智能交通—交通安全與車輛安全

1、智能交通交通安全與車輛安全前言智能交通技術(shù)在交通安全方面的作用 據(jù)統(tǒng)計，中國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數(shù)超過了10萬人。中國交通部多次提出要減少交通事故發(fā)生率，但至今交通事故頻發(fā)的現(xiàn)象還是沒能得到緩解。除了在交通管理和司機素質(zhì)等方面可以改善外，能否運用先進的科學技術(shù)協(xié)助減少交通事故發(fā)生率，這一直是我國科學工作者研究的方向。隨著智能交通系統(tǒng)（ITS）的提出與推廣，智能交通技術(shù)在交通安全與車輛安全領域的運用也得到了開發(fā)。智能交通技術(shù)在預防交通事故方面的具體運用交通事故預防技術(shù)車道偏離預警車輛防撞車內(nèi)車載機器視覺安全技術(shù)GO車道偏離預警系統(tǒng)簡介 根據(jù)（美國）國家公路交通

2、安全管理局的定義，車輛偏離預警系統(tǒng)（LDWS-Lane Departing Warning System）是一種通過報警的方式輔助駕駛員避免或減少汽車因車道偏離而發(fā)生交通事故的系統(tǒng)。工作原理機器視覺的車道偏離預警車道偏離識別方法 國外車道偏離預警系統(tǒng)國外車道偏離預警系統(tǒng)1，AURORA系統(tǒng)系統(tǒng)由美國卡內(nèi)基梅隆大學機器人學院于由美國卡內(nèi)基梅隆大學機器人學院于1997年開發(fā)成功。年開發(fā)成功。2，AutoVue系統(tǒng)系統(tǒng)由前戴姆勒由前戴姆勒 克萊斯勒公司與美國艾克萊斯勒公司與美國艾特銳視公司聯(lián)合開發(fā)。特銳視公司聯(lián)合開發(fā)。3，MobileyeAWS系統(tǒng)系統(tǒng)由總部設在荷蘭的由總部設在荷蘭的Mobileye

3、公司研制公司研制4，DSS系統(tǒng)系統(tǒng)由日本三菱汽車公司于由日本三菱汽車公司于1998年提出，年提出，并于并于1999年秋季應用于模型車上。年秋季應用于模型車上。 國內(nèi)外車道偏離預警的實際運用back車輛防撞系統(tǒng) 汽車自動防撞系統(tǒng)（汽車自動防撞系統(tǒng)（automatic bump-shielded system of the automobile），），是智能轎車的一部分。汽車防撞系統(tǒng)，是是智能轎車的一部分。汽車防撞系統(tǒng)，是防止汽車發(fā)生碰撞的一種智能裝置。它能防止汽車發(fā)生碰撞的一種智能裝置。它能夠自動發(fā)現(xiàn)可能與汽車發(fā)生碰撞的車輛、夠自動發(fā)現(xiàn)可能與汽車發(fā)生碰撞的車輛、行人、或其他障礙物體，發(fā)出警報或同

4、時行人、或其他障礙物體，發(fā)出警報或同時采取制動或規(guī)避等措施，以避免碰撞的發(fā)采取制動或規(guī)避等措施，以避免碰撞的發(fā)生。生。汽車防撞系統(tǒng)的三個部分汽車防撞系統(tǒng)的三個部分 （1）信號采集系統(tǒng)：采用雷達、激光、聲納等技術(shù)自動測出本車速度、前車速度以及兩車之間的距離； （2）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：計算機芯片對兩車距離以及兩車的瞬時相對速度進行處理后，判斷兩車的安全距離，如果兩車車距小于安全距離，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)就會發(fā)出指令； （3）執(zhí)行機構(gòu)：負責實施數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)來的指令，發(fā)出警報，提醒司機剎車，如司機沒有執(zhí)行指令，執(zhí)行機構(gòu)將采取措施，比如關(guān)閉車窗、調(diào)整座椅位置、鎖死方向盤、自動剎車、鎖止安全帶等；系統(tǒng)工作原理 在正

5、常行駛時，系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)。當車輛接近前車車輛尾部，或其它車輛突然闖入將發(fā)生追尾碰撞時，該系統(tǒng)發(fā)出追尾警告。在發(fā)出警告后，若駕駛員仍沒有采取減速制動，則該系統(tǒng)便會啟動緊急制動裝置，與此同時啟動MSB系統(tǒng)（電動安全帶系統(tǒng)），將安全帶自動瞬間拉緊鎖止，保護乘員，以免發(fā)生追尾事故。在此過程中，當駕駛員采取制動措施后，系統(tǒng)的制動將轉(zhuǎn)化為輔助制動。車輛防撞系統(tǒng)的實際運用 國際上如德國、日本、美國等先進的汽車生產(chǎn)國，在十年前已經(jīng)開始了主動防撞安全裝置的研究與開發(fā)。戴姆勒-克萊斯勒公司和沃爾沃公司在汽車防撞器方面走在世界前列。 戴姆勒克萊斯勒公司汽車防撞器的結(jié)構(gòu)主要是兩個測距儀和一個影像系統(tǒng)，能夠測出安全

6、距離，如果發(fā)現(xiàn)車前有障礙物，計算機能夠自動引發(fā)剎車裝置。這個系統(tǒng)的特點是： （1）能夠自動測出前方障礙物的速度和距離； （2）執(zhí)行機構(gòu)能夠自動啟動剎車裝置，自動關(guān)閉車的側(cè)窗、天窗，自動調(diào)整座椅位置。當乘客遭受撞擊時，最大限度受到氣囊的保護； （3）能夠感知車的行駛狀態(tài)，如果傳感器感到車在左右搖擺，或者感到車內(nèi)的酒精濃度過高，它能夠自動剎車或者自動鎖死方向盤。 戴姆勒克萊斯勒公司以及沃爾沃公司的防撞器也有一些缺點：不能防止誤操作，如你要超車，車的自動防撞器測出兩車的間距小于安全距離，自動防撞器就要自動剎車。 沃爾沃公司的智能技術(shù)是在轎車上加裝了夜視儀，夜視儀能夠顯示前燈照射距離以外的物體，顯示車

7、的前照燈與車前障礙物的距離，提示司機剎車，但是沒有介紹沃爾沃公司的防撞器能不能自動剎車，能不能自動關(guān)閉天窗。 back車內(nèi)車載機器視覺安全技術(shù) 車輛內(nèi)部信息的機器視覺輔助駕駛技術(shù)是通過車載的視像機判別駕駛員的狀態(tài)，位置等信息，實施必要的安全保障措施，包括駕駛員視線調(diào)節(jié)以及駕駛疲勞檢測等。目前車內(nèi)車載機器視覺安全技術(shù)的研究方向分為視線調(diào)節(jié)和疲勞與分神檢測兩大方向。視線調(diào)節(jié) 駕駛員的視線調(diào)節(jié)是使每位駕駛員的眼睛處于同樣的相對高度上，保證提供一個對路面和周圍車道的無阻礙視野和最好的視見度，從而保障駕駛安全。該技術(shù)包括： (1)眼位傳感器可以測定駕駛員眼睛的位置，然后據(jù)此確定、調(diào)節(jié)座椅的位置； (2)

8、電機將座椅自動升降到最佳高度上，為駕駛員提供能夠掌握路面情況的最佳視線； (3)電機自動調(diào)整轉(zhuǎn)向盤、踏板、中央控制臺甚至地板高度，提供盡可能舒適的駕駛位置。 在一些高檔轎車上視線調(diào)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)得到應用，如沃爾沃視線調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由位于風窗上飾板內(nèi)的一個視頻攝像機掃描駕駛員的座椅區(qū)域以查找一個代表駕駛員臉部的模式，進而對駕駛員臉部進行掃描以確定其眼睛的位置，然后再找出各眼的中心，完成這三步工作時所需要的時間不到1s。疲勞與分神檢測 由于疲勞駕駛是重大交通事故主要原因，國內(nèi)外研究機構(gòu)紛紛開展該領域的研究。疲勞的與清醒的駕駛相比，較有特異性的指標是：方向盤的微調(diào)，頭部前傾，眼瞼的眨動、甚至閉合。在目前駕駛

9、疲勞檢監(jiān)測系統(tǒng)研究中，多采用車載機器視覺系統(tǒng)監(jiān)測人體姿態(tài)和操作行為信息，判別疲勞狀態(tài)。在歐洲的 e-Safety 項目中開發(fā)了 AWAKE 駕駛診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用視覺傳感器和方向盤操縱力傳感器實時獲取駕駛員信息，并利用人工智能算法判斷 駕駛員的狀態(tài)(清醒、可能打瞌睡、打瞌睡)。當駕駛員處于疲勞狀態(tài)時，通過聲音、光線、振動等刺激駕駛員，使其恢復清醒狀態(tài)。通過自行開發(fā)的專用照相機、腦電圖儀和其他儀器來精確測量頭部運動、瞳孔直徑變化和眨眼頻率，用以研究駕駛疲勞問題。研究結(jié)果表明：一般情況下人們眼睛閉合的時間在 0.120.13 s 之間，駕駛時若眼睛閉合時間達到 0.15s 就很容易發(fā)生交通事故。

10、在國內(nèi)，也有多家研究單位開展駕駛疲勞的研究，利用機器視覺的方法對駕駛員的眼睛特征進行實時跟蹤從而判斷駕駛員的精神狀態(tài)。由于駕駛行為可以并在一定程度上反映駕駛員的疲勞狀態(tài)狀態(tài)。一些研究人員從駕駛行為的角度研究駕駛疲勞監(jiān)控。法國從 2000 年開始已聯(lián)手研制基于駕駛行為的駕駛員注意力下降監(jiān)測系統(tǒng)，通過聲音或光信號提醒駕駛員。該系統(tǒng)采用的傳感器有：視頻傳感器(不間斷的測量并分析汽車與旁側(cè)車道白線間的距離)、方向盤傳感器(監(jiān)控方向盤的活動情況)、剎車傳感器(監(jiān)控腳踏板上的壓力狀況)等；通過視覺傳感器測量駕駛員駕駛時方向盤的運動參數(shù)來判別駕駛員的安全因素。back智能交通技術(shù)在處理交通事故方面的具體運用

11、緊急事件快速反應系統(tǒng) 緊急事件的快速反應就是進行協(xié)調(diào)各相關(guān)機構(gòu) ,管理相應人員和設備進行通信聯(lián)絡和信息發(fā)布等一系列活動的總和 。 緊急事件快速反應系統(tǒng)資源 建立緊急事件快速反應系統(tǒng)的目的就是以最快的速度、用最短的時間排除事故。針對緊急事件造成的后果,應考慮配置兩方面的快速反應資源,即相關(guān)部門和相關(guān)資源。 1) 相關(guān)部門。包括處理部門,一般設緊急救援中心、消防中心、醫(yī)療急救中心和危險品處理中心;公共安全負責部門則包括公安部門、消防部門、急救中心和抗震減災部門。 2) 相關(guān)資源。包括道路監(jiān)控設備,負責監(jiān)控指揮救援工作全過程;交通巡邏車,負責巡視交通狀況,事故報警,并及時處理一些輕度事故;牽引設備,

12、負責清除事故現(xiàn)場車輛;路政設備,負責養(yǎng)護維修道路設施。緊急事件快速反應信息采集方式 建立一個點 、線、 面相結(jié)合的道路交通緊急事件信息搜集網(wǎng) ,及時發(fā)現(xiàn)緊急事件現(xiàn)場和加快信息的傳遞 。具體方式如下 :1) 基于檢測器的緊急事件信息采集 。由于緊急事件造成的交通阻塞消散時間與緊急事件的響應時間成指數(shù)關(guān)系 ,所以及時地發(fā)現(xiàn)異常交通現(xiàn)象具有重要的意義 。為采集緊急事件信息 ,有必要加大沿線檢測器的密度 ,一般以 500 m間距為宜 ,事故多發(fā)地段還可以再加大此密度 。2) 基于緊急電話和巡邏手段的緊急事件信息采集 。這是常規(guī)的緊急事件信息采集手段 。緊急事件發(fā)生后至被發(fā)現(xiàn)的時間 ,取決于緊急電話的設

13、置密度和巡邏頻率 ,一般情況下缺乏及時性 。3) 基于 AIDS 的緊急事件信息采集 。交通狀態(tài)自動識別系統(tǒng) (Automatic Incident Detective System , AIDS) 是運用圖像處理技術(shù) ,自動地檢測行駛中的車輛為避開道路上異常情況的行駛軌跡 ,并將此信息傳送給交通控制中心和路上的后續(xù)車輛 。AIDS 幾乎可以在緊急事件發(fā)生的同時獲取緊急事件相關(guān)信息 ,但由于該系統(tǒng)的成本較高 ,所以尚難在道路上大范圍地使用 。因此 ,事故多發(fā)段以外地點的異常交通信息采集 ,還需借助上述 (1) 、(2) 手段來實現(xiàn) 。4) 基于路車間信息系統(tǒng)的緊急事件信息采集 。路車間信息系統(tǒng)

14、 ( Road/ Automobile Communication System , RACS) 是通過車輛上的裝置和設于路上的通信接收與發(fā)射 裝置 ,實現(xiàn)行駛中的車輛與管理中心的通信 。當車輛遇有險情時 ,可以通知管理中心 ,并通過該中心將此信息提供給周邊的車輛 。緊急事件快速反應系統(tǒng) 緊急事件快速反應系統(tǒng)主要用于提高對緊急交通事件的報告和反應能力 ,改善應急反應的資源配置 ,避免事故災害進一步擴大 。緊急事件快速反應系統(tǒng)能夠?qū)o急事件報警 ,管理人員通過動態(tài)信息庫獲得緊急事件的地點信息 ,在屏幕上標識出事件地點的地理位置 ,提取與事件處理有關(guān)的各種信息 ( 包括公安 、消防 、救護 、管理

15、部門的地點 ,與事故現(xiàn)場的距離 、到達現(xiàn)場的路線等 ) 。系統(tǒng)可在一定限制條件下進行搜索 ,如按時間 、距離等為目標自動搜尋 ,搜尋通往緊急事件的最佳路徑 ,配以彩色顯示 ,以供管理人員分析和研究 ,幫助公共和民間機構(gòu)迅速確認緊急交通事故并做出響應 ,最大限度地減少緊急交通事故對交通安全的影響 ,及時組織緊急救援人員和設備對交通事故進行救援 。 該系統(tǒng)構(gòu)建的一個目標即是能夠達到各部門快速反應 、聯(lián)動 、信息實時共享的要求 ,能夠通暢信息渠道 ,盡可能提高行動速度 ,縮短作業(yè)時間 。 系統(tǒng)構(gòu)建的另一個目標就是在執(zhí)行緊急事件快速反應過程中 ,控制中心通過系統(tǒng)全程監(jiān)控現(xiàn)場 ,動態(tài)調(diào)整快速反應方案 ,

16、指揮快速反應行動 ,最大可能地完成時間指標最優(yōu)的方案 。NoImage事故確認定位子系統(tǒng) 事故的確認以及準確定位對于緊急事件的快速反應是首要前提 。一般情況下 ,發(fā)生緊急事件時 ,求助電話多來自手機 、路邊設置的緊急電話 、巡邏車 ,其中 ,手機報警占總量的 1/ 3 左右 。手機報警的優(yōu)勢是明顯的 ,人們可以通過手機的 GPRS ( 通用分組無線服務 , General Packet Radio Service) 系統(tǒng)對事故地點進行定位 ,也可以通過車載設備進行定位 ,但人們更多的還是要依靠各種的信號采集設備 。根據(jù)報警電話、電子地圖 、 系統(tǒng)來對事故進行自動定位 ,為準確實施GIS救助提供

17、第一手資料 。 緊急事件處理子系統(tǒng) 在接到報警后 ,系統(tǒng)立即開展工作 ,協(xié)調(diào)各個職能部門進行救助 。對快速反應線路的選擇能保證救援人員以最快捷的方式到達事故地點 ,先進的現(xiàn)場管理能保證救援工作順利的開展 。1) 快速反應路線選擇 。爭取時間是急救行動的關(guān)鍵 。交通事故最終的傷亡程度在很大程度上取決于救護人員與設備是否能及時到達現(xiàn)場 。爭取時間不僅能緩解事故的嚴重程度 ,及時護理傷員 ,還能盡快地使事故現(xiàn)場的交通恢復控制 。在急救行動開始之前 ,獲取盡可能多的信息 ,如事故地點的確切位置 、事故車輛與人員的數(shù)量 、附近醫(yī)院的確切位置 、最近的消防設施以及其他現(xiàn)場與急救途中可用的設備等 ,將為成功

18、的施救提供極大的方便 。2) 現(xiàn)場管理信息系統(tǒng) ?，F(xiàn)場必須妥善管理 ,防止由于不同部門的協(xié)調(diào)和分工而造成混亂 。嚴重的交通事故常常要求許多部門共同參與處理 。救護人員 、消防人員 、警察以及司法人員同時參與事故處理 ,提供救護 、交通疏導 、清理現(xiàn)場等服務 。對這些 ,事故現(xiàn)場管理有很大幫助 。根據(jù)以往的經(jīng)驗 ,人們已經(jīng)注意到 :救援機構(gòu)之間相互聯(lián)系的障礙主要來自于機構(gòu)之間不同的電訊系統(tǒng) 。因此統(tǒng)一管理是非常重要的 。統(tǒng)一管理不僅要在各個機構(gòu)之內(nèi)進行 ,而且各部門 ,如警察 、消防 、急救中心 、交通及社會服務中心之間都應該協(xié)調(diào)工作 ,以期達到最高效率 。事故管理子系統(tǒng) 在救援工作開展后 ,相關(guān)部門要進行現(xiàn)場調(diào)查 。事故現(xiàn)場調(diào)查