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车辆安全预警系统消除虚警、漏警的研究

文档作者：余国亮连晋毅王飞龙文档来源：太原科技大学机械工程学院		点击数：	更新时间： 2020年12月04日
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车辆安全预警系统消除虚警、漏警的研究
余国亮连晋毅王飞龙
太原科技大学机械工程学院 太原030024
摘要：针对目前车辆安全预警系统因价格高、系统复杂和虚警频繁等难以普及推广的现状，提出一
种能够快速智能地识别出障碍物是实警还是虚警的新模型，以排除虚警对系统的干扰。该模型利用双CCD
立体摄像头作为传感器，无论车辆直线行驶还是转弯行驶，根据车辆当前行驶状况，都能够提前预测车辆
即将行驶的运动轨迹线，从而使检测到的不在轨迹线内的虚警障碍物得以排除，提高了系统的鲁棒性、安
全性、智能性。通过Matlab对图像中障碍物进行虚警、实警的模拟仿真识别和判断，达到了预期要
求。
关键词：主动安全；CCD摄像；虚警；漏警；车辆转弯；Matlab仿真
中图分类号：U461．91 文献标识码：A 文章编号：1001—0785(2013)07—0056—06
Abstract：Aiming at the current situation where it’S difficult to promote and widely use the existing vehicle safety
warning system due to its high price，complicated system，and frequent false—alarm，etc．，the paper puts forward a new
model which can rapidly and intelligently identify whether the barrier to be real—alarm or false-alarm ，to eliminate the inter—
ferenee of false—alarm to the system．With double CCD stereo camera as the sensor，the model can predict the motion trajectories
in advance that vehicle is about to run according to the vehicles’current driving situations，for either straight driving
or turning driving，SO that the detected false—alarm barriers beyond the motion traj’ectories can be eliminated，which can
improve the system robustness，safety and intelligence．Through simulated identification and judgment of real—alarm or false—
alarm for barriers in the image of Matlab，the expected requirement is reached．
Keywords：active safety；CCD shooting；false—alarm；leak—alarm ；vehicle turning；Matlab simulation
0 引言
由于近年来交通事故频发，损失惨烈，后果
严重，“安全驾驶，珍爱生命” 成为人们共同的
追求。同时，对汽车的安全性、智能性提出了
更高的要求。因此，主动安全汽车、防碰
撞¨I3 安全预警系统层出不穷，沃尔沃、奔驰、
丰田、本田、富士重工、北京泰远、以色列Mobileye
等，纷纷推出防碰撞智能安全样车以及防
碰撞系统，受到人们的青睐。
但是，该系统在应用过程中，可靠性、鲁棒
性及性价比不高，应用范围有限，虚警、漏警频
繁，特别是在特殊路段，如车辆转弯、遇到高架
桥和涵洞，虚警与实警不能很好地识别判定，严
重影响了其普及和推广。
山西省自然基金项目(2008012006—3)
一56 —
1 双CCD车辆安全预警系统及警类概述
1．1 双CCD车辆安全预警系统综述
车辆安全预警系统通过安装在汽车内的各种
传感器以及车辆前面的双CCD立体摄像头，实时
捕捉识别前方目标车辆或其他障碍物以及与汽车
间的相对距离及速度， 自动检测自行车速、加速
度、发动机转速、节气门开度及驾驶员制动操作、
方向盘转角等信息，对前方障碍物进行识别和判
断，依据安全距离模型实时计算当前条件下的安
全距离。当实际距离小于或等于安全距离，而驾
驶员还没有制动操作时，判断为车辆进入危险状
态，并以声光报警信号提醒驾驶员采取安全措施。
如果此时驾驶员没有来得及采取措施，而车辆的
相对距离小于最小安全距离时，系统将自动关闭
节气门，并自动制动，使车辆远离危险状态。
《起重运输机械》 2013(7)
该系统主要包括图像采集预处理模块、障碍
物识别模块、路况信息显示模块、声光报警模块
和紧急刹车模块等。
1．2 常见的虚警、漏警分类
车辆正常行驶时，车辆安全预警系统常见的
虚警、漏警主要分为2种情况：车辆直线行驶时
的虚警、漏警和车辆转弯行驶时的虚警、漏警。
1)车辆直线行驶时，主要捕捉道路两侧的障
碍物和车辆前方障碍物。道路两侧虚警障碍物有
车道围栏、树木、警示牌、标识牌等。车辆前方
虚警障碍物主要有高架桥、涵洞、山洞、相邻车
道上的车辆。
2)车辆在转弯时，或者行驶在盘山公路上、
隧道中时，摄像头对山体、隧道内壁、围栏以及
相邻车道上的车辆进行短暂性、变化性的捕捉识
别，识别虚警并排除。
无论是哪种虚警，都应该能轻松排除。但也
应该预防虚警转变为实警。无论是驾驶员为了检
测车辆的灵敏性和智能性有意操作，还是无意间
的操作，使车辆向本虚警方向行驶时，系统应能
够快速识别并预警，达到虚警到实警的转变。
2 消除虚警、漏警的理论模型
2．1 车辆直线行驶时的安全预警系统模型
2．1．1 建模方法
由于车辆直线行驶或者转弯行驶的判定标准
是靠转向盘的转角，当转向盘转角在某个临界值
范围内时，车辆是直线行驶。当转向盘转角大于
某个临界值时，车辆是转弯行驶。转向盘在空转
阶段的角行程称为转向盘的自由行程，一般为6}0
=10。～15 o_
， 根据不同车系车型该数值会有所变
化。通过转向盘角度传感器可以随时得到转向盘
的角度0，因此根据公式可以判断车辆是直线行驶
还是转弯行驶：当l 0 J一0。≤0时，车辆为直线行
驶；当l 0l一0。t>0时，车辆为转弯行驶。
首先建立直角坐标系，以车辆前方与车头相
切水平线为 轴，以车辆竖直中线为 建立直角
坐标系，如图1所示。
文中各图中，点划线为车道线，虚线为车辆
捕捉识别的危险区域(简称红色区域)，矩形表示
车辆。前方在红色区域以外的车辆说明是安全的，
为虚警，需排除在外，而在红色区域内的车辆，
《起重运输机械》 2013 (7)
图1 车辆直线行驶模型
为实警，且会对后面车辆构成危险。
从图1中可以看出，红色区域的宽度比车辆
宽，但小于或等于车道宽度。参照我国《公路工
程技术标准》，车道线宽度如表1。
表1 车道宽度
设计速度 120 100 80 60 40 30 20
／(km·h。。)
车道宽度／ 3．00(单车道
m 3．75 3．75 3．75 3．5 3．5 3．25 时为3
． 5)
从表1可知，我国公路车道线最窄为3．00 m，
即红色区域宽度不能大于3．00 m。根据实车测量
统计和设计标准可得车辆的宽度如表2。
从表2可以知，一般轿车宽度在2．0 m以下。
国家公路标准规定，最大车宽不得超过2．55 m。
因此，为了防止车辆左右两侧刮擦，放宽安全余
量，红色区域宽度应该大于车宽 。另一方面，
驾驶员行驶时，基本上是将车辆控制在车道线以
内。综上所述，车辆红色区域宽度为1．5 (小于
3 m)，特殊情况除外。
表2 车辆宽度
车型 小型 紧凑型 中型 SUV
车辆宽度／m 1．4～1．7 1．7～1．85 1．8～1．9 1．8～2．0
2．1．2 双CCD摄像头的障碍物定位原理
利用双CCD立体摄像技术进行障碍物定位，
是模仿人类用双眼来观察客观世界而产生距离远
近的原理。由于物距远大于透镜焦距，因此，此
一57 —
模型可以用小孔成像原理代替透镜成像。基于双
CCD立体摄像头的障碍物定位原理可以简化为如
图2所示的平面模型。
一 |
／
I
／Xi 、
图2 CCD摄像头障碍物定位模型
安装在车辆前方挡风玻璃处的双CCD立体摄
像头，按照图1建立的直角坐标系，对前方车辆
等障碍物进行捕捉定位识别。虽然CCD摄像头拍
摄的是空间立体三维图像，但是，可以把2个
CCD和障碍物简化为3个点，3点确定一个平面，
故而是一个二维平面图形。设A、B、C 的坐标分
别为A(一 b— ，一 ，日( + z，一 ，C1( ，
y )，其中，物距为Y ，焦距为厂，2个CCD中心
间距为b，成像点偏移CCD中心的距离 、 和
夹角0 、0：分别如图2所示。
根据三角形相似原理 可得
Y = b (1)
1+厂 1+ 2+
y ： (2)
X 1 + 2
根据几何关系， 1=ftan01， 2=ftanO2，带入
式(2)可得
Y 0 (3)
= 一
6
+ —
btan
—
01
一5-十t—anO~+—tan02 (4)
因此，前方障碍物的坐标为
c (一 +面b tan0 1， b )
2．1．3 虚警、实警的判定标准
前方障碍物在红色区域内时，为实警；障碍
物在红色区域以外为虚警，应该排除。故有以下
一SR 一
判定：
当I x 1≤ 1一号+ 3W
时，有危险，进行安全距离判断，确定是否需要
预警或刹车。
i> l一 + btanO1 l> ，
为虚警，车辆安全，重新探测。
车辆直线行驶时，根据以上判别方法，车辆
两旁障碍物如树木、围栏、标识牌等虚警都可以
轻松被排除在车辆红色区域外，以消除其干扰。
根据国家公路工程技术标准，车辆最高不可以超
过4．0 m (因一般高架桥的设计高度为4．2 m)。
CCD立体摄像头的水平照射角度为50。一55。，垂
直照射角度约为30。，摄像头可以定位前方障碍物
的悬空高度。CCD摄像头一般安装在汽车的挡风
玻璃处，根据其相对于CCD摄像头的高度可以判
断是车辆或高架桥等虚警。
2．1．4 漏警的预防
漏警的预防，即所谓虚警变实警。根据上述
模型下的车辆安全预警系统，对于任何障碍物，
无论过去是虚警还是实警，只要进入车辆行驶的
红色区域，距离达到安全预警范围，系统都会自
动报警，甚至自动刹车。
2．2 车辆转弯时的安全预警系统模型
2．2．1 建模方法
当车辆的转向盘角度传感器检测到转向盘的
转向角度值大于车辆转向盘的自由行程角时，车
辆自动进入转弯行驶状态。以车辆为中心建立的
轴、 轴的直角坐标系同图1，不同的是该坐标系
轴的方向是车辆转弯行驶的向心力方向，其与车
辆的横向加速度方向相同，与车辆瞬时速度方向
相垂直。在车辆转弯行驶的每个瞬态，可以把车
辆看作一个质点，其运动轨迹可以看作以R为圆
周半径的匀速圆周运动。因此，将 、 坐标系
原点，沿着 轴正方向平移尺，建立 轴、y轴的
平面直角坐标系，如图3所示。
由图3可知：坐标系纵轴yl与l，轴平行，在
同一个平面内，两轴间的距离为尺，其中 为车辆
的实时转弯半径。车辆的最小转弯半径
尺 = L (5)
《起重运输机械》 2013(7)

由图5和图6可知，图像中障碍物都能够进行
捕捉、识别。实警为存在危险的障碍物，为红色
捕捉边框。虚警为干扰信号，为安全的绿色捕捉
边框。对虚警、实警区分并对虚警进行有效的排
除，达到了预期要求。
5 结论
本文提出的虚警、漏警理论模型为车辆安全
预警系统排除虚警、漏警，提高系统的实时性、
鲁棒性和智能性奠定了良好的基础，从而使双
CCD安全预警系统具有工作可靠、结构简单、性
价比高等一系列优势，更有利于其推广和普及。
该系统在图像模拟仿真过程中，对图像中障
碍物的捕捉、定位不够稳定，距离的测量等存在
误差，这也是在今后的研究和实际应用中要重点
解决的方向之一。
参考文献
[1]Hideo Araki，Kenichi Yamada，Yasuhisa Hiroshima，et
a1．Development of rear．end collision avoidance system
[c]．JSAE，1997，18：314—316．
[2]Wakasugi T，Yamada K．Driver reaction time to forward
vehicle collision warning J]． Proc．of ITS World
Congress 2000．
[3]连晋毅，华小洋．汽车防追尾碰撞数学模型研究[J]．
中国公路学报，2005，18(3)：123—126．
[4]陈家瑞．汽车构造[M]．第3版．北京：机械工业出
版社，2003．
[5]E1一Hakim S F，Pizzi N J，Westmore D B．The VCM auto—
mated 3-D measurement system[C]．Proc SPIE．1992，
1780：460—482．
[6]张立存．高速汽车弯道前方碰撞预警算法的研究[D]．
长春：吉林工业大学，2004．
[7]侯志祥，吴义虎，刘振闻，等．高速公路汽车追尾模
型[J]．交通运输工程学报，2004，4 (4)：38，39．
作 者：余国亮
地 址：太原市万柏林区窳流路66号研10级2班
邮 编：030024
收稿日期：2012—12—05
振动输送机振槽动态响应及影响因素研究
张云华李珊许亮刘冠玉
昆明理工大学机电学院 昆明 650500
摘 要：简述了有限元模态分析和谐响应分析的基本理论，对烟丝生产线偏心连杆振动输送机振槽进行模
态分析和谐响应分析，得到各阶固有频率和位移响应，然后从结构和材料方面研究了对结构动态特性的影响。
为偏心连杆振动输送机振槽的设计提供了一种行之有效的研究方法。
关键词：振动输送机；Ansys；模态分析；谐响应分析；加强筋；厚度；材料
中图分类号：TH234 文献标识码：A 文章编号：1001—0785(2013)07—0061—04
Abstract：The paper describes the basic theory of finite element modal analysis and harmonic response analysis，with
the modal analysis and harm onic response analysis for vibration slot of eccentric link vibrating conveyor in tobacco produc·
tion line，in order to figure out the inherent frequency and displacement responses，and then the effect on the structural
dynamic characteristics is studied in the aspect of the structure and material in the paper，providing an effective research
method for the design of vibration slot of eccentric link vibrating conveye~
Keywords：vibrating conveyor；Ansys；modal analysis；harmonic response analysis；reinforcing rib； thickness；
material
0 引言
偏心连杆振动输送机(以下简称振动输送机)
《起重运输机械》 2013(7)
机型结构简单，主要驱动为弹性连杆式结构，运
行可靠，同时还具有传动机构受力小、驱动功率
小、装卸物料方便、制造成本低、适用范围比较
一61 —

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