车道偏离预警系统(LDW)研究报告记录
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车道偏离预警
车辆偏离预警系统分为“纵向”和“横向”车 道偏离警告两个主要功能。纵向车道偏离警告 系统主要用于预防那种由于车速太快或方向失 控引起的车道偏离碰撞，横向车道偏离警告系 统主要用于预防由于驾驶员注意力不集中以及 驾驶员放弃转向操作而引起的车道偏离碰撞。 当车辆偏离行驶车道时，其可通过警报音、方 向盘震动或自动改变转向给予提醒。
新一代奔驰S级轿车 （s300L豪华型） 全新S级的升级内容主要集 中安全性能，搭载的车道 保持警示系统会在时速大 于60公里的情况下自动激 活，并通过安装于前风挡 后面的多功能摄像头，判 断驾驶员是否主动驾车并 线。当系统发现驾驶员无 意中驶离车道时，方向盘 就会震动，提示驾驶员警 惕危险。而当驾驶员在并 线之前启动转向信号灯， 并且主动驾车驶离车道时， 车道保持警示系统则不会 发出报警信号。
车道偏离预警系统是一种通过报警的方式辅助 驾驶员减少汽车因车道偏离而发生交通事故的 系统。
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HUD抬头显示器 摄像机 图像处理芯片 控制器 传感器
1－车道偏离预警辅助系统控制单元；2－电动助力转向控制单元； 3－电动助力转向电机；4－多功能方向盘；5－转向柱控制单元； 6－仪表；
1.AURORA系统 该系统由美国卡内基梅隆大学机器人学院于1997年开发成功。 该系统由带广角镜头的彩色摄像机、数字转换器和一个便携 SunSparc工作站等组成。该系统通过安装在车辆一侧的视野大 约为1.5m-1.6m区域的俯视彩色摄像机检测车辆旁边的车道标识， 通过数字转换器采集摄像机的视频输出并在一个便携SunSparc 工作站上进行处理，处理速度为60Hz。 2.DSS系统(Driver Support System) 该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。该系统由一个安装在汽车后视镜内的小型CCD摄像机、 一些检测车辆状态和驾驶员操作行为的传感器以及视觉和听觉警告 装置组成。该系统利用由CCD摄像机获得的车辆前方的车道标识线、 其他传感器获得的车辆状态数据和驾驶员的操作行为等信息，判断 车辆是否已经开始偏离其车道。如有必要，系统将利用视觉警告信 息、听觉警告信息以及振动转向盘来提醒驾驶员小心驾驶车辆。
ldw车道偏离预警原理
LDW车道偏离预警系统的原理是采集分析行车路线，当车辆偏离车道时，系统会在偏离前对驾驶员发出警告，将事故发生的可能性降到最低。
具体来说，该系统通过安装在车身上的摄像模块来采集信息，判断车子是否处于既定轨道。
当监测到车子即将偏离轨道时，它会在偏离前对驾驶员发出警告，将事故发生的可能性降到最低。
若是要深究这个功能出现的本质，其实主要是为了防止疲劳驾驶，因为长时间驾驶可能会导致注意力不集中，从而导致轨道偏离。
据有关消息显示，有一半以上的交通事故的发生都是因为车道偏离引起的，一不留神，司机就会有生命危险，所以该功能的出现，是十分必要的，至少可以规避不少风险。
清研微视解读： LDW FCW——汽车防撞守护者
清研微视解读：LDW FCW——汽车防撞守护者国际资讯据外媒报道，美国公路安全保险协会(Insurance InsTItute for Highway Safety)的最新研究发现，汽车防撞系统大幅降低了一般事故和伤亡事故的发生率。
下次你开车时，如果不小心偏离了车道，汽车上的车道偏离警告系统或盲点警告系统就会向你发出预警，避免你撞上其他的车辆。
美国公路安全保险协会的研究副总裁杰西卡-琦基诺(Jessica Cicchino)表示：“这些系统将拯救无数生命。
这些数据显示出预警系统确实有效。
”琦基诺分析了2015年发生的5000多起涉及车道偏离和盲点预警系统的撞车事故，她还研究了安装了预警系统但仍发生事故的车辆。
安装了预警系统的车辆发生单车、侧擦和正面碰撞等事故的比例降低了11%。
更重要地是，这项研究表明，防撞技术让同类伤亡事故的发生率降低了21%。
尽管2015年美国发生了大约600万起汽车撞车事故，但是防撞系统的采用率一直都很低。
在2017年销售的新车中，只有6%的汽车将车道偏离警告系统作为标准配置安装到了车上。
而在各大汽车展厅里，只有9%的汽车将盲点预警系统作为标准配置安装到了车上。
虽然57%的汽车在销售时提供了这些技术，但是这些技术通常被纳入了安全服务包或更高端的配置范畴，这可能会让买车成本增加数千美元。
（摘自：电子工程世界）国内资讯交通运输部于2017年3月发布关于贯彻落实交通运输行业标准《营运客车安全技术条件》（JT/T1094-2016）的通知，于4月1日起正式实施。
为进一步加强营运客车安全技术管理，有效遏制和减少因客车本质安全性能不足导致的道路运输安全生产事故，切实保障人民群众生命财产安全。
《营运客车安全技术条件》下的技术要求第4.1.5条明确规定：9m以上的营运客车要求加装车道偏离预警系统（LDWS）以及符合标准的前碰撞预警（FCW）功能，并在第5条标准实施的过渡期要求里明确规定了13个月的过渡期限。
车道偏离预警系统的研究与实现
Dissertation for the Master Degree in Engineering
THE RESEARCH AND IMPLEMENTATION OF LANE DEPARTURE WARNING SYSTEM
Candidate： Supervisor： Academic Degree Applied for： Specialty ： Affiliation： Date of Defence：
硕士学位论文
车道偏离预警系统的研究与实现
THE RESEARCH AND IMPLEMENTATION OF LANE DEPARTURE WARNING SYSTEM
殷晓雪
哈尔滨工业大学 2014 年 12 月
国内图书分类号： TP319 国际图书分类号：621.3
学校代码： 10213 密级：公开
- II -
目录
目
录
摘 要 ................................................................................................................. I ABSTRACT ....................................................................................................... II 第 1 章 绪 论 .................................................................................................. 1 1.1 课题研究的背景与意义 ................................................................................. 1 1.2 国内外研究现状 ............................................................................................. 2 1.2.1 国外研究现状 .......................................................................................... 2 1.2.2 国内研究现状 .......................................................................................... 3 1.3 研究内容 .......................................................................................................... 4 第 2 章 图像的预处理及车道线检测 ................................................................ 6 2.1 车道线图像的采集 ......................................................................................... 6 2.2 图像的灰度化 ................................................................................................. 6 2.3 图像的平滑处理 ............................................................................................. 7 2.3.1 均值滤波 ................................................................................................... 7 2.3.2 中值滤波 ................................................................................................... 7 2.3.3 自适应滤波 .............................................................................................. 8 2.4 图像的灰度变换增强 ..................................................................................... 9 2.4.1 图像直方图 .............................................................................................. 9 2.4.2 直方图均衡化 ........................................................................................ 10 2.5 图像的二值化 ............................................................................................... 11 2.5.1 平均灰度值法 ........................................................................................ 11 2.5.2 直方图分析法 ........................................................................................ 12 2.5.3 最大熵法 ................................................................................................. 12 2.5.4 最大类间方差法 .................................................................................... 13 2.6 图像的形态学操作 ....................................................................................... 13 2.6.1 形态学基本操作 .................................................................................... 14 2.6.2 面积算子 ................................................................................................. 15 2.7 边缘检测 ........................................................................................................ 17 2.7.1 Canny 算子 .............................................................................................. 17 2.7.2 Roberts 算子 ............................................................................................ 19 2.7.3 Prewitt 算子 ............................................................................................. 19 2.7.4 Sobel 算子 ............................................................................................... 20
车道偏离预警技术的现状及技术思考
目录一、车道偏离预警技术产生背景 (1)二、车道偏离预警技术现状简介 (1)三、车道偏离预警系统几个技术问题的实现方式的思考 (2)1、存在车辆干扰时车道线如何准确识别？ (2)2、如何保证系统的实时性和准确性？ (5)3、车道偏离预警系统在内部硬件如何实现？ (7)4、有意识转向与无意识转向的辨识？ (8)1）转向灯 (9)2）车速 (9)3）转向器中轴的扭矩M（本组成员构想） (9)4）转向器的角加速度α（本组成员构想） (9)5）驾驶员状态监控（本组成员构想） (10)5、系统发出警示的判断方法和计算方法？ (10)四、车道偏离预警系统的发展和拓展 (13)1、由辅助提醒逐渐加入主动转向 (13)2、车道预警系统的硬件利用将不断扩展 (14)车道偏离预警技术的现状及技术思考一、车道偏离预警技术产生背景根据美国联邦公路局的估计，美国2002年致命的交通事故中44%跟车道偏离有关，同时车道偏离也被看成车辆侧翻事故的主要原因。
AssitWare网站的分析结果认为：23%的汽车驾驶员一个月内至少在转向盘上睡着一次；66%的卡车驾驶员自己在驾驶过程中打瞌睡；28%的卡车驾驶员在一个月内有在转向盘上睡着的经历。
四个驾驶员中就有一个驾驶员经历过车道偏离引起的伤亡事故。
i 截至2009年底，中国公路通车总里程达386.08万公里，其中高速公路6.51万公里，全国城市道路总里程达26.7万公里ii。
同时随着我国高等级公路通车里程的增加，高速行驶的机动车安全性也越来越受到社会的关注。
以2011年上半年为例，特别重大道路交通安全事故就有多起。
道路交通安全形式严峻。
美国公路交通安全管理局对车道偏离预警系统的定义是指一种通过报警的方式辅助驾驶员避免或者减少车道偏离事故的系统。
一个车道偏离预警系统不会试图控制车辆以防止可能发生的碰撞事故。
美国国家公路交通安全管理局开展的“采用智能车辆道路系统对策的道路偏离避撞警告项目”研究将车辆偏离预警系统分为“纵向”和“横向”车道偏离警告两个主要功能。
车道偏离预警系统市场分析报告
车道偏离预警系统市场分析报告1.引言1.1 概述车道偏离预警系统是一种先进的车辆安全辅助系统，它可以监测车辆与道路之间的位置关系，并在车辆偏离车道时提供及时预警，帮助驾驶员避免交通事故。
随着汽车行业的快速发展，车道偏离预警系统市场也迅速扩大，成为汽车安全领域的热门产品之一。
本报告将对车道偏离预警系统市场进行全面分析，以期为行业相关企业提供有益的市场信息和发展建议。
1.2 文章结构本报告包括引言、正文和结论三部分。
引言部分将对车道偏离预警系统市场进行概述，并介绍文章的结构和目的。
正文部分将详细分析车道偏离预警系统的概述、市场需求以及竞争对手分析。
结论部分将对市场前景展望、发展趋势预测进行分析，并对整个报告进行总结。
通过对这些内容的分析，读者将能够对车道偏离预警系统市场有一个全面的了解。
1.3 目的目的部分的内容可以写为：本报告旨在对车道偏离预警系统市场进行全面深入的分析和研究，旨在探讨车道偏离预警系统在未来市场中的发展潜力及趋势，为相关企业和投资者提供可靠的市场分析数据和发展建议。
同时，通过对市场需求、竞争对手分析和发展趋势预测等方面的研究，力求为行业内的企业提供战略性的指导，帮助他们更好地把握市场机遇，提高市场竞争力，推动车道偏离预警系统行业的健康发展。
1.4 总结总结在本报告中，我们对车道偏离预警系统市场进行了详细的分析和调研。
通过对市场需求、竞争对手以及发展趋势的分析，我们可以得出以下结论:1. 车道偏离预警系统市场需求不断增长，受到政府政策的支持，以及驾驶安全意识的提升，预警系统将有更广阔的市场空间和发展机会。
2. 竞争对手众多，市场竞争激烈，需要持续不断的创新和技术升级，以保持市场竞争力。
3. 未来，随着自动驾驶技术的普及和发展，车道偏离预警系统将成为汽车安全系统的重要组成部分，有望迎来更大的发展机遇。
综上所述，车道偏离预警系统市场前景广阔，市场竞争激烈，但也充满发展机遇。
我们建议相关企业在产品研发和市场推广方面持续投入，抓住市场机遇，实现自身发展。
对ACC、AEB、LDW、BSD、APS五大系统进行评价
对ACC、AEB、LDW、BSD、APS五大系统进行评
价
2018年2月6日，中国汽车工程研究院（以下简称“中汽研”）在重庆发布了《中国智能汽车指数评价规程》（以下简称“规程”）的征求意见稿，从2月6日到2月28日为规程征求意见，到三月份则会发布正式版本，并且到时将启动对市面上车型的测试评价工作。
“中汽研”计划，2018年全年将测评25款以上量产车型，评测结果将会通过i-VISTA的官方网站发布。
考虑到各整车企业搭载ADAS功能的差异性，中国智能汽车指数首先对自适应巡航（ACC）、自动紧急制动（AEB）、车道偏离预警（LDW）、盲区监测（BSD）、自动泊车辅助（APS）共五大系统进行单独评价，再逐步过渡到对ADAS产品进行整体评价，未来将根据L2、L3、L4、L5等自动驾驶技术的实际量产情况对评价系统进行动态的更新。
在维度方面，ADAS只进行安全和体验两个维度的评价；L2和L3自动驾驶安全进行安全、体验和能耗三个维度的评价；L4和L5自动驾驶进行安全、体验、能耗和效率四个维度的评价。
车道偏离预警系统的研究
关键 词： 车道偏 离 预 警系统 ； 组成； 原理 ； 发展 趋 势
１ 车道偏 离预 警系 统基 本组 成 与工作 原理
于车辆在 隆声带上行驶时发 出的隆隆作响的声音来提醒驾驶员
目 前， Ａ ｕ ｔ ￣ｕ ｅ 系统 已经在欧洲 的多种 货车上作 车道偏离预 警系统 （ Ｌ ａ ｎ ｅ ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｗ ａ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ 修正车辆 位置。 为一个选件进行了装备。 简称 Ｌ Ｄ Ｗ Ｓ ） 。 车道偏离预警 系统主要 由Ｈ Ｕ Ｄ 抬头显示器 、 摄像
何提 示。
出适当的反应而减 少意外 事ห้องสมุดไป่ตู้的发生 。 该系统在有意 识的车道
制动和没有道 路标识等情况下能 对警告的产生进行了抑 目前， 各厂商所配备 的车道偏离预警 系统均基于视觉 （ 摄 偏离、
像头） 方式 采集数据 的基础上研发， 但它们在雨雪天气或 能见 制 。
． ４ Ｄ Ｓ Ｓ 系统 （ Ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ） 度不 高的路面时， 采集 车道 标识线的准确度会下降。 那么为了解 ３ 该系统 由日本三菱汽车公司于１ ９ ９ ８ 年 提出， 并于１ ９ ９ ９ 年秋 决这个难题 ， 聪明的技 术工程师开发了红外线传感器 的采 集方
． ２基于Ｄ Ｓ Ｐ 技术的嵌入式车道偏离报警系统 机、 两个立体音箱、 一个小显示设备和控制单元等组成 。 该系统 ４ 该 系统 由东南大学开发， 是基于单 目视觉 的前视 系统 ， 由 工作原理是通 过实时监 测本 车在 当前车道中的位置 ， 计算本车
头、 控制 器 以及传感器 组 成 ， 当车道偏 离系统 开启 时， 摄像 头 （ 一般 安置在车身侧面或后视镜位 置 ） 会 时刻采 集行驶车道的
１ 车道偏 离预 警系 统基 本组 成 与工作 原理
于车辆在 隆声带上行驶时发 出的隆隆作响的声音来提醒驾驶员
目 前， Ａ ｕ ｔ ￣ｕ ｅ 系统 已经在欧洲 的多种 货车上作 车道偏离预 警系统 （ Ｌ ａ ｎ ｅ ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｗ ａ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ 修正车辆 位置。 为一个选件进行了装备。 简称 Ｌ Ｄ Ｗ Ｓ ） 。 车道偏离预警 系统主要 由Ｈ Ｕ Ｄ 抬头显示器 、 摄像
何提 示。
出适当的反应而减 少意外 事ห้องสมุดไป่ตู้的发生 。 该系统在有意 识的车道
制动和没有道 路标识等情况下能 对警告的产生进行了抑 目前， 各厂商所配备 的车道偏离预警 系统均基于视觉 （ 摄 偏离、
像头） 方式 采集数据 的基础上研发， 但它们在雨雪天气或 能见 制 。
． ４ Ｄ Ｓ Ｓ 系统 （ Ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ） 度不 高的路面时， 采集 车道 标识线的准确度会下降。 那么为了解 ３ 该系统 由日本三菱汽车公司于１ ９ ９ ８ 年 提出， 并于１ ９ ９ ９ 年秋 决这个难题 ， 聪明的技 术工程师开发了红外线传感器 的采 集方
． ２基于Ｄ Ｓ Ｐ 技术的嵌入式车道偏离报警系统 机、 两个立体音箱、 一个小显示设备和控制单元等组成 。 该系统 ４ 该 系统 由东南大学开发， 是基于单 目视觉 的前视 系统 ， 由 工作原理是通 过实时监 测本 车在 当前车道中的位置 ， 计算本车
头、 控制 器 以及传感器 组 成 ， 当车道偏 离系统 开启 时， 摄像 头 （ 一般 安置在车身侧面或后视镜位 置 ） 会 时刻采 集行驶车道的
车道偏离警示系统
车道偏离警示系统（英文：Lane Departure Warning System，LDWS），是一项汽车驾驶安全辅助系统。
当传感元件侦测到车辆偏离车道时，若驾驶者因精神不济或疏忽而未打下转换车道的方向灯讯号，系统会发出警示讯号以提醒驾驶者返回车道。
历史首次装设车道偏离警示系统是在Nissan Motors 的Infiniti FX 系列和Infiniti M系列，该系列的系统是由Valeo 和Iteris 两车商联合开发，系统的影像传感器是装置在车内照后镜的位置。
2000年，在欧洲是由Iteris 车商为Mercedes Actros 商务车开发使用车道偏离警示系统，现今在全欧洲多数的大型商用车都装有此系统。
后来在2002年，北美的Freightliner卡车才拥有此系统装设。
2007年，日本Mitsubishi Fuso 也随之跟进运用这项系统。
雪铁龙2005年，雪铁龙Citro?n 4 和Citro?n 5 都装设车道偏离警示系统，现今Citro?n 6 也已加装这项系统，Citro?n 的系统是运用装设在前方保险杆上红外线传感器监测路面上车道标志，发生车辆偏离车道时，以振动座椅的方式提醒驾驶返回车道。
Infiniti2008年，Infiniti车系将装设预防车道偏离系统（Lane Departure Prevention，LDP），这系统是运用车身稳定控制系统（ESP）的煞车力控制，协助驾驶将车辆维持在车道内，车道偏离警示系统协同车身稳定控制系统作动时，是以轻柔的煞车力控制，不让驾驶与乘客在乘车感到不适为原则。
Lexus 车商使用多重传感车道保持辅助系统（Multimode Lane Keeping Assist），这系统特点在于使用复数的3D影像传感器，并配合红外线传感器，在物体和影像的多重传感及MCU 运算下，监控车辆保持在车道内。
Lexus LS更提供了视觉警示和控制转向系统使车辆回到车道内。
车道偏离预警系统决策算法开发及实验验证
2021/6/15
13
答辩总结
车道偏离预警系统决策算法开发 提出了利用车辆周边车道线
信息的基于车辆侧向安全性的车道偏离决策算法。
车道偏离预警系统人机交互设计 设计了适用于车道偏离预警
系统的用户界面和完备的预警发布方式，预警信息通过视觉，
听觉和触觉发布。
实车场地实验 1、展开了实车场地实验对车道偏离预警系统
阶段1
目的：
判定出车辆处于
阶段1or阶段2
1
2
上一时刻
目的：
判定车辆的偏离是驾驶员
主动控制偏离or无意识偏离
2021/6/15
当前时刻
识别驾驶意图
阶段2
三个时刻评价指标逐渐减小，
则车辆处于阶段1
三个时刻评价指标逐渐增大，
则车辆处于阶段2
3
下一时刻
Y
转向灯
开启
N
方向盘
角速度>ω
换道\转弯
1、转向灯
2、方向盘角速度
2021/6/15
3
课题的提出
信息获取
偏离决策
y
D1
D2
θ
驾驶意图
TLC模型
Nobuyuki Kuge
V
x
车辆前方60m内
国内外研究现状
D1
TLC
vy
D2
TLC
v sin
TLC车辆将跨越车道线的时间
南京航空航天大学 上海交通大学中国专利
TLC模型
纵轴线与车道线夹角
1、方向盘角度
2、方向盘角速度
5
决策算法开发
开始
计算评价指标
初始化
读取CAN总线
报警
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车道偏离预警系统(LDW)研究报告记录————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：车道偏离预警系统（LDW）研究报告摘要：为了积极应对由车道偏离引发的交通安全事故，车道偏离预警系统被广泛应用于现代汽车。
报告从车道偏离倒是事故的严重性和车道偏离预警的重要性出发，阐述了车道偏离预警系统的背景和意义。
报告主要根据检测车辆横向位置分类，回顾了基于道路基础构造和车辆的车道偏离的警告系统，并简要介绍了相关成熟产品。
报告回顾了车道偏离预警系统的四类警告标准，包括：CCP标准、FOD标准、TLC标准和KBIRS标准。
报告介绍了以ISO 17361:2007和FMCSA-MCRR-05-005为主的两种车道偏离预警系统标准。
通过实例，按道路图像预处理、车道检测、车道线检测和车道偏离检测介绍了车道偏离预警系统的实现。
最后，报告对车道偏离预警系统进行了回顾和展望。
关键词：交通安全；车道偏离；预警系统；车道检测；车道线检测Research on lane departure warning system (LDW) Abstract: In order to respond to the traffic accidents caused by lane departure actively, lane departure warning system (LDW) are widely used in modern cars. The background and significance of LDW was explained from the serious of the lane departure causing accidents and the importance of LDW. The system based on road infrastructure construction and vehicles’lane departure was recalled, which was mainly based on the classification of detected vehicles’lateral position, and the relevant mature products was described briefly. The warning criteria of four lane departure warning systems including CCP standard, FOD standard, TLC standard KBIRS standard was reviewed. Two LDW standards including ISO 17361:2007 and FMCSA-MCRR-05-005 were introduced. The released of LDW was introduced in order by road image preprocessing, lane detection, lane marking detection and lane departure detection according example. Finally, LDW was reviewed and discussed. Keywords: traffic safety; lane departure; warming system; lane detection; lane marking detection目录1 车道偏离预警系统的背景和意义 (1)1.1车道偏离导致事故的严重性 (1)1.2车道偏离预警的重要性 (1)1.3车道偏离预警系统的定义 (1)2 车道偏离预警系统的分类 (2)2.1根据检测车辆横向位置分类 (2)2.1.1基于道路基础构造的车道偏离警告系统 (2)2.1.2基于车辆的车道偏离警告系统 (2)3 车道偏离警告系统采用的警告标准 (5)3.1 CCP标准 (5)3.2 FOD标准 (6)3.3 TLC标准 (6)3.4 KBIRS标准 (8)4 LDW系统的安全标准 (9)5.车道偏离预警系统的实现（实例） (12)5.1道路图像预处理 (12)5.1.1路面坐标与图像坐标的转换 (12)5.1.2道路图像的灰度化 (14)5.1.3道路图像的滤波增强 (15)5.2车道检测 (15)5.2.1车道检测范围 (15)5.2.2感兴趣区域(ROI, region of interest) (16)5.3车道线检测 (17)5.3.1卷积法[4] (17)5.3.2Lucas-Kanade (L-K)光流法 (18)5.3.3车道线追踪（Kalman滤波法） (20)5.4车道偏离检测 (20)5.4.1根据标准预警 (20)5.4.2基于时空机理的车道偏离预警 (22)5.5测试和结果 (25)4.4.1硬件设备 (25)4.4.2测试数据 (26)4.4.3测试过程和结果 (26)4.4.4鲁棒性介绍 (29)6展望 (31)参考文献 (32)1 车道偏离预警系统的背景和意义1.1车道偏离导致事故的严重性据统计, 每年世界范围内的公路交通事故中大约有1000万人员受伤, 其中重伤约300万人, 死亡40万人, 这些事故直接造成的经济损失约占世界GDP的13%。
根据( 美国) 联邦公路局的估计，美国2002年所有致命的交通事故中44%是跟车道偏离有关的, 同时车道偏离也被看成车辆侧翻事故的主要原因。
根据美国交通部门的报告指出，接近50% 事故与汽车无意识的偏离车道是有关的。
1.2车道偏离预警的重要性车道偏离警告系统经研究发现利用能检测车辆运行时的横向位置的系统将防止大约53%的单车偏离车道事故。
根据Federal Highway Administration（FHA）的研究表明，车道偏离预警系统可以避免30-70%的车道偏离交通事故的发生。
因此，车道偏离预警系统的研究对提高道路交通安全，减少交通事故引发的人员伤亡和经济损失意义重大。
研究表明，驾驶员的反应时间如果能提0.5s，就可以避免至少60%的追尾撞车事故，50%的交叉相撞事故及30%的迎面相撞事故。
正是基于这些原因，车道偏离预警系统的研究逐渐成为社会上的一大热点[1]。
1.3车道偏离预警系统的定义车道偏离预警系统（Lane Departure Warning System，LDWS）是车辆辅助驾驶系统中的重要组成部分，根据前方道路环境和本车位置关系，判断车辆偏离车道的行为并对驾驶员进行及时提醒，从而防止由于驾驶员疏忽造成的车道偏离事故的发生。
车道偏离预警系统是一种汽车驾驶安全辅助系统，该系统旨在帮助驾驶员避免或者减少车道偏离事故。
它通过传感器获取前方道路信息，结合车辆自身的行驶状态以及预警时间等相关参数，判断汽车是否有偏离当前所处车道的趋势。
如果车辆即将发生偏离，并且在驾驶员没有打转向灯的情况下，则通过视觉、听觉或触觉的方式向驾驶员发出警报。
车道偏离预警系统一般包括三部分：环境感知、偏离决策以及预警发布。
[2]2 车道偏离预警系统的分类[3]2.1根据检测车辆横向位置分类绝大部分的车道偏离警告系统都将车辆在车道内的横向位置作为计算警告发生与否的一个基础。
这些检测车辆横向位置的系统基本上可以分为两类: 基于道路基础构造系统以及基于车辆的车道偏离警告系统。
2.1.1基于道路基础构造的车道偏离警告系统该类系统利用道路基础构造来检测车辆横向位置, 需要对现有的道路进行改造。
最典型的改造方式就是使用埋在道路下的铁磁体标记( 通常为磁铁或电线) , 车辆传感器检测这些铁磁信号并利用信号的强度计算车辆在车道中的横向位置。
这种方法对车辆横向位置的估计精度能达到几个厘米, 但这种方法最大的缺陷就是道路改造耗资巨大。
2.1.2基于车辆的车道偏离警告系统该类系统主要是利用机器视觉或红外传感器检测车道标识的位置, 按照传感器的安装方式可分为俯视系统和前视系统。
1.俯视系统：俯视系统的优势是在结构化道路上效率高并简单易行，有可能取得更高的定位精度；不利的因素就是只能在结构化道路上使用( 必须存在道路标识, 且道路标识能被有效识别) 。
在基于车辆的俯视系统中，最具代表性的为AURORA系统。
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。
该系统由带广角镜头的彩色摄像机、数字转换器和一个便携SunSparc工作站等组成。
该系统通过安装在车辆一侧, 视野大约为115~ 116m区域的俯视彩色摄像机检测车辆旁边的车道标识, 通过数字转换器采集摄像机的视频输出并在一个便携SunSparc工作站上进行处理，处理速度为60Hz。
AURORA系统的处理算法主要由基于视觉的车道标识识别与跟踪、车辆横向位置估计、车道偏离警告3部分组成。
系统对每帧图像进行单纯的线扫描, 利用1个可调的二次标准化模板相关技术对车道标识进行识别, 在标识跟踪时采取先搜索前面探测到的车道标识附近区域，假如在该区域没有搜索到车道标识，系统将进行整个扫描线搜索。
当系统定位出车道标识后, 将计算出车辆的横向位置, 即车辆中心与车道中心距离。
然后, 采用一种合适的警告触发准则, 使该系统与驾驶员相互作用防止车道偏离的发生。
俯视统的优点是方法简单易行，在高速路等结构化道路上执行效率较高，容易获得较高的定位精度；但其缺点是应用范围有限，只适用于存在清晰标识的结构化道路。
2.前视系统：前视系统可以利用更多的道路信息, 在没有道路标识的道路上也可以使用。
其不利因素就是用来定位车辆横向位置的一些图像特征点可能被其他车辆或行人干扰。
这种系统目前应用较为广泛, 其中具有代表性的有: AutoVue系统、AWSTM 系统、DSS系统、ALVINN系统和SCARF系统等。
( 1) AutoVue系统：由德国的DaimlerChrysler公司和美国的Iteris公司联合开发, 2000年6月首次实际应用。
目前, AutoVue系统已经在欧洲的多种货车上作为一个选件进行了装备, 美国正大力推广该系统, 以减少车辆车道偏离事故的发生。
AutoVue系统结构紧凑, 主要由一个安装在汽车内挡风玻璃后部的摄像机、道路标识线识别跟踪软件、2个立体音箱, 1个小显示设备和控制单元等组成。
通过摄像机实时监测本车在当前车道中的位置, 计算本车到车道标识线距离, 然后与设定的报警距离相比较, 判断是否进行预警。
当检测到将要发生车道偏离时, 它将发出一种类似于车辆在隆声带上行驶时发出的隆隆作响的声音来提醒驾驶员修正车辆位置。