摘 要

随着汽车保有量的增长，各种道路安全事故频繁发生，汽车主动安全技术越来越受到人们的关注，车道偏离预警系统则是主动安全技术的重要组成部分之一。系统可以在驾驶员无意识偏离车道的情况下发出预警，提高了行车安全性。

本文选择车道偏离预警系统作为研究内容，论文的主要内容包括：构建了系统的总体框架，采用模块化设计思想将系统分为图像采集模块、主控制模块、信号显示模块，并对各模块的功能作了详细分析；提出系统硬件设计思路，通过比较后完成了各个模块的硬件选型；对系统的软件部分进行了设计，制定了系统总体的控制策略，基于模块化设计思想，完成了各个模块的控制策略。在车道偏离决策模块中，提出了基于车道夹角法的偏离算法，来实现车道偏离预警功能。

关键词：车道偏离；硬件设计；软件设计；控制策略

Abstract

With the growth of car ownership, a variety of road safety accidents occur frequently, The automotive active safety technology is more and more concerned by people, lane departure warning system is one of the important components of active safety technology. The system can send out early warning in the case of the driver's unconscious departure from the lane,thus it improves the traffic safety.

In this paper, the lane departure warning system is chosen as the research content, the main content of this paper include: The overall framework of the system is constructed, the system is divided into image acquisition module, the main control module and the signal display module, and the function of each module is analyzed in detail; the hardware design of the system is put forward, and the hardware selection of each module is completed by comparing; the software part of the system is designed, and the control strategy of the system is established. Based on the idea of modular design, the control strategy of each module is completed. In the lane departure decision module, a deviation algorithm based on Lane angle method is proposed to realize the lane departure warning function.

Key Words：lane departure; hardware design; software design; control strategy

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究意义 1

1.3国内外研究现状 2

1.3.1国外研究现状 2

1.3.2国内研究现状 3

1.4本文主要研究内容 4

第2章 系统总体结构方案设计 5

2.1系统工作原理 5

2.2系统的功能需求和技术要求 5

2.2.1系统功能需求 5

2.2.2系统技术要求 6

2.3系统总体框架的构建 6

2.4本章小结 7

第3章 系统硬件部分设计 8

3.1图像采集模块设计 8

3.2主控制模块设计 10

3.2.1主控制模块芯片选择 10

3.2.2汽车CAN总线 12

3.2.3转向信号处理电路设计 13

3.3信号显示模块设计 15

3.4本章小结 15

第4章 系统软件部分设计 16

4.1系统控制策略的制定 16

4.2图像预处理功能模块设计 17

4.3车道线识别功能模块设计 19

4.4车道偏离决策功能模块设计 22

4.5系统总体工作过程 25

4.6本章小结 25

第5章 设计总结 26

参考文献 27

致 谢 28

第1章 绪论

1.1研究背景

随着经济与交通事业的发展，汽车已慢慢成为人们日常生活中不可或缺的一部分。然而伴随着汽车保有量的增长，随之而来的就是日益恶劣的交通环境，随处可见的交通拥堵，以及越来越差的空气质量，一系列道路交通安全事故频繁发生，大量生命财产因此流失^[1]。

由于交通事故频发，每年有成千上万人因此受伤甚至死亡，近年来，各国政府在不断提高车辆被动安全要求的同时，也陆续出台了一系列与车辆主动安全相关的政策，继而带动汽车主动安全技术的形成和发展。汽车主动安全技术不仅可以减少交通事故，并且对于交通拥堵及环境污染也起到一定的缓解作用^[2]。

据NHTSA统计，在2008年美国导致乘员伤亡的交通事故中，有23.8%是由于偏离车道而导致。其中由于驾驶员注意力不集中、疲劳或不良驾驶习惯导致的事故超过90%，这都会造成车辆无意识的偏离车道^[3]。根据美国AssitWare网站的分析结果^[4]：汽车驾驶员中有23%在一个月内至少在转向盘上睡着一次；卡车驾驶员中有66%在驾驶时有打瞌睡的现象；四分之一的驾驶员经历过由于车道偏离而引发的交通事故。车道偏离导致了众多交通事故，面对日益严峻的交通环境，如何保障驾驶员和乘客的人身安全，如何减少道路交通事故的发生，成为了当下汽车主动安全领域中急需解决的问题。因此研发车道偏离预警系统（简称LDWS）对于改善交通环境和交通安全具有重要意义。

1.2研究意义

LDWS是汽车主动安全技术的重要内容，它属于智能车辆视觉导航系统，其功能是以报警的方式来提醒驾驶员，使其修正车辆位置，从而减少或避免交通事故，LDWS是汽车智能辅助驾驶系统中的核心系统^[5]。

奔驰的研究进一步表明，如果驾驶员能在碰撞发生前0.5秒收到预警信号，可以避免至少60%的交通事故，若能在碰撞发生前的1.5秒收到预警信号，则可以避免90%的交通事故^[6]。由此可见，车道偏离预警系统的研究与应用可以大大降低交通事故发生的概率，从而改善我们的交通环境，保障我们的人身及财产安全，具有重要的社会和经济意义。同时，LDWS还可以缓解驾驶员的压力，集中驾驶员的注意力，纠正驾驶员不打转向灯的习惯。