视觉导航智能车辆的目标识别精确性与实时性研究

视觉导航智能车辆的目标识别精确性与实时性研究

1）概述

2）视觉路径导航原理

3）识别精确性研究（提高精确性的意义和方法：滤波、自适应阈值等）

4)实时性研究（软硬件方面；软件方面：优化算法、其他处理方法（减小图像处理区域等））

5）总结

1.概述

智能车辆技术

智能车辆（IntelligentVehicle）又称轮式移动机器人，是一个集环境感知、规划决策、自动驾驶等多种功能于一体的综合系统。它致力于提高汽车的安全性、舒适性和提供优良的人车交互界面，是目前各国重点发展的智能交通系统一个重要组成部分，也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力。

智能车辆概述

智能车辆的研究意义

随着经济和社会的迅速发展，交通基础设施的瓶颈制约作用越来越明显。这种制约不仅体现在交通堵塞问题日益突出上，同时还体现在由于交通不畅而造成的环境污染问题及相对落后的道路和先进的车辆对人们的生命、财产所形成的安全隐患。正因为如此，智能交通系统(IntelligentTransportationSystems,ITS)日益受到欧洲、日本、美国等发达国家的重视并成为研究热点。他们相继启动了各种以智能交通系统为目标的研究与开发项目。如欧洲的PROMETHEUS和DRIVE项目，日本的VICS和ARTS项目，美国的IVHS项目等。各国家各地区研究的项目内容，对智能交通系统的定义不尽相同，各项目的重点也有所不同，但目标都是综合利用新的信息技术、计算机技术、自动化技术、管理技术等，来提高道路和车辆的利用效率，提高安全性，减少污染及阻塞的发生。

ITS一般由两部分组成，即智能道路及交通控制系统和智能车辆系统IVS(IntelligentVehicleSystem)。目前智能道路系统的构筑还处于起步阶段，相应的基础设施建设周期长且投资大，所以发展智能车辆及车辆自主行驶系统，通过提高车辆自身智能的方案是目前实现安全、高效的自主行驶的最佳选择，同时它还可为开发将来在完备的自动高速网络环境中运行的智能车辆奠定基础。

智能车辆作为智能车辆系统的基本组成单元，可以集成如视觉技术、触觉技术、自主控制和决策技术、多智能体技术、智能控制技术、多传感器集成和融合技术等许多最新的智能技术，从而能够完成很多高智能工作。我国也已经把智能车辆列入国家高新技术计划，足以证明政府有关部门对发展智能车辆的高度重视。

智能车辆的应用范围

由于智能车辆具有环境感知、规划决策、自动驾驶等功能，目前已经在以下场合得到了广泛应用。

1．智能交通系统

为解决交通问题，各发达国家在ITS的研究上均投入了大量的人力、物力。自然而然，智能车辆就成为ITS的一个重要的组成部分，得到越来越多的重视。

2．柔性制造系统和柔性装配系统

在计算机集成制造系统中，智能车辆用来运输工件，能够极大的提高生产效率，降低生产成本。

3．军事领域

智能车辆的研究也受到了军方的关注。以智能车辆作为其它智能武器的安装平台，能够实现全天候的自动搜索、攻击动静态目标，能够极大的提高在高新技术战争中的攻击力，减少人员伤亡。

4．应用于其它特殊环境

智能车辆在有毒或放射性环境下运输，还可应用于野外探险、消防、救灾等。

智能车辆的研究状况

1．国外研究概况

国外对于智能车辆技术的研究始于20世纪70年代末，最初是军方用做特殊用途的，80年代得到了更深入的研究。进入90年代后，由于与智能交通系统的结合，

开始进入深入、系统、大规模研究阶段。西方各国对智能车辆技术的研究都投入了大量的人力、物力，智能车辆技术也相继取得了突破性的发展，尤其是美、日、欧等发达国家已经抢先一步，在智能车辆安全保障以及安全辅助导航技术取得了许多有价值的研究成果，如自适应巡航控制(AdaptiveCruiseControl,ACC)或智能巡航控制(IntelligentCruiseControl,ICC)系统、防碰撞系统(CollisionAvoidanceSystem,CAS)以及汽车队列(Platoon)等，并产生了明显的社会和经济效益。

比较有代表性的智能车辆有：美国国防高级研究计划局(DARPA)与陆军合作研制的世界上第一台地面自主车辆（ALV），如图5-1所示。它采用高速计算机、三维视觉、先进的传感器和卫星导航等各种当时最新的或正在开发的技术，利用路标识别技术导航，在较平坦的越野环境中，以10千米/小时的速度自主行驶了20千米。美国卡内基·梅隆大学自上世纪80年代以来，先后开发了Navlab系列地面智能车辆。1992年研制的NavlabⅡ自主车在道路上以75千米/小时的速度自主驾驶了3.2千米。德国自80年代初期开始，奔驰公司与位于慕尼黑的联邦国防大学进行合作，已先后研发出VaMoRs和VaMoRs-P两种实验车。法国帕斯卡大学自动化与电子材料科学实验室与法国雪铁龙汽车技术中心合作，研制了Peugeo系统。法国国防部也开发了DARDS自主侦察演示车（如图5-2所示），既可自主驾驶，也可遥控。日本防卫厅技术本部第四研究所也研制了一种多用途自主车，如图5-3所示。它可在崎岖的道路上自主行驶，可用于扫雷，也可作侦察车使用。

图5-1世界上第一台地面自主车辆ALV图5-2法国DARDS自主侦察演示车

图5-3日本多用途自主车图5-4CITAVT-IV自主车

2．国内研究概况

我国是世界上公路交通发展最快的国家之一，汽车保有量迅速增加的同时，交通引发的各种问题尤其是行驶安全问题也日益突出，交通事故特别是恶性交通事故呈不断上升趋势，因此研究开发ITS势在必行，而作为ITS的重要组成部分，智能车辆研究亦显得尤为迫切。但由于起步晚，以及经济条件的制约，我国在智能车辆研究领域与发达国家有一定的差距，目前开展这方面研究工作的单位主要包括一些大学和科研机构，如国防科技大学、清华大学、吉林大学、北京理工大学、中科院沈阳自动化研究所等。