基于信息融合的汽车前向避撞测距技术研究

摘要

随着汽车的普及，它给人们带来了极大便利，但是同时其危害的一面也逐渐显现，交通事故频繁发生，这引起了社会的普遍关注，而人们对于汽车安全性的要求也越来越高，因此，汽车如何更加安全的行驶的研究就有了极其重要的意义，通过对国内外现状以及避撞技术的研究，本文设计了一种基于信息融合的汽车前向避撞测距系统。
　　首先，本文对单目视觉实时图像采集模块进行了设计。建立交叉编译环境，在对嵌入式Linux系统进行定制后，移植系统到ARM9开发板中，同时利用V4L2视频驱动接口来编写UVC摄像头的图像数据采集程序，然后对mjpg-steamer软件进行二次开发后将其移植到嵌入式Linux系统中，使其可以从视频输入组件中获得视频数据并输出到网络中，并通过网络发送至上位机，完成视频数据的传输；
　　其次，对激光测距模块进行设计。对激光测距模块进行了软硬件设计，硬件设计主要是电路原理图的绘制，PCB的设计，印刷，焊接以及调试；而软件设计主要是利用飞思卡尔公司的Codewarrior软件进行串口通信程序的编写，完成激光测距传感器数据的采集和向上位机的发送；
　　再次，设计激光测距数据和视觉测距数据的融合算法。基于经典卡尔曼滤波的思想，根据视觉测距模型建立观测方程，根据激光测距模型建立状态方程，建立卡尔曼滤波器完成数据的融合，并对算法进行了实验验证和分析；
　　最后，进行上位机的设计调试以及测距实验。上位机设计利用的是Matlab的GUI编程，在进行了图形界面的设计后，再进行界面的响应函数编程，包括实时图像显示程序设计调试，特征点识别程序设计调试，以及串口通信程序设计调试，并且对嵌入数据融合算法的上位机的综合测距性能模拟车辆实际行驶情景进行了实验并进行了误差分析，实验结果表明数据融合结果较为准确，同时上位机的响应速度也较快，满足系统实时性和准确性的要求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 本章小结

第二章 前向避撞测距系统总述

2.1 测距系统整体构成

2.2 下位机设计与功能分析

2.3 上位机设计与功能分析

2.4 本章小结

第三章 单目实时图像采集模块总体设计

3.1 模块整体结构设计

3.2 模块硬件介绍

3.3 模块软件设计

3.4 视频图像采集程序设计

3.5 视频数据传输程序修改和移植

3.6 本章小结

第四章 激光测距模块总体设计

4.1 模块整体方案设计

4.2 模块硬件电路设计

4.2 模块软件设计

4.3 本章小结

第五章 激光测距与视觉测距信息的融合算法设计

5.1 基于卡尔曼滤波的数据融合算法分析

5.2 单目视觉测距系统建模

5.3 基于卡尔曼滤波的数据融合系统设计

5.4 算法仿真分析

5.5 本章小结

第六章 系统测试与实验

6.1上位机设计以及测试

6.2测距实验结果分析

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参与的课题及发表、录用

附录1 串口通信模块原理图