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车道偏离预警和保持系统的算法及仿真研究
| 论文题名： | 车道偏离预警和保持系统的算法及仿真研究 |
| 关键词： | 车道偏离预警;保持系统;联合仿真 |
| 摘要： | 当前常见的事故多由司机在行车过程中注意力不集中引起，尤其是在行车过程中出现的车道偏移占据了事故原因的很大比重。为有效减少此类交通事故的出现,本文针对车道偏移预防和车道维持系统进行了深入研究，研究方向契合市场与产业发展潮流。论文重点研究内容包括： 首先，本文将采用计算机图像处理高新技术对所收集到的道路原始图片实施预处理技术操作，如划分感兴趣区、灰色化加工、降噪处理、研究道路直方图特征、增强处理。预处理工作完成后，运用大律算法（OTSU）与Sobel边缘检测算子完成道路原始画面的车道线边缘特征提取工作。同时对车道线跟踪检测精度进行仿真验证，结果表明具有较高的可靠性。 然后，为能够清晰精确的测量并跟踪路面上车道线信号，本文中利用了有关路面先验几何知识构建了相应的直道车道模型和转弯行车线模型，并分别用经过改进后的Hough变换计算识别检测直道车道线、用Catmull-Rom样条曲线计算识别检测转弯行车道线。测试完毕后，通过卡尔曼滤波器实现车道线追踪，针对测量和追踪效果进行模拟检验，仿真结果符合设计需求。 随后,文章引入了模糊推理方法进行偏离预警系统的控制算法设计，模糊处理方式有效考虑了不同类型驾驶员的驾驶习惯，并将跨道时间和车辆前轮至车道线边界处的横向间距等参数运用到系统的输入量中，通过模糊推理输出不同等级的危险程度。 另外,为了满足不同行驶速度状态下的车道保持需求，本文提出了改进驾驶员模式控制算法和人工势场控制算法，通过设置速度分界值的方式针对不同工况下的车道偏离进行干预，使车辆回归安全状态。通过仿真表明，本文所用算法车道保持准确度比单一的控制算法实用性更高。 最后，通过建立CarSim和MATLAB/Simulink两种软件的联合仿真平台进行简单路况和复杂路况背景下的仿真试验。由仿真结果可知，车辆发生车道偏离时预警系统能够快速开启并发出报警信号，报警时间内如果驾驶员未能做出反应，则车道保持系统介入，进行主动纠偏。仿真过程中偏离预警模块和车道保持模块反馈准确，符合系统设计需求。 |
| 作者： | 刘俊杰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 程贤福;王天田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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