汽车离道报警完整结构设计

第一部分：设计概述

安全辅助驾驶(Safety Driving Assist，简称SDA)是当前国际智能交通系统研究的重要内容，它主要解决交通安全的问题，对于困扰运输领域的交通堵塞及环境污染两个问题也有缓解作用。基于此，世界上很多国家都在加强车辆安全辅助驾驶技术领域的研究。关于安全辅助驾驶技术的研究主要集中在车道偏离预警，前方障碍物探测，以及驾驶员状态监测等方面。近20年来，车道偏离预警系统作为安全辅助驾驶研究领域的一个组成部分，已经受到越来越多的关注，很多国家都投入大量的人力、物力和财力进行系统研发。



车道偏离预警系统研究背景：

车道偏离报警系统( Lane Departure Warning System, 简称LDWS)是指汽车在高速行驶的过程中,在驾驶员没有示意车辆变道的情况下,车辆偏离了正常行驶的车道时, 利用报警方式提醒驾驶员修正车辆方向的汽车主动安全装置。车道偏离报警系统将会是继安全带、安全气囊后,在汽车内安装的又一项安全装置。在美国,1994 年由于车道偏离引起的伤亡事故占所有车辆伤亡事故的37.0%, 2000 年为42.0%, 2001 年则上升到43.0%, 平均每年上升0.75 个百分点。车道偏离报警系统在车辆偏离车道线时, 可以向驾驶员发出警示信号, 提示驾驶员修正车辆的方向, 提醒驾驶员集中注意力。有研究表明,车道偏离报警系统可以减少至少24%的车道偏离伤亡事故。世界上一些国家已经成功研制出一些各具特色的车道偏离报警系统, 如Auto Vue 系统、AWSTM系统、DSS 系统、SCARF 系统和ALVINN 系统等。在我国,车道偏离报警方面的研究起步较晚,还没有相关的产品问世, 只有吉林大学的汽车动态模拟国家重点实验室、东南大学仪器科学与工程学院进行了一些探索性的研究。经过探索性的研究表明, 基于视觉的车道偏离报警系统是一种切实可行的方案。



MicroBlaze嵌入式软核是一个被Xilinx公司优化过的可以嵌入在FPGA中的RISC处理器软核，具有运行速度快、占用资源少、可配置性强等优点，广泛应用于通信、军事、高端消费市场等领域。Xilinx公司的MicroBlaze 32位软处理器核是支持CoreConnect总线的标准外设集合。MicroBlaze处理器运行在150MHz时钟下，可提供125 D-MIPS的性能，非常适合设计针对网络、电信、数据通信和消费市场的复杂嵌入式系统。



设计摘要：

本课题是以Xilinx公司FPGA开发板上的MicroBlaze微处理器IP核为核心，和其它外设一起，针对于行驶在高速公路或者城市道路上的司机，设计出了汽车离道报警系统。该系统图像采集子系统、FPGA开发板和其他设备组成。图像采集子系统能实时地采集路面实况数据，数据进入系统后，它被实时地变换成可处理的格式，在处理器内部，首先进行预处理，过滤掉图像捕获期间混入的噪声，然后探测车辆相对于车行道标志线的位置。道路图像的输入信息流被变换为一系列画出道路表面轮廓的线条。在数据字段内寻找边缘就能发现车道标志线。这些边缘事实上形成了车辆向前行驶应保持的边界。处理器则要时刻跟踪这些标志线，以确定行车路线是否正常。一旦发现车辆无意间偏离车行道，处理器作出判断后输出一个信号驱动报警电路，让驾驶员立即纠正行车路线。报警电路采用蜂鸣器放出警告声音。

汽车离道报警完整结构设计