面向汽车主动安全的驾驶行为识别关键技术研究

摘要

通常的汽车安全防御措施都属于被动安全防御，只能减少事故发生带来的伤害和损失。主动安全防御即主动安全性表示汽车避免或减少事故发生的能力，把导致交通事故发生的驾驶员危险驾驶行为扼杀在驾驶意图中。本文提出利用车辆运行状态信号和环境信号以及通过仿真获得的权重关系进行驾驶行为识别，提前判断驾驶行为及意图是否存在危险，并进行相应的预警，为未来新一代汽车主动安全研究奠定基础研究工作。
　　 本文对汽车主动安全技术的基本思想做了详细的阐述，研究主动安全技术所涉及的“人”、“车”、“环境”三方面因素以及它们之间的相互作用关系。强调利用对车辆行驶环境信息的获取来综合考虑驾驶员的多种驾驶行为及意图。讨论了道路交通系统的组成以及人在该系统中的作用与地位，指出人在主动安全分析过程中的重要性。从人的普遍行为模式的三种基本类型入手，讨论了人的一般行为模式。对驾驶员这个特殊的职业的特殊行为，也就是驾驶行为，进行了简单的概述和研究。
　　 论文重点研究了摄像机标定技术，并介绍了从车辆状态信号和环境信号的采集到分析的过程。从传感器技术和摄像机标定技术入手，讨论了各种数据的采集方式、图像处理及车道线检测和车辆的占道检测。解决如何获取车辆运行状态数据和环境的数据，经过抽取和分析的数据，为主动安全系统作出决策提供依据。
　　 建立了以人为中心的基于驾驶行为及意图的人—车—环境主动安全系统模型。该模型强调基于驾驶行为及意图，以安全预警、安全操作为基本目标，实现了主动安全防御系统的整体框架研究，使得系统的决策预警信息能够更好的符合“以驾驶员为中心”这个基本出发点，真正实现汽车的主动安全。
　　 最后，通过人工神经网络的的仿真研究，得到了车辆和环境的信号矩阵与判断驾驶行为及意图的状态矩阵之间的权重关系。系统通过该权重关系能够成功识别驾驶员的驾驶行为及意图。针对系统模型，进行了Arm模拟实验平台的设计和实验，实验成功模拟了所研究的主动安全系统对驾驶行为识别和预警功能。

目录

文摘

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2汽车主动安全的基本思想及发展现状

1.2.1主动安全技术的基本思想

1.2.2主动安全技术的国内外发展现状

1.3本文的研究思路及主要内容

1.3.1本文研究思路

1.3.2本文的研究内容

1.4本章小结

第二章 道路交通系统及驾驶行为研究

2.1道路交通系统

2.1.1道路交通系统中人的作用与地位

2.1.2人的主动安全分析

2.2人的一般行为模式

2.3行为模式的基本类型

2.3.1行为的经验模式

2.3.2行为的逻辑模式

2.3.3行为的创造性模式

2.4驾驶行为的研究

2.4.1驾驶行为的环状结构模式

2.4.2驾驶行为信息加工模式

2.4.3驾驶员的危险平衡模式

2.4.4驾驶员危险回避模式

2.5本章小结

第三章 车辆及环境信息的数据采集与分析

3.1概述

3.1.1汽车传感器技术

3.1.2车辆状态信息采集系统设计

3.1.3车辆状态信息特征的抽取

3.2摄像机标定技术研究

3.2.1摄像机标定概述

3.2.2传统的摄像机标定方法

3.2.3摄像机标定原理

3.2.4基于Matlab标定工具箱的摄像机标定

3.3图像处理及车道线检测

3.3.1道路线图像预处理与分割

3.3.2 sobel算子边缘检测

3.3.3道路图像阈值分割

3.3.4道路的直线模型及检测

3.4占道检测

3.4.1概述

3.4.2占道驾驶行为检测

3.5本章小结

第四章 驾驶行为及意图模型研究

4.1模型概述

4.2建模活动与方法

4.2.1建模活动与模型分类

4.2.2建模方法

4.3基于驾驶行为及意图的人—车—环境模型

4.3.1驾驶员—汽车模型

4.3.2驾驶员的行为及意图形成模式

4.3.3基于驾驶行为及意图的人—车—环境模型

4.4本章小结

第五章 驾驶行为及意图的识别

5.1典型的驾驶行为及意图

5.2信号矩阵和状态矩阵分析

5.3基于人工神经网络的驾驶状态研究

5.3.1人工神经网络及其应用

5.3.2基于BP神经网络的权重关系实现

5.4驾驶行为及意图模拟平台的设计

5.4.1平台的软硬件环境配置

5.4.2实验结果

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文