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(jì)，中國(guó)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(wàn)人。中國(guó)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(jī)素質(zhì)等方面可以改善外，能否運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)協(xié)助減少交通事故發(fā)生率，這一直是我國(guó)科學(xué)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(lǐng)域的運(yùn)用也得到了開發(fā)。智能交通技術(shù)在預(yù)防交通事故方面的具體運(yùn)用交通事故預(yù)防技術(shù)車道偏離預(yù)警車輛防撞車內(nèi)車載機(jī)器視覺安全技術(shù)GO車道偏離預(yù)警系統(tǒng)簡(jiǎn)介 根據(jù)（美國(guó)）國(guó)家公路交通

2、安全管理局的定義，車輛偏離預(yù)警系統(tǒng)（LDWS-Lane Departing Warning System）是一種通過報(bào)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(jī)器視覺的車道偏離預(yù)警車道偏離識(shí)別方法 國(guó)外車道偏離預(yù)警系統(tǒng)國(guó)外車道偏離預(yù)警系統(tǒng)1，AURORA系統(tǒng)系統(tǒng)由美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人學(xué)院于由美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人學(xué)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(guó)艾克萊斯勒公司與美國(guó)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(shè)在荷蘭的由總部設(shè)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(yīng)用于模型車上。年秋季應(yīng)用于模型車上。 國(guó)內(nèi)外車道偏離預(yù)警的實(shí)際運(yùn)用back車輛防撞系統(tǒng) 汽車自動(dòng)防撞系統(tǒng)（汽車自動(dòng)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(dòng)發(fā)現(xiàn)可能與汽車發(fā)生碰撞的車輛、夠自動(dòng)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(bào)或同

4、時(shí)行人、或其他障礙物體，發(fā)出警報(bào)或同時(shí)采取制動(dòng)或規(guī)避等措施，以避免碰撞的發(fā)采取制動(dòng)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(gè)部分汽車防撞系統(tǒng)的三個(gè)部分 （1）信號(hào)采集系統(tǒng)：采用雷達(dá)、激光、聲納等技術(shù)自動(dòng)測(cè)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(jì)算機(jī)芯片對(duì)兩車距離以及兩車的瞬時(shí)相對(duì)速度進(jìn)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(huì)發(fā)出指令； （3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：負(fù)責(zé)實(shí)施數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)來(lái)的指令，發(fā)出警報(bào)，提醒司機(jī)剎車，如司機(jī)沒有執(zhí)行指令，執(zhí)行機(jī)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(dòng)剎車、鎖止安全帶等；系統(tǒng)工作原理 在正

5、常行駛時(shí)，系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)。當(dāng)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(shí)，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(dòng)，則該系統(tǒng)便會(huì)啟動(dòng)緊急制動(dòng)裝置，與此同時(shí)啟動(dòng)MSB系統(tǒng)（電動(dòng)安全帶系統(tǒng)），將安全帶自動(dòng)瞬間拉緊鎖止，保護(hù)乘員，以免發(fā)生追尾事故。在此過程中，當(dāng)駕駛員采取制動(dòng)措施后，系統(tǒng)的制動(dòng)將轉(zhuǎn)化為輔助制動(dòng)。車輛防撞系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用 國(guó)際上如德國(guó)、日本、美國(guó)等先進(jìn)的汽車生產(chǎn)國(guó)，在十年前已經(jīng)開始了主動(dòng)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(gè)測(cè)距儀和一個(gè)影像系統(tǒng)，能夠測(cè)出安全

6、距離，如果發(fā)現(xiàn)車前有障礙物，計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)引發(fā)剎車裝置。這個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)是： （1）能夠自動(dòng)測(cè)出前方障礙物的速度和距離； （2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)啟動(dòng)剎車裝置，自動(dòng)關(guān)閉車的側(cè)窗、天窗，自動(dòng)調(diào)整座椅位置。當(dāng)乘客遭受撞擊時(shí)，最大限度受到氣囊的保護(hù)； （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(dòng)剎車或者自動(dòng)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(diǎn)：不能防止誤操作，如你要超車，車的自動(dòng)防撞器測(cè)出兩車的間距小于安全距離，自動(dòng)防撞器就要自動(dòng)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(jī)剎車，但是沒有介紹沃爾沃公司的防撞器能不能自動(dòng)剎車，能不能自動(dòng)關(guān)閉天窗。 back車內(nèi)車載機(jī)器視覺安全技術(shù) 車輛內(nèi)部信息的機(jī)器視覺輔助駕駛技術(shù)是通過車載的視像機(jī)判別駕駛員的狀態(tài)，位置等信息，實(shí)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(cè)等。目前車內(nèi)車載機(jī)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(cè)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(duì)高度上，保證提供一個(gè)對(duì)路面和周圍車道的無(wú)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(cè)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(jī)將座椅自動(dòng)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(jī)自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)向盤、踏板、中央控制臺(tái)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(yīng)用，如沃爾沃視線調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由位于風(fēng)窗上飾板內(nèi)的一個(gè)視頻攝像機(jī)掃描駕駛員的座椅區(qū)域以查找一個(gè)代表駕駛員臉部的模式，進(jìn)而對(duì)駕駛員臉部進(jìn)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(shí)所需要的時(shí)間不到1s。疲勞與分神檢測(cè) 由于疲勞駕駛是重大交通事故主要原因，國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)紛紛開展該領(lǐng)域的研究。疲勞的與清醒的駕駛相比，較有特異性的指標(biāo)是：方向盤的微調(diào)，頭部前傾，眼瞼的眨動(dòng)、甚至閉合。在目前駕駛

9、疲勞檢監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究中，多采用車載機(jī)器視覺系統(tǒng)監(jiān)測(cè)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(xiàng)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(shí)時(shí)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(dāng)駕駛員處于疲勞狀態(tài)時(shí)，通過聲音、光線、振動(dòng)等刺激駕駛員，使其恢復(fù)清醒狀態(tài)。通過自行開發(fā)的專用照相機(jī)、腦電圖儀和其他儀器來(lái)精確測(cè)量頭部運(yùn)動(dòng)、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(shí)間在 0.120.13 s 之間，駕駛時(shí)若眼睛閉合時(shí)間達(dá)到 0.15s 就很容易發(fā)生交通事故。

10、在國(guó)內(nèi)，也有多家研究單位開展駕駛疲勞的研究，利用機(jī)器視覺的方法對(duì)駕駛員的眼睛特征進(jìn)行實(shí)時(shí)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(guó)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(cè)系統(tǒng)，通過聲音或光信號(hào)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(cè)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(dòng)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(cè)量駕駛員駕駛時(shí)方向盤的運(yùn)動(dòng)參數(shù)來(lái)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(yùn)用

11、緊急事件快速反應(yīng)系統(tǒng) 緊急事件的快速反應(yīng)就是進(jìn)行協(xié)調(diào)各相關(guān)機(jī)構(gòu) ,管理相應(yīng)人員和設(shè)備進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)和信息發(fā)布等一系列活動(dòng)的總和 。 緊急事件快速反應(yīng)系統(tǒng)資源 建立緊急事件快速反應(yīng)系統(tǒng)的目的就是以最快的速度、用最短的時(shí)間排除事故。針對(duì)緊急事件造成的后果,應(yīng)考慮配置兩方面的快速反應(yīng)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(shè)緊急救援中心、消防中心、醫(yī)療急救中心和危險(xiǎn)品處理中心;公共安全負(fù)責(zé)部門則包括公安部門、消防部門、急救中心和抗震減災(zāi)部門。 2) 相關(guān)資源。包括道路監(jiān)控設(shè)備,負(fù)責(zé)監(jiān)控指揮救援工作全過程;交通巡邏車,負(fù)責(zé)巡視交通狀況,事故報(bào)警,并及時(shí)處理一些輕度事故;牽引設(shè)備,

12、負(fù)責(zé)清除事故現(xiàn)場(chǎng)車輛;路政設(shè)備,負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)維修道路設(shè)施。緊急事件快速反應(yīng)信息采集方式 建立一個(gè)點(diǎn) 、線、 面相結(jié)合的道路交通緊急事件信息搜集網(wǎng) ,及時(shí)發(fā)現(xiàn)緊急事件現(xiàn)場(chǎng)和加快信息的傳遞 。具體方式如下 :1) 基于檢測(cè)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(shí)間與緊急事件的響應(yīng)時(shí)間成指數(shù)關(guān)系 ,所以及時(shí)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(cè)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(shí)間 ,取決于緊急電話的設(shè)

13、置密度和巡邏頻率 ,一般情況下缺乏及時(shí)性 。3) 基于 AIDS 的緊急事件信息采集 。交通狀態(tài)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng) (Automatic Incident Detective System , AIDS) 是運(yùn)用圖像處理技術(shù) ,自動(dòng)地檢測(cè)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(shí)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(diǎn)的異常交通信息采集 ,還需借助上述 (1) 、(2) 手段來(lái)實(shí)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(shè)于路上的通信接收與發(fā)射 裝置 ,實(shí)現(xiàn)行駛中的車輛與管理中心的通信 。當(dāng)車輛遇有險(xiǎn)情時(shí) ,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(yīng)系統(tǒng) 緊急事件快速反應(yīng)系統(tǒng)主要用于提高對(duì)緊急交通事件的報(bào)告和反應(yīng)能力 ,改善應(yīng)急反應(yīng)的資源配置 ,避免事故災(zāi)害進(jìn)一步擴(kuò)大 。緊急事件快速反應(yīng)系統(tǒng)能夠?qū)o急事件報(bào)警 ,管理人員通過動(dòng)態(tài)信息庫(kù)獲得緊急事件的地點(diǎn)信息 ,在屏幕上標(biāo)識(shí)出事件地點(diǎn)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(hù) 、管理

15、部門的地點(diǎn) ,與事故現(xiàn)場(chǎng)的距離 、到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的路線等 ) 。系統(tǒng)可在一定限制條件下進(jìn)行搜索 ,如按時(shí)間 、距離等為目標(biāo)自動(dòng)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(jī)構(gòu)迅速確認(rèn)緊急交通事故并做出響應(yīng) ,最大限度地減少緊急交通事故對(duì)交通安全的影響 ,及時(shí)組織緊急救援人員和設(shè)備對(duì)交通事故進(jìn)行救援 。 該系統(tǒng)構(gòu)建的一個(gè)目標(biāo)即是能夠達(dá)到各部門快速反應(yīng) 、聯(lián)動(dòng) 、信息實(shí)時(shí)共享的要求 ,能夠通暢信息渠道 ,盡可能提高行動(dòng)速度 ,縮短作業(yè)時(shí)間 。 系統(tǒng)構(gòu)建的另一個(gè)目標(biāo)就是在執(zhí)行緊急事件快速反應(yīng)過程中 ,控制中心通過系統(tǒng)全程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng) ,動(dòng)態(tài)調(diào)整快速反應(yīng)方案 ,

16、指揮快速反應(yīng)行動(dòng) ,最大可能地完成時(shí)間指標(biāo)最優(yōu)的方案 。NoImage事故確認(rèn)定位子系統(tǒng) 事故的確認(rèn)以及準(zhǔn)確定位對(duì)于緊急事件的快速反應(yīng)是首要前提 。一般情況下 ,發(fā)生緊急事件時(shí) ,求助電話多來(lái)自手機(jī) 、路邊設(shè)置的緊急電話 、巡邏車 ,其中 ,手機(jī)報(bào)警占總量的 1/ 3 左右 。手機(jī)報(bào)警的優(yōu)勢(shì)是明顯的 ,人們可以通過手機(jī)的 GPRS ( 通用分組無(wú)線服務(wù) , General Packet Radio Service) 系統(tǒng)對(duì)事故地點(diǎn)進(jìn)行定位 ,也可以通過車載設(shè)備進(jìn)行定位 ,但人們更多的還是要依靠各種的信號(hào)采集設(shè)備 。根據(jù)報(bào)警電話、電子地圖 、 系統(tǒng)來(lái)對(duì)事故進(jìn)行自動(dòng)定位 ,為準(zhǔn)確實(shí)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(bào)警后 ,系統(tǒng)立即開展工作 ,協(xié)調(diào)各個(gè)職能部門進(jìn)行救助 。對(duì)快速反應(yīng)線路的選擇能保證救援人員以最快捷的方式到達(dá)事故地點(diǎn) ,先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)管理能保證救援工作順利的開展 。1) 快速反應(yīng)路線選擇 。爭(zhēng)取時(shí)間是急救行動(dòng)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(hù)人員與設(shè)備是否能及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng) 。爭(zhēng)取時(shí)間不僅能緩解事故的嚴(yán)重程度 ,及時(shí)護(hù)理傷員 ,還能盡快地使事故現(xiàn)場(chǎng)的交通恢復(fù)控制 。在急救行動(dòng)開始之前 ,獲取盡可能多的信息 ,如事故地點(diǎn)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(shè)施以及其他現(xiàn)場(chǎng)與急救途中可用的設(shè)備等 ,將為成功

18、的施救提供極大的方便 。2) 現(xiàn)場(chǎng)管理信息系統(tǒng) ?，F(xiàn)場(chǎng)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(yán)重的交通事故常常要求許多部門共同參與處理 。救護(hù)人員 、消防人員 、警察以及司法人員同時(shí)參與事故處理 ,提供救護(hù) 、交通疏導(dǎo) 、清理現(xiàn)場(chǎng)等服務(wù) 。對(duì)這些 ,事故現(xiàn)場(chǎng)管理有很大幫助 。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn) ,人們已經(jīng)注意到 :救援機(jī)構(gòu)之間相互聯(lián)系的障礙主要來(lái)自于機(jī)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(gè)機(jī)構(gòu)之內(nèi)進(jìn)行 ,而且各部門 ,如警察 、消防 、急救中心 、交通及社會(huì)服務(wù)中心之間都應(yīng)該協(xié)調(diào)工作 ,以期達(dá)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(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查 。事故現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查