统的设计和预警算法，进行了相关的仿真实验，结果表明使用半球全景相机监测车辆周围环境、辨识障碍物和目标、感知汽车危险状态并发出警报是基本可行的，第三部分阐述了车辆动态全景地图（Vehicle Dynamic Panoramic MAP，VDPM）的概念和设计思路，第四部分进行了方案的技术可行性论证，在我们的DSP仿真平台上对算法进行了移植，实验结果表明对于高速全景视频流进行实时处理和分析是可能，最后一个部分对系统的应用市场前景进行了详细的评估。 1主动安全系统应用背景 安全是汽车工业发展的永恒话题。全世界每年死于道路交通事故的人数估计超过50万人，伤1000万人，而我国则是世界上交通事故最严重的国家，死亡人数居世界第一位，并且致死率是最高的，达到了27.3％。减小交通事故不仅要减小人为的因素，提高车辆本身的驾驶安全可靠性显得尤为关键，开发各种新型的汽车辅助驾驶安全系统就成为了减少道路交通事故的重中之重。 汽车安全系统可以分为两大类：被动安全系统和主动安全系统。在过去的三十到四十年中，汽车安全设计主要考虑被动安全系统，如设置安全带、安全气囊、保险杠等，尽管被动安全系统在现实中挽救了无数的生命，有效地减轻了事故灾害程度。但是不能阻止事故的发生。主动安全系统能预测可能的事故和碰撞，提醒驾驶员采取行动阻止事故的发生，在非常情况下控制车辆阻止事故的发生。显然，主动安全系统无疑比被动系统更加具有意义。近几年随着智能交通系统在全球的兴起，汽车主动安全系统朝着智能化方向发展，成为智能交通系统（ITS）智能车辆子系统的重要研究内容。世界各大汽车公司在政府的支持下，都在开展这方面的研究开发工作，例如：日本由各大汽车公司及大学等研究机构参与的先进安全汽车（ASV）项目，通过概念设计、单元技术实用化及系统综合技术研究开发、试验车制作、实车试验的实施等步骤，已取得实用化成果[1][2]。美国交通部（DOT）主导的 ITS 中的 AHS （Automated Highway Systems）开发项目结束后，于1998 年开始了以主动避撞系统CAS (Collision Avoidance System)为中心的初级智能汽车IVI (Intelligent Vehicle Initiative)项目,并取得阶段成果[3][4]。基于智能交通系统的汽车主动安全系统指利用现代信息技术、传感技术来扩展驾驶人员的感知能力，将感知技术获取的外界信息（如车速、其它障碍物距离）传递给驾驶人员，同时在路况与车况的综合信息中辨识是否构成安全隐患；在紧急情况下，能自动采取措施控制汽车，使汽车能主动避开危险，保证