导言
运用图画传感器感知前方路途交通环境与障碍物方位，完结安全车距丈量，对处于磕碰风险的轿车及时报警有利于削减交通事故，进步路途交通安全。因为理论核算的安全车距首要要以保证安全为条件，常常与驾驭员内行进过程中认可的安全车距有较大的收支，导致驾驭员对预警体系的不信赖感，不利于体系的推行运用。一同，作为安全辅佐驾驭体系的处理渠道，PC机的体积、本钱及功用的冗余性是使用在车载体系中难以克服的瓶颈。
本文以图画办法丈量本车与前车的车距为根底，树立轿车纵向磕碰预警模型，处理理论核算的安全间隔与驾驭员认可的习气间隔不相共同的对立；考虑嵌入式体系处理的实时性与体积细巧性等特色，选用嵌入式办法完结轿车纵向磕碰预警体系的规划。
1 前方车距的丈量
图画传感器固定在车辆前端顶部，摄像头距地上高度为h。树立空间坐标系如下：
国际坐标系XYZ与摄像机坐标系xyz。动态的国际坐标体系随车辆一同运动，以摄像机镜头中心在地上的笔直投影点为原点，地上的笔直线向上为Z轴正向，车身纵轴线方向为X轴，正向为轿车行进的反方向；摄像机坐标体系以光轴为z轴，镜头中心为坐标原点，摄像机坐标xy平面与像平面平行；表征图画内部各点方位的像平面坐标体系的u轴、v轴与x轴、y轴平行，原点坐落图画中心，既摄像机光轴与图画的交点。一切坐标系满意右手规矩。
通过图画传感器对前方车辆或障碍物的丈量包含运用单帧图画的测距和运用多帧图画的测距。研讨中考虑摄像机的装置方位参数，摄像机z坐标轴相关于X轴的夹角称为扫视角β，摄像机光轴(z轴)相关于笔直方向(Z轴)的夹角称为倾斜角α，如图1所示。图中，摄像机外参数α，β，h和内参数摄像机焦距f由严厉的摄像机标定取得，运用车辆的图画特征和Kalmam滤波原理完结对车辆的辨认，可知车辆底边P点核算机图画坐标。点(u0，v0)是像平面坐标原点 (O，0)；点(u，v)可由P点核算机图画坐标(m，n)依照内参数模型公式
取得。其间，kx，ky，是数字图画在x轴与y轴方向的放大系数；Om，On是图画平面原点的核算机图画坐标。依据透视投影和三角几许联系，两车间隔由式(1)核算得出：
为查验式(1)的核算精度，在完结摄像机标定后，拍照路途的人行横道线，丈量每一条人行横道线与摄像机镜头中心的水平间隔，与依据测距模型核算的间隔进行比较，成果如表1所示。表中，实测间隔与核算间隔的差错包含丈量差错和模型差错。由表可以看出，差错在答应范围内，可以满意下一步的处理要求。
2 前车行进状况的确认
前车的行进状况影响着轿车纵向磕碰预警模型的预警时间，前车状况的判别以本车与前车的相对间隔及相对速度为依据。依据图画序列帧测得当时时间与下一时间本车与前车的车间间隔，而且通过本车的速度传感器取得当时时间与下一时间的瞬时速度，则有：
式中：L2，L1，L0分别为不一同刻丈量得到本车与前车的间隔(单位：m)；vb1，vb2，vq1，vq2分别为本车与前车不一同刻的速度(单位：m／s)；vrel1，vrel2分别为本车与前车不一同刻的相对速度；ab，aq分别为该时间下本车与前车的减速度(单位：m／s2)；△t为间隔时间(单位：s)。
(1)|vq1，vq2|εv时，前车处于中止状况，εv是丈量答应差错，由试验确认取值。
(2)|vq1，vq2|>εv，且|vq1-vq2|εv，且vq1vb1，vq2vb2时，前车处于匀速行进且本车速度高于前车。
(3)|vq1，vq2|>εv，且|vq2-vq1|>εv，且vq2vq1时，前车减速行进，减速度为
。
3 依据前车状况和安全系数的纵向磕碰预警算法
3．1 纵向磕碰预警模型的树立
轿车纵向磕碰预警体系在保证行车安全性和保证公路通行才能的一同，还要保持驾驭员对体系的信赖度，假如预警体系的预警安全车距常常大于驾驭员自己对安全车距的判别时，因为体系的频频报警或许导致驾驭员忽视体系的报警信号或抛弃对体系的运用。本文规划的预警算法运用前车的状况确认安全系数，改进体系的预警机遇操控，进步体系预警的安全功能，添加体系的可信赖度。
树立最小安全车距预警算法如下：
式中：Ld是预警体系开端报警时间的安全车距；Ls是依据轿车制动理论以及本车与前车不同状况时核算的最小安全车距；γ是依据前车状况的安全系数权重。最小安全车距Ls的核算公式如下：
式中：t为制动操作反应时间(单位：s)；vs，vq分别为本车、前车制动前的初始速度(单位：m／s)；vrel为两车相对初始速度(单位：m／s-)；D0为两车中止或两车速度持平时安全间隔，一般取2～5m。
安全系数γ的取值规矩如下：
前车处于中止状况，或许前车匀速行进且本车的速度快于前车，即aq=0，以本车最大减速度核算的安全车距比较合理。实践交通中驾驭员考虑到搭车舒适性而较少用最大减速度操作，在未到最小安全车距之前现已采纳办法，预警模型的首要作用是提示驾驭员忽略或注意力涣散时的操作状况，故安全系数权重γ=1。
前车忽然减速时，有三种景象：
(1)两车减速度持平，满意公路行车的一般条件，以此种状况核算的安全车距为基数，通过测算前车的减速度，确认安全系数权重γ。
(2)本车减速度小于前车减速度，本车制动效能差于前车归于最风险状况，但呈现的概率不多。
(3)本车减速度大于前车减速度，本车制动强度高于前车制动强度，或本车制动强度随前车的改变而改变，而且一直高于前车，是公路行车常见的状况。此刻，核算的安全车距过小，不适宜作为预警依据。
综上所述，当aq=0时，如上所述γ=1；当aq5．0 m／s2时，本车减速度有才能高于前车减速度，取γ=0．8；当5．0aq6．8 m／s2时，以为本车减速度可以等于前车的减速度，取γ=1；当aq>6．9 m／s2时，考虑不利条件即本车减速度小于前车的减速度，取γ=1．2。
3．2 试验验证
在结构化路途上选用五菱之光6400C3加长版微型车作为试验车辆，运用上述依据前车状况和安全系数的安全车距预警算法对车辆跟驰间隔的预警时间进行验证。成果表明，体系可以可靠地给出预警，而且预警时间的车间间隔关于驾驭员是可接受的。
图2是前车匀速行进，本车加快行进时的报警时间截图。此刻，车间间隔为24．895 m，两车相对速度为5．513m／S；
图3为前车减速行进，本车以90 km／h匀速行进时的报警时间截图。此刻，车间间隔为45．847m，两车相对速度为8．571m／s。
4 体系规划
轿车纵向磕碰体系的实时性要求处理器具有较快的运转速度和较强的实时调度才能，研讨中选用美国德州仪器公司(TI)规划和出品的运用达芬奇技能(Davinci)，依据DSP和ARM9双核的TMS320DM6446ZWT片上体系(SoC)的评价板作为体系的硬件渠道，选用Linux体系作为嵌入式操作体系。
体系首要接纳图画传感器传送过来的图画，将五颜六色图画转化为待处理的灰度图画，运用中值滤波、Sobel算子边际检测、自适应阈值切割等图象处理的办法，消除噪声滑润图画，通过边际检测和图画切割取得二值化图画。
在二值化图画和灰度图画根底上对前方车辆概括进行辨认，确认前车概括尺度及其底边坐落平面图画中的方位，依据轿车纵向磕碰预警模型完结跟车间隔的核算和安全车距的预警。软件流程图如图4所示。
5 结语
提出了依据前车运动状况和安全系数权重的轿车纵向磕碰预警算法，保证驾驭安全的一同保证公路行车的通行才能，核算报警间隔与驾驭员认可的跟驰安全间隔相共同，改进了体系的可信赖度；嵌入式体系的使用有效地削减了体系的体积，有利于体系的使用和推行。
