智能交通―交通安全与车辆安全

智能交通——交通安全与车辆安全前言——智能交通技术在交通安全方面的作用据统计，中国交通事故死亡率常年位居世界第一位，平均每年交通事故死亡人数超过了10万人。中国交通部多次提出要减少交通事故发生率，但至今交通事故频发的现象还是没能得到缓解。除了在交通管理和司机素质等方面可以改善外，能否运用先进的科学技术协助减少交通事故发生率，这一直是我国科学工作者研究的方向。随着智能交通系统（ITS）的提出与推广，智能交通技术在交通安全与车辆安全领域的运用也得到了开发。智能交通技术在预防交通事故方面的具体运用交通事故预防技术车道偏离预警车辆防撞车内车载机器视觉安全技术GO车道偏离预警系统简介根据（美国）国家公路交通安全管理局的定义，车辆偏离预警系统（LDWS-LaneDepartingWarningSystem）是一种通过报警的方式辅助驾驶员避免或减少汽车因车道偏离而发生交通事故的系统。工作原理—机器视觉的车道偏离预警一、基于机器视觉的车道偏离预警系统大都依赖于机器视觉所获取的道路图像中的车道标识线信息，根据一定的先验知识，通过合适的转换确定出自身车辆在车道中的位置和方向信息，然后根据假定的预警模型确定在当前状态下是否有必要触发警报。车道偏离识别方法1、主要有基于道路模型与图像信息结合的方法和仅基于图像信息来识别车道偏离两种方法。国外车道偏离预警系统1，AURORA系统由美国卡内基梅隆大学机器人学院于1997年开发成功。2，AutoVue系统由前戴姆勒▪克莱斯勒公司与美国艾特锐视公司联合开发。3，Mobileye—AWS系统由总部设在荷兰的Mobileye公司研制4，DSS系统由日本三菱汽车公司于1998年提出，并于1999年秋季应用于模型车上。国内车道偏离预警系统1，JLUVA—1系统吉林大学智能车辆课题组研发2，DSP系统东南大学开发国内外车道偏离预警的实际运用back车辆防撞系统汽车自动防撞系统（automaticbump-shieldedsystemoftheautomobile），是智能轿车的一部分。汽车防撞系统，是防止汽车发生碰撞的一种智能装置。它能够自动发现可能与汽车发生碰撞的车辆、行人、或其他障碍物体，发出警报或同时采取制动或规避等措施，以避免碰撞的发生。汽车防撞系统的三个部分（1）信号采集系统：采用雷达、激光、声纳等技术自动测出本车速度、前车速度以及两车之间的距离；（2）数据处理系统：计算机芯片对两车距离以及两车的瞬时相对速度进行处理后，判断两车的安全距离，如果两车车距小于安全距离，数据处理系统就会发出指令；（3）执行机构：负责实施数据处理系统发来的指令，发出警报，提醒司机刹车，如司机没有执行指令，执行机构将采取措施，比如关闭车窗、调整座椅位置、锁死方向盘、自动刹车、锁止安全带等；系统工作原理在正常行驶时，系统处于非工作状态。当车辆接近前车车辆尾部，或其它车辆突然闯入将发生追尾碰撞时，该系统发出追尾警告。在发出警告后，若驾驶员仍没有采取减速制动，则该系统便会启动紧急制动装置，与此同时启动MSB系统（电动安全带系统），将安全带自动瞬间拉紧锁止，保护乘员，以免发生追尾事故。在此过程中，当驾驶员采取制动措施后，系统的制动将转化为辅助制动。车辆防撞系统的实际运用国际上如德国、日本、美国等先进的汽车生产国，在十年前已经开始了主动防撞安全装置的研究与开发。戴姆勒-克莱斯勒公司和沃尔沃公司在汽车防撞器方面走在世界前列。戴姆勒－克莱斯勒公司汽车防撞器的结构主要是两个测距仪和一个影像系统，能够测出安全距离，如果发现车前有障碍物，计算机能够自动引发刹车装置。这个系统的特点是：（1）能够自动测出前方障碍物的速度和距离；（2）执行机构能够自动启动刹车装置，自动关闭车的侧窗、天窗，自动调整座椅位置。当乘客遭受撞击时，最大限度受到气囊的保护；（3）能够感知车的行驶状态，如果传感器感到车在左右摇摆，或者感到车内的酒精浓度过高，它能够自动刹车或者自动锁死方向盘。戴姆勒·克莱斯勒公司以及沃尔沃公司的防撞器也有一些缺点：不能防止误操作，如你要超车，车的自动防撞器测出两车的间距小于安全距离，自动防撞器就要自动刹车。沃尔沃公司的智能技术是在轿车上加装了夜视仪，夜视仪能够显示前灯照射距离以外的物体，显示车的前照灯与车前障碍物的距离，提示司机刹车，但是没有介绍沃尔沃公司的防撞器能不能自动刹车，能不能自动关闭天窗。back车内车载机器视觉安全技术车辆内部信息的机器视觉辅助驾驶技术是通过车载的视像机判别驾驶员的状态，位置等信息，实施必要的安全保障措施，包括驾驶员视线调节以及驾驶疲劳检测等。目前车内车载机器视觉安全技术的研究方向分为视线调节和疲劳与分神检测两大方向。视线调节驾驶员的视线调节是使每位驾驶员的眼睛处于同样的相对高度上，保证提供一个对路面和周围车道的无阻碍视野和最好的视见度，从而保障驾驶安全。该技术包括：(1)眼位传感器可以测定驾驶员眼睛的位置，然后据此确定、调节座椅的位置；(2)电机将座椅自动升降到最佳高度上，为驾驶员提供能够掌握路面情况的最佳视线；(3)电机自动调整转向盘、踏板、中央控制台甚至地板高度，提供尽可能舒适的驾驶位置。在一些高档轿车上视线调节系统已经得到应用，如沃尔沃视线调节系统，由位于风窗上饰板内的一个视频摄像机扫描驾驶员的座椅区域以查找一个代表驾驶员脸部的模式，进而对驾驶员脸部进行扫描以确定其眼睛的位置，然后再找出各眼的中心，完成这三步工作时所需要的时间不到1s。疲劳与分神检测由于疲劳驾驶是重大交通事故主要原因，国内外研究机构纷纷开展该领域的研究。疲劳的与清醒的驾驶相比，较有特异性的指标是：方向盘的微调，头部前倾，眼睑的眨动、甚至闭合。在目前驾驶疲劳检监测系统研究中，多采用车载机器视觉系统监测人体姿态和操作行为信息，判别疲劳状态。在欧洲的e-Safety项目中开发了AWAKE驾驶诊断系统。该系统利用视觉传感器和方向盘操纵力传感器实时获取驾驶员信息，并利用人工智能算法判断驾驶员的状态(清醒、可能打瞌睡、打瞌睡)。当驾驶员处于疲劳状态时，通过声音、光线、振动等刺激驾驶员，使其恢复清醒状态。通过自行开发的专用照相机、脑电图仪和其他仪器来精确测量头部运动、瞳孔直径变化和眨眼频率，用以研究驾驶疲劳问题。研究结果表明：一般情况下人们眼睛闭合的时间在0.12～0.13s之间，驾驶时若眼睛闭合时间达到0.15s就很容易发生交通事故。在国内，也有多家研究单位开展驾驶疲劳的研究，利用机器视觉的方法对驾驶员的眼睛特征进行实时跟踪从而判断驾驶员的精神状态。由于驾驶行为可以并在一定程度上反映驾驶员的疲劳状态状态。一些研究人员从驾驶行为的角度研究驾驶疲劳监控。法国从2000年开始已联手研制基于驾驶行为的驾驶员注意力下降监测系统，通过声音或光信号提醒驾驶员。该系统采用的传感器有：视频传感器(不间断的测量并分析汽车与旁侧车道白线间的距离)、方向盘传感器(监控方向盘的活动情况)、刹车传感器(监控脚踏板上的压力状况)等；通过视觉传感器测量驾驶员驾驶时方向盘的运动参数来判别驾驶员的安全因素。back智能交通技术在处理交通事故方面的具体运用——紧急事件快速反应系统紧急事件的快速反应就是进行协调各相关机构,管理相应人员和设备进行通信联络和信息发布等一系列活动的总和。紧急事件快速反应系统资源建立紧急事件快速反应系统的目的就是以最快的速度、用最短的时间排除事故。针对紧急事件造成的后果,应考虑配置两方面的快速反应资源,即相关部门和相关资源。1)相关部门。包括处理部门,一般设紧急救援中心、消防中心、医疗急救中心和危险品处理中心;公共安全负责部门则包括公安部门、消防部门、急救中心和抗震减灾部门。2)相关资源。包括道路监控设备,负责监控指挥救援工作全过程;交通巡逻车,负责巡视交通状况,事故报警,并及时处理一些轻度事故;牵引设备,负责清除事故现场车辆;路政设备,负责养护维修道路设施。紧急事件快速反应信息采集方式建立一个点、线、面相结合的道路交通紧急事件信息搜集网,及时发现紧急事件现场和加快信息的传递。具体方式如下:1)基于检测器的紧急事件信息采集。由于紧急事件造成的交通阻塞消散时间与紧急事件的响应时间成指数关系,所以及时地发现异常交通现象具有重要的意义。为采集紧急事件信息,有必要加大沿线检测器的密度,一般以500m间距为宜,事故多发地段还可以再加大此密度。2)基于紧急电话和巡逻手段的紧急事件信息采集。这是常规的紧急事件信息采集手段。紧急事件发生后至被发现的时间,取决于紧急电话的设置密度和巡逻频率,一般情况下缺乏及时性。3)基于AIDS的紧急事件信息采集。交通状态自动识别系统(AutomaticIncidentDetectiveSystem,AIDS)是运用图像处理技术,自动地检测行驶中的车辆为避开道路上异常情况的行驶轨迹,并将此信息传送给交通控制中心和路上的后续车辆。AIDS几乎可以在紧急事件发生的同时获取紧急事件相关信息,但由于该系统的成本较高,所以尚难在道路上大范围地使用。因此,事故多发段以外地点的异常交通信息采集,还需借助上述(1)、(2)手段来实现。4)基于路车间信息系统的紧急事件信息采集。路车间信息系统(Road/AutomobileCommunicationSystem,RACS)是通过车辆上的装置和设于路上的通信接收与发射装置,实现行驶中的车辆与管理中心的通信。当车辆遇有险情时,可以通知管理中心,并通过该中心将此信息提供给周边的车辆。紧急事件快速反应系统紧急事件快速反应系统主要用于提高对紧急交通事件的报告和反应能力,改善应急反应的资源配置,避免事故灾害进一步扩大。紧急事件快速反应系统能够对紧急事件报警,管理人员通过动态信息库获得紧急事件的地点信息,在屏幕上标识出事件地点的地理位置,提取与事件处理有关的各种信息(包括公安、消防、救护、管理部门的地点,与事故现场的距离、到达现场的路线等)。系统可在一定限制条件下进行搜索,如按时间、距离等为目标自动搜寻,搜寻通往紧急事件的最佳路径,配以彩色显示,以供管理人员分析和研究,帮助公共和民间机构迅速确认紧急交通事故并做出响应,最大限度地减少紧急交通事故对交通安全的影响,及时组织紧急救援人员和设备对交通事故进行救援。该系统构建的一个目标即是能够达到各部门快速反应、联动、信息实时共享的要求,能够通畅信息渠道,尽可能提高行动速度,缩短作业时间。系统构建的另一个目标就是在执行紧急事件快速反应过程中,控制中心通过系统全程监控现场,动态调整快速反应方案,指挥快速反应行动,最大可能地完成时间指标最优的方案。事故确认定位子系统事故的确认以及准确定位对于紧急事件的快速反应是首要前提。一般情况下,发生紧急事件时,求助电话多来自手机、路边设置的紧急电话、巡逻车,其中,手机报警占总量的1/3左右。手机报警的优势是明显的,人们可以通过手机的GPRS(通用分组无线服务,GeneralPacketRadioService)系统对事故地点进行定位,也可以通过车载设备进行定位,但人们更多的还是要依靠各种的信号采集设备。根据报警电话、电子地图、系统来对事故进行自动定位,为准确实施GIS救助提供第一手资料。紧急事件处理子系统在接到报警后,系统立即开展工作,协调各个职能部门进行救助。对快速反应线路的选择能保证救援人员以最快捷的方式到达事故地点,先进的现场管理能保证救援工作顺利的开展。1)快速反应路线选择。争取时间是急救行动的关键。交通事故最终的伤亡程度在很大程度上取决于救护人员与设备是否能及时到达现场。争取时间不仅能缓解事故的严重程度,及时护理伤员,还能尽快地使事故现场的交通恢复控制。在急救行动开始之前,获取尽可能多的信息,如事故地点的确切位置、事故车辆与人员的数量、附近医院的确切位置、最近的消防设施以及其他现场与急救途中可用的设备等,将为成功的施救提供极大的方便。2)现场管理信息系统。现场必须妥善管理,防止由于不同部门的协调和分工而造成混乱。严重的交通事故常常要求许多部门共同参与处理。救护人员、消防人员、警察以及司法人员同时参与事故处理,提供救护、交通疏导、清理现场等服务。