车道偏离预警系统是一种通过报告帮助驾驶员减少车道偏离引起的交通事故的系统。车道偏离预警系统由图像处理芯片、控制器、传感器等组成。

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基本构成：

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选题背景

据交通部统计，约50%的汽车交通事故是由车辆偏离正常车道引起的，主要原因通常是驾驶员心烦意乱、精力不集中或驾驶疲劳。23%的汽车司机每月至少睡一次方向盘；66%的卡车司机在驾驶过程中感到困倦；28%的卡车司机在一个月内睡在转向盘上。如此惊人的比例足以证明避免车道偏离的重要性。

据（美国）联邦公路局估计，2002年美国44%的致命交通事故都与车道偏离有关，车道偏离也被视为车辆翻车事故的主要原因。四名司机中有一名经历了车道偏离引起的安全事故。

工作原理

车道偏离预警系统主要由HUD抬头显示器、摄像头、控制器和传感器组成。当车道偏离系统打开时，摄像头（通常放置在车身侧面或后视镜位置）总是收集行驶车道的标志线，通过图像处理得到当前车道中车辆的位置参数。当检测到车辆偏离车道时，传感器会及时收集车辆数据和驾驶员的操作状态，然后控制器会发出报警信号。整个过程在0.5秒左右完成，为驾驶员提供更好的反应时间。如果驾驶员打开方向灯，正常行驶，则车道偏离预警系统不会提醒。

车道偏离预警系统工作示意图

目前，各厂家使用的车道偏离预警系统是基于视觉（摄像头）方法收集数据，但在雨雪天或可见度低的道路上，收集车道标志线的准确性会降低。所以为了解决这个问题，聪明的技术工程师开发了红外传感器采集方法，一般放置在前保险杠两侧，通过红外收集信号分析路况，即使在恶劣环境下，也能识别车道标志线，方便在任何环境下及时提醒驾驶员车辆路面偏移。如图2所示，车道偏离预警系统工作示意图。

技术要点

车辆偏离警告系统分为两个基本功能：“垂直”和“水平”车道偏离警告。垂直车道偏离警告系统主要用于防止车道偏离撞击引起的车速过快或方位失控。水平车道偏离警告系统主要用于防止驾驶员注意力不集中和驾驶员放弃转向操作引起的车道偏离撞击。

当汽车偏离行驶车道时，可以通过警报声、方向盘振动或自动变化转换为提示。

视觉系统的分类

车道偏离预警系统商业化使用的产品都是视觉系统。根据摄像头的不同安装位置，系统可分为：

侧视系统-摄像头安装在车辆侧面，斜向车道；

前视系统-摄像头安装在车辆前部，斜向前方车道。

侧视系统和前视系统均由三个基本模块组成：道路和车辆状态感知、车道偏离评价算法和信号显示界面。系统首先通过情况感知模块感知道路的几何特征和车辆的动态参数，然后通过车道偏离评价算法评价车道偏离的概率，并在适当的时候通过信号显示界面向驾驶员报告。

预警系统的分类

海外车道偏离预警系统

1.AURORA系统

该系统于1997年由卡内基梅隆大学机器人学院成功开发。该系统由彩色摄像机、数字转换器和带广角镜头的便携式SunSparc工作站组成。该系统安装在车辆一侧的视野约为1.5m-俯瞰1.6m区域的彩色摄像头检测车辆旁边的车道标志，通过数字转换器收集摄像头的视频输出，并在便携式SunSparc工作站处理，响应速度为60Hz。

2.AutoVue系统

该系统由前DaimlerChrysler公司与美国Iteris公司合作开发。该系统主要由安装在汽车内窗玻璃后面的摄像头、两个三维音响、一个小显示设备和控制模块组成。该系统的工作原理是实时监控车辆在当前车道中的位置，计算车辆与车道识别线之间的距离，然后与设置的报告间距进行比较，以确定是否进行预警。当发现即将发生的车道偏离时，会发出类似于汽车在隆喉部行驶时的隆隆直响声，提示驾驶员调整车辆位置。目前，Autovue系统已经在欧洲各种卡车上作为装备的选择。

3.Mobileye_AWS系统

该系统由总部设在荷兰的Mobileye公司开发。该系统采用安装在前窗玻璃上的单个摄像头监控车道识别线，测量和监控车辆与路面边界之间的距离。该系统的车道偏离警示模块。通过检测路面边界，计算车辆与车道的位置和侧面的运动，预测车辆横越车道标识的时间。当时间小于预设值时，系统打开视觉警示和声音警示，使驾驶员对不同危险状态做出适度反应，减少事故发生。该系统可以在有意识的车道偏离、制动和没有道路标志的情况下抑制警告的形成。

4.DSS系统(Driver Support System)

该系统由日本三菱汽车公司于1998年提出，并于1999年秋季应用于模型车中。该系统由一台安装在汽车后视镜中的小型CCD摄像头、一些传感器和视觉和听觉警告设备组成，以检测车辆状况和驾驶员操作行为。该系统利用CCD摄像头获得的车道标志线、其他传感器获得的车辆状态数据和驾驶员操作行为，判断车辆是否已开始偏离车道。如有必要，系统将使用视觉警告信息、听觉警告信息和振动方向盘，提示驾驶员小心驾驶车辆。

国内车道偏离预警系统

1.JLUVA-1系统

该系统由吉林大学智能车辆研究小组开发。该系统是基于单目视觉的前视系统，主要由车载电源、嵌入式微机、显示设备、黑白CCD摄像机、数据线、音频和图像采集卡组成。

该系统使用安装在车辆后视镜位置的CCD摄像头来收集车辆前方的道路图像，并通过图像处理获得车辆在当前车道中的位置参数。一旦发现车辆间距离车道白线太近，可能会偏入相邻车道，司机没有打开转向灯，系统会发出警告信息，提醒司机注意纠正无意识的车道偏离，尽量减少车道偏离事件的发生。

2.基于DSP技术的嵌入式车道偏离报警设备

该系统由东南大学开发，是一种基于单目视觉的前视系统，由模/数转换和解码电路模块、缓冲电路模块、媒体CPUDSP电路模块、编码和数/模转换电路模块组成。该系统通过车载摄像头收集跟踪车道线的模拟视频信号，通过解码生成模拟信号流缓冲，然后发送到高速媒体CPUDSP视频接口，然后通过视频编辑模块获取数字视频流的车道特征值，最后导出处理过的视频流编码和数/模转换电路。 [1]

偏移预警系统的发展

车道偏离预警系统的研究主要集中在基于视觉的车道偏离预警系统上。然而，从目前的技术水平来看，影响基于视觉的车道偏离预警系统可靠性的最重要因素是系统应用的天气条件和光照变化的影响，这是所有基于视觉系统的主要问题。目前，研究各种鲁棒性强、适应各种天气条件、克服光照变化和影响黑影要求的车道偏离评价算法是所有基于视觉车道偏离预警系统的发展方向。

基于车辆主动安全发展方向和国内一些交通状况，车辆主动安全电子行业逐渐形成了独立的体系，许多国内车辆行业更加关注，也在积极研发中，只有少数国内企业车道偏离系统研发相对完善，形成了单独的行业，如车道偏离系统上市代表中国进入了车辆主动安全的新阶段。

相关应用

车道偏离预警系统首先应用于卡车上，如图4所示。

目前，大众CCC的车道偏离预警系统、配备了宝马5系、奔驰E级、英菲尼迪M系等车型。在各汽车品牌的车道偏离预警系统中，除了不同的名称外，提示驾驶员的方式和方法也有本质的区别，以便 以车型为例，偏离车道后，会在仪表板上点亮警示灯，并在车内发出声音提示驾驶员。但是，在凌乱的环境中（如开窗、后方车辆长时间警笛），会有听不见的警示声，造成安全隐患。在这个问题上，一些品牌车型得到了改进，车道偏离预警系统警告驾驶员方向盘振动，比提示方法更安全可靠。此外，一些品牌车型还采用了椅子振动的提示方法。也有少数品牌车型采用自动改变汽车转向的形式。

车道偏离预警最早用于商用车

如今，车道偏离预警系统（LDWS）已安装在一汽大众CC上。如图5所示，配备车道偏离预警系统的大众CC。当车辆偏离车道时，系统将命令方向盘以3牛米左右的转距自动修正方向。但如果偏航角度过大，车道保持系统无法自动纠正偏航，此时此功能是一个提示，驾驶员在注意到偏航后可以手动纠正。事实上，车道偏离预警系统的另一个好处是，它纠正了驾驶员不开灯的坏习惯。

从目前的汽车消费市场来看，客户不仅关心车型价格，而且拥有更舒适、更丰富的设备。作为主动安全中的先进技术之一，车道偏离预警系统有望在未来各级车型中普及。也许这项技术可以在未来的一些低端车型中看到，对于开车、自驾游、出差等，长期面对枯燥的高速公路通常会导致危险驾驶，生命就在思念之间。对于驾驶员来说，安全也是消费者选择的重要参考标准。

扩展阅读

四、新手司机常常因为经验不够，只能将绝大部分的精力都放在自己身上。但实际上，我们应该将更多的精力放在周围的环境中。比如看到前车的前车要向内变线，我们就可以提前减速而不是等到前车减速之后才开始减速。并线的时候也是如此，想要变线时先看看后视镜中后方有无来车，而不是想变就变。在绝大多数情况下，当你的车辆并线时不会影响到其他车辆的正常行驶，你就可以避免绝大多数变线的发生。再比如，下车的时候不应该拿好东西推门就走，而是应该先看看后方有无行人和车辆通过。总结一下，新车开车应该多顾及他人，行车时不要影响到其他车辆的行驶，毕竟交通并不是一个人的事情。

2、雪路面湿滑、刹车距离增大，注意减速慢行，保持与横向、纵向车辆的安全距离，避免变线行驶、强行超车，大型车辆确保车尾反光标志清晰可见。

当前方发生交通事故或遇到车多缓慢行驶时，部分驾驶人在应急车道和行车道内来回穿行、加塞，不断变线，干扰正常通行的交通流，增加了交通拥堵程度。

这辆901无人巴士，搭载了多种高科技传感器，包括5个毫米波雷达、6个多线激光雷达、16个超声波雷达，车身周围还有12个高清摄像头、1个组合导航，共同实现车辆周边240米范围的环境感知，相当于一个体育场大小。在行驶过程中，车辆可实现在自动驾驶状态下的跟车行驶、变线超车、红绿灯路口通过、车辆进出港湾等场景，车辆决策响应速度在100毫秒之内，相当于人反应速度的十分之一，全方位保障乘坐人员及路人的安全。