基于嵌入式的车辆偏离预警系统研究

用二者的平均值作为横向速度的取值。

车辆在车道中的横向位置用前车轮距道路标线的距离表示，车辆向左偏转时，用左前车轮距左道路标线的距离|DE|表示；车辆向右偏转时，用右前车轮距右道路标线的距离|DE|’表示，如图1所示。车辆在车道中的行驶方向用车辆纵向平面相对于道路标识线的偏转角ψ表示，车辆偏向左方时，ψ为正值；车辆偏向右方时，ψ为负值。

车道偏离预警主要作用于驾驶员由于注意力分散或疏忽造成的无意偏离，当车辆的转向灯信号开启时，说明驾驶员有意图转向，此时屏蔽系统的偏离车道预警功能。当本车距道路标识线的横向距离与横向车速的比值小于规定的时间时，认为车辆即将偏离车道行驶，需要报警。系统的预警算法如下：车辆位置参数满足式(4)并且ψ>0时，为车道偏离预警时刻，方向偏向左。


车辆位置参数满足式(5)并且ψ<0时，为车道偏离预警时刻，方向偏向右。


式中，v、vl2表示由速度传感器获得的瞬时速度及其横向分量，vl为瞬时横向速度，vl1为用横向距离计算的横向速度。|DE|i，|DE|'in分别代表第i帧的车辆横向位置，|DE|i-1，|DE|'i-1h分别代表第i-1帧的车辆横向位置，bw代表车辆轮距，△t表示采样时间间隔，Tc是车辆偏离车道预警的时间阈值，这里取0．9 s。

3．2 系统软件设计

车辆偏离预警系统的实时性要求处理器有较快的运行速度和超强的实时调度能力，研究中选用基于DSP和ARM9双核的TMS320DM6446ZWT片上系统(SoC)的评估板作为系统的硬件平台；选用Linux系统作为嵌入式操作系统。

系统首先接收图像传感器传送过来的图像，将彩色图像转化为待处理的灰度图像，利用中值滤波、Sobel算子边缘检测、自适应阈值分割等图象处理的方法，消除噪声并平滑图像，经过边缘检测和图像分割获得二值化图像。在二值化图像和灰度图像基础上根据摄像机标定参数，通过模式识别对道路及道路标识线进行辨认，确定道路标线在整幅图像中的直线方程及本车在道路中的位置。依据车道偏离预警模型检查车辆是否在车道中正常行驶，是否偏离车道，并根据判断结果发出预警信息。软件流程图如图2所示。


3．3 预警实验

实验车辆选用五菱之光6400C3加长版微型车，在高速公路及城市道路等结构化道路上进行道路标识线识别及车辆偏离预警试验。系统能够可靠地识别道路标识线，满足后续处理的需要，当车辆偏离车道时，该系统能够准确及时预警。例如系统某次报警发生时刻，车辆距道路标线距离为406 mm，横向偏转角为14．0°±2°，车速为85 km／h。

4 结束语

该设计是以嵌入式系统为平台，以图像传感器获取的道路信息为基础，提出基于车辆横向位置与横向分速度的车辆偏离车道预警模型，并进行了实验验证。实验表明，该方法能够准确分析车辆在车道中的位置信息，正确判断车辆的行驶状态，当车辆偏离车道时及时给予报警。