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关键词:智能交通 ARM7 监控系统 电子警察
中图分类号:C913文献标识码: A
1 引言
交通安全问题是一个严峻的社会问题,关系着人民群众生命财产安全。据统计,2012年我国共查处超速行驶9000多万起,因超速行驶造成的事故致7000多人死亡;不按交通信号灯指示通行的违法行为2600多万起,路通事故4.6万起致1.11万人死亡5万余人受伤。在传统的交通监控中,需要投入大量人力、物力,随着经济的发展,城市规模不断扩大,城市机动车辆数量迅速增加,交通监控负荷越来越大。采用智能交通监控系统,能有效减少人力、物力的投入,提升交通监控能力,促进城市交通安全。下面,本文以ARM7为例,就基于ARM7的城市智能交通监控系统设计相关技术进行浅要的探讨。
2 城市智能交通监控系统发展研究
2.1 城市交通监控系统发展历史
早在1858年,英国伦敦就出现了交通信号灯,最初的信号灯以燃煤气为光源,通过机械扳手实现红、蓝光的转换,用以指挥马车通信。1914年,美国开始出现电器启动的红绿黄交通信号灯,该信号灯以红、绿、黄三色圆形投光器组成,红色表示停止、绿色表示通信。1918年,美国研发出可控制的红绿灯,有压力探测器控制模式和扩音器控制模式两种。1968年,联合国在《道路交通和道路标志信号协定》中,对交通信号灯进行了规定,包括绿灯、红灯、黄灯、左右转弯等,同时制定了《道路交通安全法实施条例》,成为交通信号灯的国际标准。交通信号灯的出现,有效的提升了交通流量疏导能力、道路通信能力,在减少交通事故方面起到了重要作用,改善了道路交通状况。不过,随着城市规模的扩大和机动车辆的增加,再加上城市道路构造方面的影响,传统的交通信号灯已经不能满足城市交通控制的需要,急需提升城市智能交通监控水平。
2.2 智能交通监控系统发展现状
智能交通监控系统利用微处理器和传感器等,实现交通智能监控。早在上世纪八十年代,国外就出现了车辆智能导流系统,并迅速投入使用。1991年,美国开始了智能交通监控系统的研发并迅速投入实践应用,成为国际上智能交通监控发展最为迅速的国家。继美国之后,欧洲、日本等也开始了相关方面的研究和应用,目前在交通关系、出行需求、公交运营、电子收费、应急管理、车辆控制、交通安全等方面的研究都取得了极大的发展,并与智能汽车技术产生了紧密的结合。我国在智能交通监控系统的研发上起步较晚,上世纪九十年代以前主要在一些大城市引进国外的交通信号控制系统,九十年代以后国内才进行相关方面的研究,经过二十余年的努力,也取得了一定的进展。
3 基于ARM7的城市智能交通监控系统分析
3.1 主要功能分析
传统的十字路品交通信号灯,主要通过车流量分析,预先设置各方向红绿灯延时,用以进行交通疏通控制。但实际上,车流量的变化具有很强的不确定性,不同路口、不同时段之间的车流量会出现巨大的差异,尤其在城市规模不断扩大、机动车辆迅速增加的情况下,这种不确定性带来的差异越来越为明显。利用ARM7构建城市智能交通监控系统,主要是为了构建出根据车流量实际变化情况进行自智能调整,避免空道占时现象减少车辆滞留时间,并执行违章抓拍等动作。
3.2 ARM7概述
ARM7系列处理器是英国ARM公司设计的主流嵌入式处理器,该处理器采用3级流水线,提供了一系列内核、体系扩展、微处理器、系统芯片应用方案,由于所有产品均采用通用软件体系,因此相同的软件可以在所有的产品上运行。利用ARM7构建城市智能交通监控系统,其精确度取决于芯片内部集成的A/D转换器,仅需少量的电路支持,有较多的寄存器和丰富的资源,并可应用汇编语言和C语言进行编程,具有极高的性价比,能有效提高城市智能交通监控水平,降低系统构建成本。
3.3 系统基本结构
根据本系统基本功能,系统基本结构主要分为电子警察监控系统和交通监控系统两部分。电子警察监控系统负责违章抓拍、肇事记录,并将数据发送至监控中心;交通监控系统主要对车辆滞留进行检测,通过交通高峰低峰状态对交通信号灯的通行时间和禁止时间进行智能调整。
4 系统基本设计综述
4.1 电子警察监控系统设计综述
在本系统中,电子警察安装于交通路口,24小时对违规违章车辆进行监控记录,抓拍违章车辆以图片形式发送至监控中心,监控中心以照片作为处罚依据,利用电子警察替代人工监控,降低人力投入并提高监控覆盖率,提高机动车驾驶员的自觉性,减少交通事故发生概率。电子警察智能监控采用地感线圈和红外线技术实现,以有效博捉违章车辆并进行自动抓拍,记录违章过程。自动抓拍的相片质量,需要保证车辆号码清晰,违章过程记录清晰,以确保抓拍记录结果能作为违章现象和交通事故处理判断的依据。同时,为了满足肇事、违法处理的需求,还可以采用视频拍摄的方式,为交通监控提供更为有力的支撑。因此,系统在设计时需要考虑足够的扩充性、移植性和兼容性,预留扩展接口建设开放式软件平台,以便更好的与其它系统协同工作。
4.2 交通信号控制系统设计
交通信号控制系统包括车辆滞留检测系统和交通信号灯控制系统两个部分。车辆滞留检检测系统对车辆滞留情况进行检测,可采用电感式传感器或红外线传感器进行,利用传感器检测车辆滞留情况。考虑建设成本和可靠性, 采用电感式传感器具有较高的性价比。在车辆滞留检测中,车辆滞留数量的计数是智能控制的关键环节,可采用双传感器的方法,利用ARM7获取传感器发送的脉冲对车辆滞留数量进行计数,以获取准确的车辆滞留数量,避免出现漏检现象。在系统中,设定各时段车辆滞留量预设值,作为系统信号灯控制的标准值,当系统检测到车辆滞留量达到预设值时,即启用车辆信号智能处理程序对车流量进行调整,调整信号灯控制,当路口发生紧急事件时,则程序自动启用紧急信号处理程序,对信号灯进行紧急控制,从而实现路口信号灯的智能控制,避免因固定预设值信号灯控制模式降低交通疏导效率。
【参考文献】
关键词 智能交通 人才培养模式 课程体系
中图分类号:G642 文献标识码:A
1 智能交通行业背景
国家在“交通运输行业智能交通发展战略(2011-2020)”中提出,深入贯彻落实科学发展观,按照加快转变交通运输发展方式、构建“便捷、安全、经济、高效”的综合运输体系、发展现代交通运输业的总体要求,以集成创新、规模应用为重点,着力促进智能交通技术在交通运输领域的有效应用,着力提升智能交通领域的自主创新水平,着力推动智能交通系统产业和市场的发展,满足人民群众对出行安全和便捷要求,使智能交通成为现代交通运输业的重要支撑和交通信息化的先导,并为我国战略性新兴产业提供应用环境和市场。国家在《公路水路交通运输信息化“十二五”发展规划》提出,大力推进交通运输各领域信息化建设,推动信息技术与交通运输管理和服务全面融合,全面提高交通运输智能化、现代化水平。湖北交通根据交通信息化发展趋势,在“十二五”将开展“公路水路安全畅通与应急处置系统”、“公路水路交通出行信息服务系统”、“交通物流公共信息服务系统”、“交通综合管理信息平台”等四项重大工程建设,这需要充实大量的计算机网络、电子政务、办公自动化、智能运输、联网收费、视频监控、信息服务等不同层次的技术力量,尤其需要在一线的高素质技能型人才为各信息系统的建设与管理提供人才保障。
2 行业人才需求调研
通过对相关企业的走访、调研,分析未来几年智能交通行业对人才的需求主要体现在以下三个方面:
2.1 城际智能交通
在城际交通方面,伴随着中国高速公路投资规模的不断扩大,建设里程的不断增加,高速公路管理所需交通工程设施,特别是高速公路的通信、监控和收费系统需求量将不断扩大。高速公路智能交通系统是以信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术和交通工程等技术为基础的综合性、集成化大系统,主要由监控系统、通信系统和收费系统三大部分组成。
到2015年,湖北省高速公路总里程将突破6500公里,力争达到7000公里,根据交通部门的岗位调查和需求预测,湖北“十二五”期间智能交通领域需要从事交通控制与管理、电子不停车收费等方面的高技能人才从业人员在1.3万人以上。
2.2 城市智能交通
智能交通是智慧城市建设的重要组成部分,通过改进地面公交调度和信息服务、出租车综合信息服务、轨道交通换乘信息服务和交通枢纽综合信息服务等,能够帮助出行者选择更好的出行方式,由“盲目”出行转变成“有序”和“可靠”出行。近年来,各地都在不遗余力地推进智能交通的建设,并将它作为发展智慧城市的重要目标。根据武汉市智能交通发展规划预测,湖北“十二五”期间城市智能交通领域需要从事GPS与电子地图制作、城市交通控制与管理等方面的高技能人才从业人员在1万人以上。
2.3 城市轨道交通
按照武汉市轨道交通规划,武汉将有5条地铁连通武汉三镇,23条过江通道穿越两江,到2017年,共7条轨道线建成,总里程超过250公里。根据许多城市发展城市轨道交通的经验,城市轨道交通的建设和发展,将会带来大量的人才需求,除了建设时期需要大量的轨道交通工程建设人员外,随着城市轨道交通的投入运营,每年都会产生大量的运营人员需求,人员需求岗位既涉及行车组织人员,也涉及非行车人员。专家预测,每开通一条地铁线路大约需要各类人才1300人左右,根据武汉市目前的城市轨道七条线路的规划,到2020年,武汉轨道交通人才需求将达到近1.2万人,而60%是一线技术管理和运营管理人才。总之,总长为250公里的武汉轨道交通将能提供10000多个就业岗位。
3 专业技能型人才培养体系基本设想
3.1 人才培养目标定位
根据行业背景及相关企业人才需求调研明确了本专业人才培养目标的定位:本专业主要面向湖北及中部地区,服务交通运输行业,培养具有良好职业道德和敬业精神,掌握必备的文化知识和专业基础理论知识,具备监控系统、收费系统及通信系统的集成与施工、维修维护、系统管理等专业技能,适应高速公路与城市道路信息化系统的施工、维护、管理等岗位工作的高端技能型专门人才。
3.2 “双身份、三循环”人才培养模式的尝试
根据交通信息化建设对人才的需求,以就业为导向,以培养学生的综合职业能力为重点,遵循职业教育规律,突出交通信息化职业教育特色,实施“双身份、三循环”的人才培养模式。即学院和企业共同实施教学过程,学生以“学生+学徒”的双重身份,在学院和企业轮流上课与实训,充分发挥学校和企业两种教育环境、两种教学资源的作用;根据交通安全与控制专业从业人员的实际需要设置课程和实训内容:第一学年学生在校内进行基础文化知识和基础理论知识的学习,中途安排学生到校企合作单位观摩见习,使学生了解未来的工作岗位,之后学生回到学校继续学习;第二学年学生在校内进行系统的专业理论知识学习,中途安排学生到校企合作单位见习,之后学生回到学校继续专业技能的训练;第三学年根据学生的就业意向对学生进行针对性的实习教育,再安排学生到相应校外实习基地进行顶岗实习,之后学生回到学校完成毕业设计及毕业答辩。
3.3 “能力本位”的课程体系的构建
(1)通过职业岗位(群)分析,确定典型工作任务。由交通安全与智能控制专业教师和相关企业行业技术专家和一线技术人员组成专业课程开发设计小组,针对本专业职业岗位(群),采用访谈、问卷、研讨、论证等方式,依据在实际工作中具体工作任务出现的频繁程度、重要性以及所承载的知识与技能,通过岗位(群)分析确定本专业对应的典型工作任务。(2)通过对典型工作任务的归纳、整合,确定行动领域。通过研讨、论证等方式,广泛听取企业行业和学校等各方意见,根据完成典型工作任务所需的能力点不同,将相近工作任务按能力阶次进行归并和分层、分类,归纳出本专业基于能力标准为支点的行动领域。(3)通过对知识和能力结构的解构与重构,实现行动领域向学习领域的转化。由专业教学指导委员会汇集企业行业技术专家、实际生产一线的技术能手、学校专业骨干教师和教学专家,对照职业标准,结合教学资源的整合,根据工作任务的系统性和学生职业能力的形成规律。按照由易到难、循序渐进的原则,同时充分考虑教学的可实施性,以行动为导向,按照实际工作过程组织教学内容,开发出交通安全与智能控制专业主要学习领域。
参考文献
[1] 谭任绩.“3+3大循环”工学结合人才培养模式实践与思考[J].职业教育研究,2012(3).
【关键词】物联网;道路照明;单灯控制;
一、物联网技术概况
物联网是新一代信息技术的重要组成部分,物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网依托三项关键技术即传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术实现大数据云计算。物联网应用于现代化城市照明工程领域的实现方法是依托传感器技术,射频标签技术及嵌入式系统技术实现对路灯的智能管理。
二、物联网照明控制系统的组成
物联网单灯控制技术实现对路灯照明的智能控制,精细控制。该控制系统需要四部分组成:前端传感器、每盏灯杆内的单灯执行终端、各箱变内分布的智能控制器及监控中心的物联网单灯监控软件系统。
(一)前端传感器
道路现场设置天气传感器采集天气数据,设置车辆检测器采集车流量数据,通过照度检测器采集照度数据,通过经纬度检测器监测当地经纬度数据,可将数据上传至前置服务器和数据中心。
(二)单灯执行终端
位于每座灯杆接线室内,由CPU 主板、通讯接口板和信息采集部件等部分组成,执行每座路灯的开停、调光及电气参数的监测。
(三)智能控制器
包含控制芯片、通讯接口板、功率变换控制器等部件,通过电力载波技术、ZigBee无线通信技术、 470/868无线通讯技术实现对全网每一个路灯的开停控制调光控制运行状况监测,智能控制器是物联网智能照明系统的底层设备,也是关键的网关类设备,它主要功能是实现路灯节点的自动组网,接收并存储来自远程计算机系统的照明控制与管理策略,并按策略对所有组网的路灯进行开灯、关灯、调光、电能采集、故障上报等。
(四)物联网单灯监控软件系统
包含计算机系统、无线数传电台和辅助设备等,监控中心与智能控制器之间采用无线通讯的方式连接, 而执行终端与路灯前端控制器之间可以采用有线通讯或扩频电力载波通讯方式连接。运营管理部门可根据实际情况制定路灯控制策略,可综合前端传感器采集的数据,如车流量信息、天气信息、照度信息制定最优化的路灯控制策略,并通过大数据及云计算技术科学分析不同日期不同时间段的交通状况,对所有路段的路灯进行针对性的控制。
智能控制器通过电力载波技术、ZigBee无线通信技术、 470/868无线通讯技术实现对每座路灯的检测及控制。借助强大GPRS/CDMA移动通讯网络,监控中心可根据将车流量、自然光照度等信息,可自动或手动向单灯控制器发送询问或控制指令,完成对任一区域、任一线路、任一灯位的监测和控制,可对每一个终端实现远程控制、远程调光、远程监视、远程实时动态管理四大方面的功能。
物联网智能照明系统可实现自定义各种控制、管理、维护照明策略,以实现节能效益最大化,控制等级安全化,维护工作简单化等动作目标,即可根据天气、车流量、时序、现场环境等数据实现单灯控制、物理回路控制、虚拟回路控制,无极调光,灯故障诊断,灯具寿命管理,节能管理,实现照明管理和节能控制的精细化智能化网络化。
三、物联网智能照明控制技术优势
物联网智能照明控制技术优势体现在三个方面:
(一)采用物联网技术,把每一盏灯纳入监控和管理平台实现全局监管,形成最佳运营维护模式;
(二)通过智能决策,实现基于单灯控制的自动控制、自动节能,使管理精细化、节能数字化,并实现故障预警,实现可视化的定位维护;
(三)通过远程管理和移动管理降低路灯设施的维护难度和成本,达到高效节能的效果,实现“四遥”管理,即:
(1)遥测
在每条照明配出回路上设置电力仪表, 采集相电压、线电压、电流、功率因数等运行参数, 各回路电力仪表通过串口通讯方式与本地PLC 连接, 将各回路运行参数传送至本地PLC。在每个箱式变电站内设置HMI (人机界面) 用以显示本地各照明回路的状态、运行参数及更改本地PLC 的程序和有关照明控制的参数, 从而实现本地控制。在自动运行方式下,由PLC 根据预先设定的照明控制程序控制本箱式变电站内各照明配出回路的合、断。
(2)遥信
通过控制网络可将箱式变电站各照明配出回路开关状态, 电路过电压、过电流故障信息, 通讯网络故障信息发送至园区路灯监控室。
(3)遥视
部分路段设监控摄像头,值班人员在监控室内通过监视器可以了解园区功能性路灯的照明情况, 景观灯具的亮灯效果, 同时可以第一时间发现故障或损坏的灯具, 及时检修,保证道路照明的正常运行。
(4)遥调
在监控室, 值班人员可根据对各路段不同时段车流量和园区整体道路情况的分析, 随时调整各箱式变电站内设备的节电运行参数。
物联网智能控制器引入天文钟控制器及光照度控制器信号,采用光控时控及手控相结合的控制方式,时控根据室外日光照度并通过智能经纬时控仪,根据坐在地区经纬度或不同季节,设定开关灯时间,后半夜时,关闭非机动车道灯具,同时间隔关闭不超过半数的机动车道侧灯具,路灯进入节能运行状态。科学安排时段分时段控制开关灯、调光等任务,实现按需照明,最大限度节省电能。
四、物联网单灯控制技术实现的效益
(一)经济效益:采用本系统后能确保节能率不低于30%,既节约能耗有不影响灯具的正常寿命,节电又省钱。
(二)社会效益:改善城市现代化形象,保证道路交通安全等级,增强城市治安管理的外部环境,是大数据时代市政设施的发展方向。
(三)管理效益:提高了整个城市的路灯管理水平,是工作人员从繁复的巡检工作中解放出来,降低了工作强度和经营管理成本。
(四)环保效益:对城市电网无高频干扰,对市区环境无电磁波污染,符合当今社会环保的发展趋势。
五、结论
物联网单灯控制技术实现了从“面”控制到“点”控制的转变,符合国际上路灯照明节能的最新技术发展趋势,使市政道路照明、城市亮化实现智能管理和节能并举,达到长效管理和节能增效的目的。鉴于当前智慧城市建设日臻成熟,城市建设者及设计人员把握当前道路照明的发展趋势,勇于采用新技术,使我国城市建设水平更上一层楼。
参考文献:
[1] 高杰,张泳.基于流量分析的道路照明节能控制方法研究.自动化博览.2014(01)
关键词: AGS 智能雾区引导系统 边缘标 模块化结构 应用
中图分类号: TN959.2+2 文献标识码: A 文章编号:
1 引言
近年来,随着我国工业的发展,我国已经由农业大国逐渐向工业化城市发展,人们的生活水平提高,现在私家车越来越多,马路越来越宽,城市的尘埃相对来说较多,尤其是在秋冬季节越来越明显,秋冬季节产生的大雾、团雾等异常天气情况,据测算,大雾天气发生交通事故的概率大约是平时的 4 倍,事故后果也严重,往往造成多车连环事故,且封道影响道路使用者的出行。根据 《道路交通安全法》的规定,为了保障通行安全,雾天驾驶机动车在高速公路行驶时,应当降低行驶速度。能见度小于 200m 时: 开启雾灯、近光灯、示廓灯和前后位灯,车速不得超过每小时 60km,与同车道前车保持 100m 以上的距离; 能见度小于100m 时: 开启雾灯、近光灯、示廓灯、前后位灯和危险报警闪光灯,车速不得超过 40km/h,与同车道前车保持 50m 以上的距离; 能见度小于 50m 时: 则交通管理部门对雾区所辐射区域收费站入口实施封道,主线上车辆开启雾灯、近光灯、示廓灯、前后位灯和危险报警闪光灯,车速不得超过每小时 20km,并从最近的出口尽快驶离高速公路,且现状封道方案交通管理部门依据 《交通安全法》并按现场结构物进行判断,存在一定偏差。现有道路雾天诱导设施较为简单,仅采用了主动发光形式的设备,且技术和解决方案比较单一,防范因雾导致道路交通事故的发生是个新的综合性课题,设计主要从以下几个方面综合考虑:( 1) 主动同步发光诱导。( 2) 智能检测控制: 设备根据能见度仪数据智能开启设备。( 3) 通讯数据传输: 能见度仪数据及雾区引导设备开启情况传递至中心。( 4) 数据共享: 结合主线及收费站进口位置可变情报板,能见度数据及封道情况。
随着社会经济的发展,科技的进步,许多实验室中的先进技术已经走出实验室,进入到广发人民群众的生活之中,其中,智能雾区引导系统已经为作为一种平台,应用到人们的交通生活之中。智能雾区引导系统是一种离散安装的分布式智能路侧设备总称,物理平台是边缘标,它是一款针对雾区的道路安全保障设计的智能平台。边缘标内部涵盖了通讯、供电、系统管理、实时控制、状态检测、同步、引导策略等多项综合集成技术,传输技术。
2 智能雾区引导系统的原理
万变不离其宗,只有真正掌握了先进技术的原理,才能将这种先进技术应用到我们的现实生活中,才能更好的为我们的生活所服务,才能使我们的出行更加安全。系统主要利用成雾时的各相关物理变量因素,及雾对光的散射原理,将数据自动传入数据预处理器,预处理器再将处理指令响应至智能边缘诱导标上,将能见度仪数据及雾区引导设备开启情况传递至中心,并在主线及收费站进口位置可变情报板能见度数据及封道情况。设备采用太阳能为动力源,加上储能技术提供动力,采用了多种智能控制方案: 时间控制、价值控制、上位控制。
3智能雾区引导系统的典型特征
每种先进的技术必有其特有的优点和缺点,根据其优点和缺点找到适合于它的应用,才能将这项先进技术最优化的使用出来,最大可能的使它为我们的生活提供方便,智能雾区引导系统的特点是:它一种高度集成的智能路侧设备,其内部包含了针对雾区引导的相关技术和模块。所对应的物理装置是边缘标,边缘标具有模块化结构,可根据应用需求组合成指向清晰的功能性应用系统。特征分析主要具有以下:
3.1 路形显示
显示路形是智能雾区引导系统的特点之一,只有显示路形之后,才可以发挥智能雾区引导系统的其他优势,路形是智能雾区引导系统的基础之一,没办法显示路形,智能雾区引导系统如同没有眼睛的生物在马路上行走。路形显示是沿道路安装主动发光的诱导灯,诱导灯常亮发光或同步闪烁发光,可有效形成主动发光的道路线形诱导以增加夜视道路安全预视距离。
3.2 主动引导:
顾名思义,智能雾区引导系统的主要作用就是引导,引导车辆的前行,相当于是车辆的的眼睛,大雾天气影响人们的视野,很容易因为刹车不及时或者是在十字路口没有看清来往车辆而造成交通事故,给人们的出行到来不便,同时也使家人担惊受怕。在雨、雾、霾、雨夜等环境下,道路背景会变得混沌不清,此时如果使用常亮的诱导灯会被混沌的环境 “淹没”,故在大气通透度下降时,需采用有别于混沌环境的主动引导技术。目前而言获得上述低能见度环境下诱导线形最好的主动引导技术就是同步闪烁主动引导技术,该技术的特征是道路边缘及道路上安装的主动发光引导装置以高精度同步闪烁的方式显示道路线形。由于低能见度并不限于间,所以主动引导中使用的主动发光引导装置需在一定的环境照度下保持与环境的亮度差以凸显主动引导的道路线形。( 3) 防撞提示: 在低能见度环境下有效发现前方车辆的安全预视距离被缩短,尤其是在视线断层区域这种情况是致命的。给每一辆进入提示区域的车辆提供一个随车辆前行动态跟随的 “尾迹”显示带将能够补偿因视线断层而失去的安全预视距离。防撞提示也称尾迹显示技术,它动态检测通过的车辆并点亮后向限定距离内的警示灯,警示灯点亮的数量是参数化固定的 ( 尾迹长度固定) ,并且随车辆前行动态同步点亮与车辆并行及后向固定数量的警示灯,远观就像车辆后面有一个跟随车辆同行的警示灯带。
4 智能雾区引导系统的典型应用
( 1) 沿江、湖等多雾路段
江河湖等水源比较充沛的地方,水汽较大,空气潮湿,很容易形成雾、霾等天气。多雾路段道路轮廓会变得混沌不清,相关静态视线诱导设施失去作用,多雾路段使用 智能雾区引导系统将加强视线诱导的效果,可减少雾天交通事故。
( 2) 小半径弯道
小半径弯道直径较小,留给驾驶员的反应时间较少,视野较窄,不容易看清从对面行驶过来的车辆,而且转弯时的弯度较大,不易刹车,从而造成车祸的发生以及不必要的人员伤亡。小半径曲线段可能影响中分带停车视距,需要驾驶员提高注意力以降低反应时间,而且小半径曲线需要更高的视线诱导效果,以提醒驾驶员加强操控。在小半径曲线段使用 AGS 智能雾区引导系统,能更好的加强视线诱导的效果,提高道路冗错能力。
5 结语
越来越多的先进技术应用走出实验室,应用到我们的日常生活之中个,为我们的生活带来便利的同时,也促进了经济的发展,同时也提高了人们的生活水平和生活质量,是人们的人生和财产安全得到了越来越多的保障,智能雾区系统作为雾霾天气的引导者,是人们在雾霾天气的出行更加的安全可靠,虽然现在智能雾区引导系统还不是很完善,但是相信随着科技的发展,科学投资比例的增多,智能雾区系统将会越来越完善,是人们的安全保障系数逐渐增大。通过阅读参与了智能雾区引导系统研发与应用过程的科研人员的作品,充分了解到该产品具有巨大应用价值。希望通过本文,使更多交通安全从业人员认识和了解 智能雾区引导系统,并通过在典型路段应用,提高道路运行安全水平及减少因封道影响道路使用者出行。
参考文献:
[1] JTG D81 -2006,公路交通安全设施设计规范.
【关键词】中值滤波;边缘检测;图像匹配;PID
1、引言
汽车已成为现代生活中必不可少的交通工具,随着电子信息技术的发展,汽车的性能日臻完善,使人们在生活中体验到了极大的舒适、快捷、方便。然而,随着车辆的迅速增加,道路交通的拥堵日益严重,驾驶的舒适性、安全性都受到了考验。因此,诸如汽车防撞装置、自动驾驶等主动式汽车辅助安全装置,对于减少驾驶员的负担,对于提高交通安全将起到重要作用。智能汽车是应用自动控制、通讯和计算机等信息技术,使车和路高度智能化的系统。它主要控制交通流量,避免交通堵塞,逐步实现高速公路上的自动安全行驶。随着汽车电子控制技术的发展和挑战,开展智能汽车技术研究与开发工作的重要意义,具有极大的现实意义和广阔的应用前景。
2、系统总体设计
智能车基本功能:自动识别基本道路标识、障碍物,智能控制车的行驶姿态、行驶速度,并对行驶过程进行记录分析。依据智能车设计功能要求,系统采用模块化设计,总体框图如图1所示。
本系统采用双摄像头采集道路标识以及障碍物,采集到的图像信息经过滤波除噪、图像增强等预处理,进过边缘提取,图像匹配,对道路标志及障碍物进行分析,控制传动机构控制车行驶方向以及行驶速度,同时记录车行驶方向、速度等信息。
道路标识图像相对比较固定,所以对图像传感器要求务虚苛刻,综合考虑成本、电路设计,我采用了OmmiVision CMOS图像传感器OV7670。
本设计采用双摄像头采集道路标识、障碍物,图像传感器安装位置及坐标系设置如图2所示,其中OwXwYwZw为世界坐标系,OXYZ为智能车坐标系(OXY平面为道路所在平面),OCXCYCZC为以两摄像头连线中点为原点的坐标系,O1X1Y1Z1为右侧摄像头坐标系,O2X2Y2Z2为左侧摄像头坐标系,O1、O2分别为两个摄像头在OXYZ坐标下的坐标,α为摄像头与Z轴夹角[1]。
3、图像处理
3.1 图像预处理
摄像头采集到的图像中含有较多噪声,以及摄像头镜头污浊的痕迹,但这些噪声与道路标识图像元素结构差异较大,还是很容易采用一般除噪方法还原出一幅清晰便于后续图像分析的图像。
道路标识结构元素为标准化图像,只需要了解它们的轮廓细节,对于其他细节忽略更佳,对于障碍物亦是,所以选择了中值滤波的方法除去不必要的噪声信号。中值滤波主要是让与周围像素灰度值的差比较大的像素改取与周围像素值接近的值,可以消除孤立的噪声点,还能防止边缘模糊。
随着日照等因素的影响,道路标识与背景的区分度有所变化,这对后续图像处理采用同一方法与结构参数不利,因此我们采用了图像增强的技术适当调整图像灰度,减小对后续处理的影响,其中图像增强时采用的阈值由硬件的环境光线传感器得到。
3.2 边缘提取
图像预处理后就要进行图像分析中最重要的一步了,边缘提取。基于道路标识图与背景对比对高、水平变化缓慢、形状规则,我们选择了Sobel算子进行边缘检测。Sobel边缘检测算子是先做成加权平均,再微分,然后求梯度。Sobel算子能很好的提取出道路标识边缘轮廓线,同时忽略了一些不必要的细节[2,3]。
3.3 道路标识识别与匹配
经过边缘检测后,可以得到一副边缘信息比较明晰的图像,接下来就需要识别图像中的标准道路标识,以及前方障碍物。由于道路标识中主要元素是直线,所以采用Hough变换,寻找极点后复原图像可以很容易的识别道路标识,识别后即可与标准标识匹配。对于障碍物,需要测得其距离,所以可以采用双目视觉匹配,通过两个摄像头对同一点图像的视差计算出其距离[3]。
4、行驶控制
经图像处理后可以得到道路基本信息、车身状态,然后采用经典PID算法,控制车转向以及行驶速度,与此同时,核心控制单元对以上信息进行记录。
5、实验结果
基于上述步骤,采用智能车模型进行试验测试,智能车模可以识别基本道路标识以及一般障碍物,平稳控制车速,实现了预期目标。
参考文献
[1]张广军编著.视觉测量[M].北京:科学出版社,2008