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体现驾驶员特性的车道偏离预警系统关键技术研究

作　者: 贾立山
导　师: 李世其
学　校: 华中科技大学
专　业: 工业工程
关键词: 车道偏离预警驾驶员特性关联模型车辆检测车道线识别驾驶员意图识别
分类号: U471.1
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

车道偏离预警系统是安全辅助驾驶系统的重要组成部分，系统的研究对提高交通安全，降低或避免由此带来的人员伤亡和经济损失具有重大意义。目前的技术在实际道路环境下仍存在着误警率较高、驾驶人可接受性差的问题，其主要原因在于行车信息感知算法鲁棒性差、驾驶人意图识别正确率低和预警算法不符合驾驶人操作习惯等。针对上述问题，在构建研究平台的基础上，本文提出了考虑驾驶员特性的车道偏离预警方法，对预警系统涉及的关键技术进行了研究。为了准确获取不同情况下的驾驶员横向行为特性，构建了车道偏离预警算法研究的仿真平台和实车平台，设计了相应的软硬件系统；设计并开展了大量的测试实验，在分析实验结果的基础上，利用正态分布和Gamma分布建立了基于仿真平台和实车平台的驾驶员行为特性关联模型，为基于仿真实验结果来分析驾驶员行为特性奠定了理论和实验基础。根据车道偏离预警系统的需要，对涉及的关键技术进行了研究。针对前向车辆检测的准确性和实时性的矛盾，提出了融合Adaboost算法的视觉检测和雷达探测的前向车辆检测方法，使车辆检测的速度和精度得到了显著提高；为了实现弯道车道标识线的快速准确拟合，提出基于远端直线拟合的弯道曲率估计方法，实现了弯道曲率的快速定性分析和定量估计，提高了弯道曲率估计的精度和速度；在此基础上，结合车辆检测结果和车道线拟合方法，通过车道宽度和构建多组车道线点集的方法，实现了拥挤路况下的车道线识别。通过大量实际道路实验及结果分析，设计了考虑驾驶员特性的车道偏离算法，不同类型的驾驶员在不同的车道和不同偏离方向上分别设定不同的TLC阈值，从而适应具有不同横向行为特性的驾驶员需要；同时通过驾驶员的头部运动情况来区分有意识偏离和无意识偏离，有效降低正常换道情况下的误警率，提高了系统的可接受性。为验证所提方法的有效性，实现车道偏离预警功能，在实车平台上开发了基于DSP的测试系统，并设计了一种车道偏离预警系统的测试方法。仿真和实车实验结果表明，系统能在不同光照、天气、道路环境下实现车道线的稳定识别，能实现一定条件下前向车辆的鲁棒准确检测；设计的车道偏离预警算法提高了对不同驾驶员的适应性，降低了系统的误警率，使之更容易为驾驶员所接受。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-24
  1.1 课题来源  8
  1.2 研究的目的和意义  8-9
  1.3 车道偏离预警系统研究概况  9-12
  1.4 车道偏离预警关键技术研究现状  12-22
  1.5 论文技术路线及主要研究内容  22-24
2 用于驾驶员特性分析的研究平台构建  24-43
  2.1 仿真实验平台构建  24-32
  2.2 实车实验平台构建  32-41
  2.3 本章小结  41-43
3 驾驶员行为特性关联模型  43-60
  3.1 仿真平台实验测试与分析  43-45
  3.2 实车实验测试与分析  45-49
  3.3 仿真实验与实车实验关联模型的建立  49-59
  3.4 本章小结  59-60
4 行车环境感知技术研究  60-90
  4.1 融合雷达和机器视觉的前向车辆检测  60-74
  4.2 弯道车道线识别  74-85
  4.3 拥挤路况下车道线识别  85-89
  4.4 本章小结  89-90
5 车道偏离预警算法  90-109
  5.1 驾驶员横向行为特性实验及数据分析  90-98
  5.2 考虑驾驶员特性的车道偏离预警算法  98-100
  5.3 基于头部运动状态的驾驶员偏离车道意图识别  100-108
  5.4 本章小结  108-109
6 车道偏离预警测试与评价  109-119
  6.1 测试系统开发  109-112
  6.2 测试评价方法  112-113
  6.3 仿真与实车实验  113-118
  6.4 本章小结  118-119
7 总结  119-121
致谢  121-122
参考文献  122-128
附录 1 车道偏离预警仿真实验台驾驶员调查问卷  128-129
附录 2 攻读博士学位期间发表的论文目录  129-130
附录 3 攻读博士学位期间申请及授权专利目录  130

体现驾驶员特性的车道偏离预警系统关键技术研究

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