不良气候条件下道路交通安全事故预防系统研究

【摘要】： 交通安全事故已成为世界性难题,尤其是不良气候条件下的交通事故已严重威胁到人民的生命财产安全,其频率之高、后果之严重、影响面之广,是其它生产领域的安全事故所不能比的。十一五规划的第一年国家就在863项目中首次设置了现代交通技术领域,并在973项目中加大了对智能交通领域的研究,甚至在重庆市攻关项目中,从2004年到2007年每年都有关于不良气候条件下交通安全事故预防系统研究的立项。本文研究了不良气候条件下交通安全中的道路交通安全预防系统,主要包括一种技术、两种理论。其中,一种技术指CAN总线技术;两种理论包括交通安全系统中的人-机-环境系统理论和多传感信息融合理论。 本文首先对不良气候条件下交通安全事故预防系统进行了总体设计,并归纳了所涉及的关键理论和技术。 第二,提出了事故混沌理论,并利用事故混沌理论和故障树法分析汽车交通事故中的混沌特性,建立了交通事故混沌动力学模型,再采用相空间近邻等距法预测混沌吸引子,从而实现对交通事故的预测,这为预防交通事故提供了有力的理论基础。 第三,红外图像处理算法研究。基于红外图像中道路与非道路区域存在一定的温差或显著的温度跳变特性,提出了道路区域二维重建数学模型。针对快速变化背景下快速目标的识别与跟踪问题,提出了一种区域理论算法来识别与跟踪目标。该区域理论算法由感兴趣区域、区域增强、区域生长法和序列图像帧间区域等四种区域算法融合而成,与其它算法相比,该算法没有全局寻优,从而减少了计算,增强了算法实时性,也提高了目标检测的准确率。 第四,针对交通安全系统中的多传感器信息融合进行了研究。提出了基于免疫模糊反馈神经网络的传感器管理方法,消除外界环境变化或者某些传感器出现故障时带来的影响,提高了传感器信息融合系统的稳定性;针对混沌系统信息融合,提出了基于状态空间模型和EKF的混沌系统滤波器;针对异步传感器信息融合,利用误差协方差阵的迹最小准则控制Kalman滤波来实现异步传感器的量测同步;针对异类传感器信息融合问题,提出了基于IMM/PDA的异类传感器信息融合算法;最后针对本系统中的信息融合问题,提出了基于模糊概率证据理论(FPDS)的车辆目标跟踪算法,有效地处理了目标跟踪中的不确定性,如目标出现、目标消失、不良气候的影响、汽车行驶抖动影响等。 第五,从技术上和政策上研究了不良气候条件下的交通事故预防控制策略。从技术上设计出了一种基于ABS系统原理的新型预警控制器,用于危险情况下和驾驶员操作失误时控制器短暂临时控制汽车。该预警控制器采用FIPID调节器并以TMS320LF2407作为控制器实现对节气门和ABS系统的控制,从而实现对汽车短暂临时控制。从管理政策上提出了一种基于汽车-运输企业-运输管理部门的三角形管理模式和基于GPS+CDMA+图像处理的事故判断策略,为事故救援、交通疏堵提供了可靠的信息、赢得了时间,并减少了重大连环交通事故的发生。 第六,设计了基于CAN总线的预防系统硬件平台。包括系统中主要部分的硬件设计和软件设计,并给出了相应的流程图,最后对关键技术进行了实验并分析,验证了本预防系统的有效性和实用性。 总之,不良气候条件下道路交通安全预防系统的研究适应了汽车电子行业的发展,减少了交通事故的发生,保护了人民的生命财产安全,具有一定的社会和经济价值。