中職教育-《智能交通系統(tǒng)》課件：第12章-智能車輛系統(tǒng)(徐建閩-主編-人民交通出版社)

第12章智能車輛系統(tǒng)主要內(nèi)容第1節(jié)概述 第2節(jié)世界智能車輛的研究與發(fā)展 第3節(jié)駕駛員行為檢測技術(shù) 第4節(jié)智能車輛與機(jī)器視覺 第5節(jié)導(dǎo)航與定位技術(shù) 第1節(jié)概述一、智能車輛系統(tǒng)的定義智能車輛系統(tǒng)(IntelligentVehicleSystem，IVS)是一個(gè)包括環(huán)境檢測，自動(dòng)駕駛，規(guī)劃決策等多種功能的綜合性系統(tǒng)。它綜合利用傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、通訊技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)更為智能、安全、舒適的駕駛。二、智能車輛系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)智能車輛系統(tǒng)集中運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息融合技術(shù)、通訊技術(shù)、人工智能及自動(dòng)控制等技術(shù)，其發(fā)展離不開許多高新技術(shù)的有力支持。智能車輛系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括如下幾個(gè)方面：1.智能車輛系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)2.駕駛員行為檢測技術(shù)3.環(huán)境感知技術(shù)4.自主駕駛技術(shù)5.其它技術(shù)第2節(jié)世界智能車輛的研究與發(fā)展一、智能車輛的產(chǎn)生

20世紀(jì)50年代初，美國的BarrettElectronics公司開發(fā)出了第一臺(tái)智能運(yùn)輸工具——自動(dòng)引導(dǎo)車輛系統(tǒng)（AutomatedGuidedVehicleSystem，AGVS），這是智能車研究的開始。1974年，瑞典的VolvoKalmar汽車裝配廠與Schiinder-Digitron公司共同研發(fā)出了自動(dòng)引導(dǎo)車輛系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代，智能車輛在各領(lǐng)域的應(yīng)用前景得到了廣泛的關(guān)注。二、智能車輛的發(fā)展及現(xiàn)狀1.美國智能車輛發(fā)展及現(xiàn)狀美國的智能車輛研究開始較早，研究進(jìn)展較快。上世紀(jì)80年代，美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局與陸軍合作研制出了世界上首臺(tái)地面自主車輛（ALV）。目前，谷歌公司擁有最成熟的無人駕駛技術(shù)，它在智能車領(lǐng)域的研究成果令人矚目。二、智能車輛的發(fā)展及現(xiàn)狀2.歐洲智能車輛發(fā)展及現(xiàn)狀在歐洲，智能車的研究成果主要包括：德國奔馳公司與聯(lián)邦國防大學(xué)合作，先后研制出VaMoRs和VaMoRs-P兩種實(shí)驗(yàn)車；大眾汽車公司與相關(guān)技術(shù)研究部門合作研制了Carvelle智能車；法國帕斯卡大學(xué)(BlaisePascalUniversity)與雪鐵龍汽車技術(shù)中心合作研制了Peugeot智能車；意大利的帕爾瑪大學(xué)(UniversityofParma)研制了ARGO系列智能車等。法國國防部開發(fā)了DARDS自主偵察演示車。3.亞洲智能車輛發(fā)展及現(xiàn)狀1993年，日本豐田公司研制的智能車在高速公路上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其車速達(dá)到了60千米/小時(shí)；2001年，日本日產(chǎn)公司生產(chǎn)了具有安全預(yù)警系統(tǒng)的汽車；Galant車是由三菱公司研制的具有預(yù)警功能的智能車。此外，韓國和新加坡也對(duì)智能車輛也進(jìn)行了大量研究。4.我國智能車輛發(fā)展及現(xiàn)狀我國對(duì)智能車輛的研究起步較晚，但是20多年來，很多大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)在智能車輛系統(tǒng)領(lǐng)域取得了令人矚目的成果。國防科技大學(xué)在80年代末期研制了出我國第一輛自主駕駛車輛CITAVT-I，而CITAVT-IV是其研制的新一代地面無人駕駛車輛。自1988年，清華大學(xué)開始研制THMR(TsinghuaMobileRobot)智能車系統(tǒng)。吉林大學(xué)從1992年開始智能車輛的研究，目前已經(jīng)研制了4代JUTIV型智能車輛。第3節(jié)駕駛員行為檢測技術(shù)駕駛員行為檢測技術(shù)是應(yīng)用圖像處理、多源信息融合等技術(shù)，檢測分析駕駛員的駕駛動(dòng)作和行為，判斷其是否符合操作規(guī)范或存在安全隱患，并通過在線警告、違規(guī)管理等方式規(guī)范駕駛員的駕駛行為，提高駕駛行為的安全性和規(guī)范性。一、技術(shù)原理駕駛員行為檢測技術(shù)的基本原理是使用圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、模式識(shí)別等技術(shù)來監(jiān)控駕駛員行為。為避免交通事故的發(fā)生，利用CCD/CMOS攝像頭持續(xù)不斷地觀察駕駛員的雙手、眼睛、耳朵、鼻子和下額的方位，對(duì)駕駛員的駕駛狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)圖像處理的結(jié)果來判斷駕駛員是否有違規(guī)或不良的駕駛行為

駕駛員行為檢測系統(tǒng)一般由:信號(hào)采集特征提取信息融合違規(guī)行為或疲勞狀態(tài)判斷輸出報(bào)警等模塊組成。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖二、關(guān)鍵技術(shù)駕駛員行為檢測技術(shù)需要綜合應(yīng)用圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、模式識(shí)別、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，其中最關(guān)鍵的技術(shù)包括：

1.運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤技術(shù)

2.人臉檢測技術(shù)

3.多源信息融合技術(shù)

第4節(jié)智能車輛與機(jī)器視覺一、機(jī)器視覺的概念及原理機(jī)器視覺（MachineVision）就是用計(jì)算機(jī)代替人眼來做辨識(shí)和檢測，以便進(jìn)一步實(shí)施控制，核心技術(shù)是視覺處理。機(jī)器視覺的主要任務(wù)包括感知周圍環(huán)境中實(shí)體的形狀、位置、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)等幾何信息，視覺處理包括了對(duì)視覺信息的獲取、傳輸、處理、存儲(chǔ)和理解的整個(gè)過程。第4節(jié)智能車輛與機(jī)器視覺一、機(jī)器視覺的概念及原理機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)使用圖像攝取裝置（如CCD/CMOS照相機(jī)），將目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，并由專門圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行定量分析，通過各種運(yùn)算抽取目標(biāo)的特征，如位置、數(shù)量、面積、長度等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)辨識(shí)和檢測功能。二、機(jī)器視覺在智能車輛上的應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)正廣泛的應(yīng)用于各個(gè)方面，如智能車輛導(dǎo)航、生物特征識(shí)別(指紋識(shí)別、人臉識(shí)別、虹膜識(shí)別)等。在智能車輛系統(tǒng)中，機(jī)器視覺所負(fù)責(zé)環(huán)境感知功能將提供駕駛員所需要的絕大部分駕駛信息。機(jī)器視覺在智能車輛環(huán)境感知系統(tǒng)中的主要功能包括：檢測周圍車輛及行人、識(shí)別車道、自身橫向位置估計(jì)、前方車輛跟蹤等。主要應(yīng)用于碰撞預(yù)警系統(tǒng)、離線報(bào)警系統(tǒng)、低速巡航系統(tǒng)以及全自動(dòng)車輛系統(tǒng)。第5節(jié)導(dǎo)航與定位技術(shù)智能車輛系統(tǒng)中的導(dǎo)航與定位技術(shù)承擔(dān)著車輛的自動(dòng)