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基于ISO26262的嵌入式车道偏离预警系统仿真与实现
| 论文题名： | 基于ISO26262的嵌入式车道偏离预警系统仿真与实现 |
| 关键词： | 车道偏离预警系统;车辆安全;仿真设计;嵌入式系统 |
| 摘要： | 车道偏离预警系统是车辆安全辅助驾驶系统的重要组成部分，通过震动、声音和显示等形式主动提示疲劳或注意力不集中的驾驶员，修正驾驶员无意识车道偏离，从而减少因车道偏离导致的道路交通事故。当前车道偏离预警系统的研究内容主要集中在如何采用各种传感器技术实现车道线检测；如何识别判定车道偏离程度；如何更合理的实现预警或控制等。但很少有厂商及科研机构对系统自身的安全和系统一旦失效后对整车的影响进行研究。因此车道偏离预警系统的功能安全研究具有重要意义。 本论文从安全的角度入手，基于道路车辆功能安全规范——ISO26262标准对车道偏离预警系统进行了仿真设计与系统实现。 首先，根据ISO26262标准的第三部分——概念阶段，对汽车的车道偏离预警系统进行了功能安全概念设计。主要任务有：项目定义，包括确定了系统组成、工作环境、工作条件和实现功能；危险分析和评估，包括确定了系统的汽车安全完整性 （ASIL）等级为ASIL B级；完成系统功能安全概念工作。这里使用UML状态机对系统概念阶段的功能安全进行了建模仿真测试。 然后，依据车道偏离预警系统功能安全概念，在Webots仿真环境中对系统进行功能安全仿真。首先完成了仿真虚拟环境、道路、汽车和相关传感器等模型的建模。然后设计控制器，利用Hough直线变换并结合Kalman滤波对车道线进行检测和跟踪，通过无需标定的几何关系计算出车道偏离程度，判断是否发生偏离并报警。其中各个模型的参数可以人为的注入错误信息，使车道偏离预警系统失效，模拟真实的车道偏离场景，实现对车道偏离预警系统功能安全仿真测试，实验结果表明，文中提出的基于ISO26262设计的车道偏离预警系统是可行的，在一定程度上提高了系统的安全性。 最后，将仿真阶段使用的算法进一步优化后移植到嵌入式平台，实现车道偏离预警系统的设计。工作内容包括Arm-Linux系统中相关设备驱动编写、GUI界面设计和功能安全设计，并分别在仿真车辆和实车进行测试。结果表明：本文提出车道偏离预警系统算法和功能安全算法是可行可靠的，不仅能实现车道偏离预警的功能，而且满足ISO2626功能安全的标准,对车道安全辅助系统的安全开发具有一定参考价值。 |
| 作者： | 王晓龙 |
| 专业： | 电路与系统 |
| 导师： | 穆春阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北方民族大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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