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[摘 要]在科学技术日益发展的今天，人们逐渐提高了对汽车的驾驶安全性要求，在设计阶段应用单片机、传感器、总线通讯等新兴技术开发车辆智能辅助驾驶系统，弥补驾驶员注意力分散等产生的影响，从而大幅提高车辆行驶安全性。本文研究的车道偏离预警系统（LDWS）是通过报警或施加外力的方式辅助驾驶员减少汽车因车道偏离而发生交通事故的系统。本文着重介绍LDWS的系统使用条件、系统的工作状态、系统车载信号定义等，通过整个系统实现的过程给予分别介绍，阐述完整的实现方案。
[关键词]LDWS；报警；系统实现；安全性
中图分类号：U471.15 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0101-01
前言
随着中国乃至全球汽车保有量的不断增加以及高速公路的快速发展，交通事故的发生率也在逐年上升，降低交通事故发生率，成为汽车工业的重要课题。事故多发在高速公路上，驾驶员打瞌睡或注意力的分散是引发车辆偏离车道造成伤亡的重要因素。
车道偏离是指车辆驶出当前行驶的车道线或行驶车辆的一部分超出车道线的状况。由于驾驶员长时间驾驶，会出现打瞌睡和注意力不集中的现象，而此现象正是导致车道偏离事故的主要原因。据统计表明，此类交通事故占整个公路交通事故的三分之一左右。车道偏离预警系统可通过显示、声音或震动报警来提醒驾驶员保持清醒，此系统能够有效的使驾驶员及时修正行驶的路线，从而减少了因车道偏离发生的事故的几率。
由于车道偏离预警系统有显著的成效，投入对其的研究显得尤为重要。本文研究的主要方向是：系统的实现原理、系统的组成、系统的使用条件、系统的工作状态、系统车载信号定义等，从整个实现原理过程进行详细介绍。
1 车道偏离预警系统组成、原理
该系统是一套电子控制系统，包括集成控制单元和报警人机交互单元。集成控制单元通过摄像头传感器采集视频信息，并通过车辆转向灯信号、车速信号、雨刮（高速档）信号、制动信号等提供车道偏离报警信息。报警人机交互单元获取集成控制单元的报警信息，通过视觉、听觉或触觉的方式向驾驶员提供报警信息。系统可通过外置的按键开关来控制。另外，此系统还具有软件升级和标定的能力。
1.1 数据采集和处理
LDWS主机是通过集成在内部的摄像头的图像传感器获取车道线的几何图像，并接收车辆运动参数的传感器采集车速、刹车、转向等状态的参数，运用决策算法进行计算。采集到的图像数据会被实时的转换成可处理的格式。首先在主机内进行预处理，过滤掉采集到的图像的噪点，然后探测车辆相对于车道线标志的位置。采集到道路图像信息被变换成一系列画出道路表面轮廓的线条，经过处理便形成车辆前进应该保持的边界。
1.2 信息显示
在经过LDWS主机的采集和处理后，当车辆偏离了原始车道线，人机交互将会执行主机的命令，可在仪表上进行显示，如可定义为左侧偏离车道则左侧车道线显示为红色，若正常行驶且检测到车道线则显示两条绿色；还可进行蜂鸣预警，借用仪表或音响扬声器进行报警；还可使用方向盘或座椅震动报警方式等。
2 车道偏离预警系统使用条件
LDWS的实现是受较多条件限制的，只有满足使用条件，才可正常运行。其使用条件按照各国不同的标准也略有不同，如以下使用条件：
1、没有出现系统故障
2、车道偏离系统经过正确校正
3、车速高于启动限值
4、系统处在有非常清晰、清晰、模糊的车道线的道路上
5、车辆所在道路的平均宽度超过2.5m。
其中关于启动和停用车速限值，不同国家车道偏离系统有所不同，如欧洲启动限值在70km/h，停用限值在65km/h；日本启动限值在50km/h，停用限值在45km/h；美国启动限值在45km/h，停用限值在42km/h。
3 车道偏离预警系统工作状态
LDWS一般分为激活状态，待机状态、关闭状态，具体参数限制因不同国家和不同整车厂而存在差异：
1）关闭：系统上电默认进入关闭状态，在该状态下，禁用图像处理单元，维持低功耗运行。当检测到系统开关开启且无故障且发动机转速到达限制时，系统跳转到激活状态。
2）待机：在该状态下，系统除报警模块外其他所有模块均正常运行。当车速达到启动限值时跳转到激活状态，而当检测到开关关闭或发动机转速低于限值时，跳转为关闭状态。
3）激活：在该状态下，系统完全正常运行。当车速低于停用限值时跳转为待机状态，当检测到系统开关关闭或发动机转速低于限值时，跳转为关闭状态。
4 车道偏离预警系统车载信号定义
系统的正常运行除了需要整车的供电外，还需要接收整车的车辆状态信息。随着CAN总线技术的发展，车辆状态信号从车身各个ECU通过CAN-BUS进行通讯，实现资源共享。
系统的车载信号包括系统激活、开启、抑制报警的必要信号，以及判断车速及驾驶员主动转向的辅助信号。
5 车道偏离预警系统发展趋势和研究方向
LDWS系统能够在驾驶员注意力分散的状态下进行提醒，使驾驶员能够及时纠正错误状态。但这仅是对驾驶员的提醒作用，而现在以及未来的发展趋势是要增加外力操作来干预驾驶员的操作，此系统命名为车道保持系统（LKS），是车道偏离预警系统的升级。LKS系统的发展是必要的，可对一些驾驶员不能及时校正行驶路线提供了保障。另外，此模块还能拓展实现夜视系统、前碰撞预警等功能。
LDWS系统目前都是基于视觉系统，而外界的天气、光照都是其影响因素，那么视觉的可靠性便是未来研究的方向。主要针对系统应用的天气条件以及光照变化影响，这是目前所有基于视觉系统面临的主要难题，我们需要研究能适應各种天气条件、克服光照变化以及阴影条件影响的LDWS评价算法。
总结
本文主要叙述了LDWS系统的实现原理、组成、使用条件、工作状态等基本内容，这是对系统进行深入研究的基础。因各国以及各整车厂在对LDWS系统的研究可谓各有见地，故本论文中提到的基本信息仅作为参考使用。
参考文献
[1] 董因平.高速汽车车道偏离预警系统的算法研究[D].长春：吉林大学汽车工程学院.2004.3-5
[2] 圣华.车道线检测在车道偏离预警系统中的应用研究[D].合肥：合肥工业大学.2010.13-15
[关键词]LDWS；报警；系统实现；安全性
中图分类号：U471.15 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0101-01
前言
随着中国乃至全球汽车保有量的不断增加以及高速公路的快速发展，交通事故的发生率也在逐年上升，降低交通事故发生率，成为汽车工业的重要课题。事故多发在高速公路上，驾驶员打瞌睡或注意力的分散是引发车辆偏离车道造成伤亡的重要因素。
车道偏离是指车辆驶出当前行驶的车道线或行驶车辆的一部分超出车道线的状况。由于驾驶员长时间驾驶，会出现打瞌睡和注意力不集中的现象，而此现象正是导致车道偏离事故的主要原因。据统计表明，此类交通事故占整个公路交通事故的三分之一左右。车道偏离预警系统可通过显示、声音或震动报警来提醒驾驶员保持清醒，此系统能够有效的使驾驶员及时修正行驶的路线，从而减少了因车道偏离发生的事故的几率。
由于车道偏离预警系统有显著的成效，投入对其的研究显得尤为重要。本文研究的主要方向是：系统的实现原理、系统的组成、系统的使用条件、系统的工作状态、系统车载信号定义等，从整个实现原理过程进行详细介绍。
1 车道偏离预警系统组成、原理
该系统是一套电子控制系统，包括集成控制单元和报警人机交互单元。集成控制单元通过摄像头传感器采集视频信息，并通过车辆转向灯信号、车速信号、雨刮（高速档）信号、制动信号等提供车道偏离报警信息。报警人机交互单元获取集成控制单元的报警信息，通过视觉、听觉或触觉的方式向驾驶员提供报警信息。系统可通过外置的按键开关来控制。另外，此系统还具有软件升级和标定的能力。
1.1 数据采集和处理
LDWS主机是通过集成在内部的摄像头的图像传感器获取车道线的几何图像，并接收车辆运动参数的传感器采集车速、刹车、转向等状态的参数，运用决策算法进行计算。采集到的图像数据会被实时的转换成可处理的格式。首先在主机内进行预处理，过滤掉采集到的图像的噪点，然后探测车辆相对于车道线标志的位置。采集到道路图像信息被变换成一系列画出道路表面轮廓的线条，经过处理便形成车辆前进应该保持的边界。
1.2 信息显示
在经过LDWS主机的采集和处理后，当车辆偏离了原始车道线，人机交互将会执行主机的命令，可在仪表上进行显示，如可定义为左侧偏离车道则左侧车道线显示为红色，若正常行驶且检测到车道线则显示两条绿色；还可进行蜂鸣预警，借用仪表或音响扬声器进行报警；还可使用方向盘或座椅震动报警方式等。
2 车道偏离预警系统使用条件
LDWS的实现是受较多条件限制的，只有满足使用条件，才可正常运行。其使用条件按照各国不同的标准也略有不同，如以下使用条件：
1、没有出现系统故障
2、车道偏离系统经过正确校正
3、车速高于启动限值
4、系统处在有非常清晰、清晰、模糊的车道线的道路上
5、车辆所在道路的平均宽度超过2.5m。
其中关于启动和停用车速限值，不同国家车道偏离系统有所不同，如欧洲启动限值在70km/h，停用限值在65km/h；日本启动限值在50km/h，停用限值在45km/h；美国启动限值在45km/h，停用限值在42km/h。
3 车道偏离预警系统工作状态
LDWS一般分为激活状态，待机状态、关闭状态，具体参数限制因不同国家和不同整车厂而存在差异：
1）关闭：系统上电默认进入关闭状态，在该状态下，禁用图像处理单元，维持低功耗运行。当检测到系统开关开启且无故障且发动机转速到达限制时，系统跳转到激活状态。
2）待机：在该状态下，系统除报警模块外其他所有模块均正常运行。当车速达到启动限值时跳转到激活状态，而当检测到开关关闭或发动机转速低于限值时，跳转为关闭状态。
3）激活：在该状态下，系统完全正常运行。当车速低于停用限值时跳转为待机状态，当检测到系统开关关闭或发动机转速低于限值时，跳转为关闭状态。
4 车道偏离预警系统车载信号定义
系统的正常运行除了需要整车的供电外，还需要接收整车的车辆状态信息。随着CAN总线技术的发展，车辆状态信号从车身各个ECU通过CAN-BUS进行通讯，实现资源共享。
系统的车载信号包括系统激活、开启、抑制报警的必要信号，以及判断车速及驾驶员主动转向的辅助信号。
5 车道偏离预警系统发展趋势和研究方向
LDWS系统能够在驾驶员注意力分散的状态下进行提醒，使驾驶员能够及时纠正错误状态。但这仅是对驾驶员的提醒作用，而现在以及未来的发展趋势是要增加外力操作来干预驾驶员的操作，此系统命名为车道保持系统（LKS），是车道偏离预警系统的升级。LKS系统的发展是必要的，可对一些驾驶员不能及时校正行驶路线提供了保障。另外，此模块还能拓展实现夜视系统、前碰撞预警等功能。
LDWS系统目前都是基于视觉系统，而外界的天气、光照都是其影响因素，那么视觉的可靠性便是未来研究的方向。主要针对系统应用的天气条件以及光照变化影响，这是目前所有基于视觉系统面临的主要难题，我们需要研究能适應各种天气条件、克服光照变化以及阴影条件影响的LDWS评价算法。
总结
本文主要叙述了LDWS系统的实现原理、组成、使用条件、工作状态等基本内容，这是对系统进行深入研究的基础。因各国以及各整车厂在对LDWS系统的研究可谓各有见地，故本论文中提到的基本信息仅作为参考使用。
参考文献
[1] 董因平.高速汽车车道偏离预警系统的算法研究[D].长春：吉林大学汽车工程学院.2004.3-5
[2] 圣华.车道线检测在车道偏离预警系统中的应用研究[D].合肥：合肥工业大学.2010.13-15