1、如果这2个参数不能满足要求，则调节摄像机的快门、亮度和增益值。具体做法是，首先调节摄像机快门，当一阶差分值满足要求时，再对亮度进行调节，当平均值满足要求时，就完成了图像的实时调节。如果调节效果不能达到目标，还要对增益进行调节，一般来说，采用这3个参数进行调节就可以达到较好的效果。在实际应用中，最大的问题会出现在车辆高速驶进和驶出桥洞的过程中，对图像灰度值变化情况的预测分析可以使摄像机参数的配置更好地适应光线变化，从而可以提供一个清晰的道路图像。目前系统的光照适应的调节速度在0.10.3s之间，还需要进一步提高，理想情况应该小于0.05s。（二）道路识别 车道识别算法通常包括以下几个步骤：首先进
2、行图像预处理，然后二值化，最后进行识别。其中关键技术是车道线阈值的确定和约束条件的综合应用。 车道线阈值计算通常采用固定阈值、整体自适应阈值和局部可变阈值。固定阈值根据统计方法得到一个车道线灰度值，这种方法只适用于光照均匀且强度不变的天气情况；整体自适应阈值方法可以适应不同光照变化情况，但它要求图像的灰度值整体变化，当图像出现局部灰度值变化时，这种阈值二值化的效果并不理想。局部自适应阈值算法一般采用图像中每行一个阈值，这样，对于不同图像中垂直亮度变化明显的情况会得到较好的结果，但对于图像中水平方向上阈值变化明显的情况则无能为力。对于渐变光线，图像的灰度有规则地由高变低或由低变高，可采用sobe
3、l算子有效消除这种影响。 但这种方式仍然需要一个差分后的阈值，且在阳光较强的情况下，容易受到电线杆之类的较长的阴影的干扰。 阈值确定后即可得到二值图像。由于二值化图像中还存在着较多的干扰点，需要采用适当的算法来去掉干扰点。在ARGO、THMR系统中，算法从二值化图像的底部开始逐行地进行水平扫描，并将非零点连成链。当发现一个非零点时，如果该点与最近的线段极值点的距离小于一个给定的阈值，就认为该点是属于这条线段，否则就以该点为起点开始一条新的线段。由于道路标志线通常并不连续，因而需要采用一些特定的道路模型（如直线、曲线等）进行延伸，这样就可以填充间隔使间断线连续。这种算法适应性有限，需要比较严格的
4、车道标志线，鲁棒性不高。 随着计算机速度的提高，现在对车道识别越来越多采用重映射算法。其特点在于利用图像和路面映射算法得到道路图像的俯视图，然后在俯视图像中利用上述步骤对车道进行识别。这种算法可以更好地利用车道的约束条件，因而在计算机速度足够快的情况下，会具有较好的效果。 系统从直接道路模型出发，计算所有可能的直线或曲线上所拥有的车道备选点，然后利用表决法来决定车道。这种方法需要计算图像可能的区域内的所有可能直线，具有很大的计算量，因而需要利用一些特定的条件进行限制，从而可以加快处理速度。 由于高速公路的道路曲率一般很小，因而采用直线道路模型一般可以满足要求。车道识别的最后一个步骤是对所识别出
5、的车道线进行确认，以消除一些干扰对识别的影响。系统采用的方法是：车道线的平行性、车道间的距离一致性。通过对直线（仅对可能的车道线）进行重映射处理，以检验车道的平行性和间距一致性。由于只需对可能的车道点进行重映射处理，因而极大地减少了计算量。（三）障碍识别 在满足一定条件下，单目视觉也可以实现障碍检测。由于系统用于高速公路，可认为下述假设有效：一是前方道路平坦；二是具有车道线，且车道线的曲率半径大于100m。在上述假定情况下，可以计算出图像中的车道线区域内是否存在其它车辆。计算过程是：首先从图像的底部开始到图像消失点前10个像素止，以左右车道线内侧为界，对可行驶区域进行垂直投影和水平投影。在此之
6、前，已经完成对障碍的阈值计算、边沿增强和二值化处理，投影的结果可以较好地反映障碍的信息。水平投影反映障碍车辆相对于车辆前方的距离信息，垂直投影可以用来确定障碍车辆宽度，利用垂直投影反映出来的对称度，可以较好地确认障碍识别的有效性并定位障碍在路面上的中心点位置。（4）控制算法系统研究的控制算法包括转向、油门和制动的控制。系统采用控制算法，即拟人控制算法（human simulation steering control，HS）。拟人自主驾驶控制模型对车辆控制时，能较为全面地模拟驾驶员的操作策略。其控制思想的核心采用Sigmoid函数来模拟人的驾驶行为（5）、执行机构执行机构包括转向控制、电子节气
7、门和辅助制动系统等。2、汽车GPS导航系统汽车导航仪是近年兴起的一种汽车驾驶辅助设备，驾车者只要将目的地输入汽车导航系统，系统就会根据电子地图自动计算出最合适的路线。并在车辆行驶过程中（例如转弯前）提醒驾驶员按照计算的路线行驶。在整个行驶过程中，驾车者根本不用考虑该走哪条路线就能快捷地到达目的地。汽车导航系统一般分为两大类：一是车辆跟踪系统；二是车辆导航系统车辆跟踪系统是用于车辆的防盗 ，由于“只接受，不发射”信号是GPS是接收系统的一大特点，用于防盗的GPS跟踪系统就是要借助通信网络以及政府配套系统给GPS车载防盗仪，提供收取使用费用的解决方案。GPS技术是利用GPS卫星信号接收的，可以24
8、小时不间断地接收卫星发送的数据参数结算出接收的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。车辆导航系统是用于车辆的自主导航。而车载导航仪是通过接受卫星信号，配合电子地图数据，适时掌握自己的方位与目的地，自主导航的模式不收取任何使用费用，车载导航仪是通过接受卫星信号，配合电子地图数据，适时掌握自己的方位与目的地，自主导航的模式不收取任何使用费用，用户可以根据自己的需要有选择的购买地图数据。当使用者把车载GPS安装在车上后，无论使用者身处哪个城市、城镇或是郊区，我们都能在转瞬之间找到一家餐馆或是最近的一家加油站。（1）汽车导航仪的发展现状 今天，车用导航系统在日本己基本实现普及，在美国和欧洲的市场增
9、长也是一日千里。可以肯定车用导航系统将会继传真机、扫描仪、笔记本电脑和移动电话等产品后，在世界范围内掀起一股新的推广和普及的浪潮。 在日本的一些豪华轿车上，导航系统已不再是选项，而成为了标准设备。此外，还有一些进口轿车，如奔驰公司的级轿车，宝马公司的新系列和系列轿车都装备有这种电子导航系统。三菱汽车公司更是大胆赌注，作为标准设备把导航系统装在了中级轿车Galant上。由于汽车导航系统扩展到更多的车型，因此在车内装饰设计中，在仪表板上预先留出一块厘米左右的视频显示屏幕的位置，已成为常规。在日本销售的新车中1997年有十分之一安装了导航系统，2005年已经达到了达到三分之一，包括微型轿车在内。基本
10、导航系统在日本的起价为1300美元。 美国福特公司的GPS系统只有汽车收音机大小，它与收音机，电话集装在一起。显示屏位于中央，为司机指示方向并提供声音指示，但不显示地图，通过全球定位卫星的信号来确定轿车的位置。德国西克斯特公司（德国最大的租车公司之一）1997年采购的8000辆装有导航系统的奔驰汽车，在德国八大飞机场提供服务。这种服务系统只要驾驶员把目的地输入车上的电脑后。即可计算出最短的路线，然后在屏幕上用图像和声音引导驾驶员开向目的地。 GPS汽车导航仪的研制和应用在我国起步较晚，还处于初级阶段，目前主要是应用在专用汽车上，如银行运钞车公安巡逻车等。但是随着长城警用GPS指挥系统和上海大众
11、出租汽车股份有限公司的GPS调度系统的开通使用标志着我国车辆导航系统的普及应用已不再遥远。 最近由北京易可达新技术开发公司与中国科学院有关专家共同开发的汽车卫星导向仪已正式推向市场。它可将汽车的任何动态位置随时准确无误地显示在仪器的电子地图上。该导向仪的电子地图自动跟踪显示汽车当前位置及周边情况。这种导向仪己内存我国各大城市道路的电子交通图及全国高精度的公路网及其沿线村镇以上级别的地名。司机可随时在导向仪上查询周边半径300公里地区的地理信息，为汽车提供安全顺畅的行车路线。此外，驾驶员亦可将行走的路线随时输入导向仪，以确保按原路返回。该仪器只有一本普通书大小，重600克。采用汽车点烟器电源供电
12、，使用十分方便。（2）汽车导航仪的未来发展趋势 近来流行的“网络汽车”或“数字汽车”概念更突出语音指令控制能力。所谓“网络汽车”。是指传统汽车技术与现代信息技术高度结合的产品，汽车与网络的高度整合是网络汽车最显著的特征。“网络汽车”一般都装有声音辨认系统和卫星接收器GPS与数据链，这是由于人们为了保证安全驾驶，无法在同一时间内既注意路况又操作键盘和鼠标，因此，声控软件是最好的解决之道。目前，汽车电脑可以对大约个声音指令做出反应，而福特公司正在试验的一种更为复杂的声音辨认系统甚至可以通过装在轮胎上的微型麦克风来辨别路面状况和发动机的异响。通过声音辨认系统，驾车者可以与汽车对话，用声音来控制车内仪
13、器，还可以通过卫星数据链连接Internet。收发电子邮件或上网冲浪。网络技术在汽车上的高度应用，不仅可以大大提高汽车的综合性能，提高行车质量，减轻驾驶者的负担而且还可以使驾驶者始终保持与外界的紧密联系。在行驶过程中，驾驶者可以充分利用实时接收汽车所处位置周围的路况。然后由计算机根据车流的密度选择出最佳的行车路线，并将行车路线的指令传递给车辆导向系统。同时。无所不包的网络还会大大缓解人们在道路阻塞或长途行车中的寂寞感与孤独感。在“网络汽车”上不仅可以收看到电视节目、玩电子游戏、观看DVD节目，而且还可以接收到互联网上的信息。特别是当有人通过电子邮件与驾驶者联系时，电脑会及时提醒驾驶者，而且还可
14、以读出电子邮件上的内容。当汽车发生故障或紧急情况时，电脑会通过网络通知有关的汽车服务人员并通过帮助汽车服务人员查找到该车具体的方位，以便及时给予救助。据有关资料显示，在如今的汽车整车成本中，计算机及其相关部件已占到以上，而且目前还有进一步上升的趋势，特别是随着环境保护、行驶中的路况监测、外部通信功能等一系列要求的提高，汽车对计算机和网络的依赖程度也越来越大。据悉，为了开发“网络汽车”，通用汽车公司和删公司、网景公司，福特与Intel公司已经分别结成了战略联盟，准备研制开发多种型号的“网络汽车”。导航软件运行的硬件平台主要由嵌入式计算机、触摸式液晶显示器、GPS接收器、压电震动陀螺仪，车速感应器
15、，硬件扩展接口等组成。可配备功放、DVD光驱、TV调谐器、内置FM等可在wjdows Nr，wjndows CF操作系统下运行。导航数据存放在卡上（或光盘）可以随时更换CF卡（或光盘）。CF卡（或光盘）上的数据主要有交通道路信息，交通管制信息，地名，电话等信息。图1 车载导航仪装置结构图车用导航系统主要由全球定位系统（GPS）和液晶显示器（LCD-DISPUW）两部分构成。内置的GPS天线会接收到来自环绕地球的24颗GPS卫星中的至少颗所传递的数据信息，由此测定汽车当前所处的位置。 GPS是一种能接收定位卫星信号，经过微处理器计算出汽车所在精确经度和纬度以及汽车速度和方向，并在显示器上显示出来
16、的一种装置。它是通过地面任意一点（如汽车）和上空四颗定位卫星的相对距离计算出汽车的准确位置。如果我们知道某点距一颗卫星的距离，我们可以知道该点必然处于以第一颗卫星为球心，以距离为半径的球面上，如果再知道距第二颗已知卫星的距离，我们可以确认该点处于两个球面相交的圆形曲线上，有了第三颗卫星我们就可以将第三个球面和前一个圆形曲线相交于两点。一般通过第四颗卫星的距离我们就可以唯一确定该点的经纬度了。GPS还可以直接输入地名，经纬度，电话号码来进行线路检索，快捷地提供一条到达目的地的最佳路线；由于道路阻塞，路段施工或走错了路等意外情况，最佳路线行不通时，经再检索可以提供新的行车路线：为使驾驶员事先了解行
17、驶中路面变化情况，它可做出语音提示，例如一般道路500米之前，高速公路1000米之前向驾驶员说明路面情况及可更改的方向：汽车行驶在交叉路口前，能自动现实路口全画面图，指定交叉点名称，拐弯后道路名及方向，这是汽车电子导航中一项最主要功能。图2卫星定位图示一、全球卫星定位智能防盗报警功能 当车辆停车警戒后，再打开车门，一分钟未输入正确用户密码或汽车被非法移动（用拖车拖走50米），防盗系统自动向监控中心和车主设置的多个报警电话语音报警；监控指挥中心接收到报警车辆信息的同时，报警车辆的准确位置、速度、行驶方向会自动在电子地图上显示出来。二、紧急援助功能 当车辆被劫持或车主被抢时，车主在抢劫毫无察觉的情
18、况下，轻触紧急报警按钮，无声无息报警。监控指挥中心接警后，被抢劫车辆的位置、速度和运行方向等状态会自动在电子地图上直观显示出来。监控指挥中心配合警方对车辆进行实时监控、启动监听装置监听车内动静、锁定车辆位置、反控熄火、发出声光报警、保护车主安全。三、车载电话功能本系统融合了GSM技术，具备数字移动电话所有的拨打和接听本地网电话、国际、国内长途电话与漫游服务等基本功能和新业务。在GPS报警定位的同时，GSM数字电话仍可进行正常通话。四、调度管理功能监控指挥中心可以主动了解机动车的地理位置及其具体信息，因此调度人员可根据机动车驾驶员的要求进行引路功能，指导机动车选择最佳路径行驶。五、电话启动功能严
19、寒的冬天或酷热的夏日，驾车者可提前通过座机或手机启动发动机，打开车内空调，使车主上车后有一个舒适的驾车环境。六、智能语音以对话功能系统所有操作都有语音提示，使用方便，在卫星定位的情况下，还能用语音准确报出北京时间 。七、网络查询功能安装本系统的车主可以通过电脑在Internet上进行网络查询，车主即使远隔重洋，只要登录“中国智能交通通信网络”输入用户名和密码，即可查询车辆的实时位置和状态，并可通过计算机对车辆进行控制。八、热线服务功能车主通过遥控器上的“热线”与车辆注册地的监控指挥中心联系，可享受到很多增值服务，如紧急候车、加油、导航、票务、酒店订座、订房等服务。1、地图信息采集汽车导航系统内
20、部装有储存大量电子地图信息的CDROM，通过GPS卫星信号确定的位置坐标与此相匹配，便可确定汽车在电子地图中的准确位置。在此基础上。将会实现行车导航、路线推荐、信息查询、播放等多种功能。驾驶者只须通过观看显示器上的画面、收听语音提示，操纵手中的遥控器即可实现上述功能，从而轻松自如地驾车。2GPS定位信息的接收 一台GPS接收机被安装在车上，接收高达11颗的卫星信号。这些信号用来精确确定车辆的位置，但它可能遭受偶然的干扰，如坏天气影响、隧道和建筑物遮挡、超宽带无线电通信干扰等，为此通常采用航位推算导航（如惯性传感器）或辅助定位技术作为GPS信号丢失时的补偿，以使导航系统功能连续。3车载传感器 通
21、常包括测量转弯速率的陀螺仅、输出电子速度脉冲的测速计以及测量方向的罗盘。这些数据被用来进行航位推算，以便确定车辆相对道路的运动。这部分不在我们的讨论的范围内。4导航电子地图处理 导航用电子地图在整个汽车导航应用体系中起到核心的作用，针对不同导航应用往往会采用不同规格的电子地图。通常电子地图由记录实际地物的地理数据和与实际地物相关的标识、整饰信息以及各类附加信息组成。根据应用场合的不同，电子地图的选用也是不同的，我们现在使用的是。鼬丽格式的电子地图数据。3、铁路车号自动识别系统在全路所有货车、机车安装标签的基础上，通过在所有编组站、区段站、大型货运站的出入口、分界站安装地面识别设备（AEI），建
22、立一个铁路车号车次信息自动实时采集报告体系，实现全路货车局级资产管理，技术站到发列车的自动核对，为TMIS系统提供详实信息，实现铁路运输点到点成本的精确计算等。中国铁路对客车和一部分货车实行固定配属制度。实行固定配属的货车包括机械冷藏车，标记载重90吨和90吨以上的长大货车，固定装卸地点循环使用的专列罐车、矿石车或煤车，以及少数专用货车。大部分货物车辆都是全路共用 ，在全路的个局、站间来回运用。由于大部分站存在装卸量不平衡的情况，要分配车辆，需要从其他调车或向其他站排空，这是铁路组织的一个重要环节，对铁路运营效率有极大影响。因而，合理的在全路配置车辆至关重要。要想合理配置车辆，首先，必须实时掌
23、握车辆的动态信息，了解车辆的分布。2010年机车保有量达到19000台左右，动车组配置达到1000列左右，客车保有量达到4.5万辆左右，货车保有量达到70万辆（含企业自备车10万辆）。如此多的机车车辆，要人工掌握其实时情况，需要很大工作量。采用铁路车号自动识别系统，在车站、分界站通过该系统自动采集列车编组，在编组站通过该系统自动进行车辆追踪，快捷、方便、及时，极大地提高铁路运输管理效率。系统原理图如图3-1：实时车号数据库分界口车号信息中央处理系统TMIS中央车号中央数据库货车数据库系统货车车辆段/厂/站维护管理数据库TMIS路局车号信息处理系统分局AEI设备中心车站CPSAEI一、系统的基本
24、组成 铁路车号自动识别系统设备从原理上说主要包括三个核心部分：（4）电子标签：包括车辆标签和机车标签；（5）电子标签信息写入器（编程器）：包括车辆标签编程器及编程网、机车标签固定信息编程器，以及机车标签在线动态信息编程器（板）；（6）地面读出装置（电子标签信息阅读器）：简称AEI设备。 其中，电子标签是系统中最基本的部分。编程器和AEI设备的设计均围绕电子标签的工作原理进行。ATIS系统中，机车、车辆的标识信息标签信息（20位字符）的传递流程如图“铁路自动设备识别系统信息流程图”所示。 标签信息通过编程器写入电子标签（车辆标签和机车标签），车辆标签信息的写入过程遵循严格的控制操作流程（通过铁道
25、部中央车号数据库、标签编程网、标签编程器以及操作作业规程实现）。车号系统运用过程中，安装在车辆每节车辆上的电子标签中的信息经过空间以无线方式传递到地面读出装置中，再进一步由地面读出装置向后台传送到车站控制与处理系统CPS中。电子标签信息在CPS系统中以过车信息方式体现，并由CPS系统通过转发程序将过车信息（含电子标签信息）进行二次分发以满足各种应用系统对车号基础信息的需求。二、车辆运输车号自动识别系统组成 为适应铁路车辆自动追踪管理，以及列检维护等应用要求，铁路车辆运输车号自动识别系统分为以下六个部分：o 车辆电子标签o 地面AEI设备o 车站控制与车号处理系统（CPS）o 列检复示系统o 电
26、子标签编程器与编程网o 分局AEI监控系统等此外，还有位于系统后端的铁道部车号中央数据库，铁道部、各路局、分局的车号信息查寻站，以及其他车号信息应用系统等。三、车辆电子标签 车辆电子标签采用无源设计方案，电子标签内无电池，所需工作电源从照射到其上的微波射频中提取。车辆电子标签安装于车体底部。根据铁道部部颁铁路机车车辆自动识别设备技术条件要求，车辆电子标签中的标识信息可分为：车辆属性码、车种、车型、车号、换长、制造厂及制造年月等信息，如下表所示。属性码车种车型车号换长高位换长低位制造厂制造年高位制造年低位制造月01020304050600708091011121314151617181920 表
27、4.2.1 车辆电子标签信息编码格式车辆电子标签中的信息具有稳定不变的特点，每一个标签与对应的车辆终身结合，标签信息相当于车辆的一个终生身份证。四、地面AEI设备地面AEI设备包括天线，开机、开关门车轮传感器，AEI设备主机、射频电缆，信号电缆，通讯与信号防雷装置，机柜等。地面AEI设备的信息流程如“车号自动识别系统在车辆系统应用中的信息流程图”所示。 现场应用的地面AEI设备安装在道边的AEI小房（一般借用已有的红外线小房）内，AEI设备主机、UPS电源、专用调制解调器（Modem）等设备集中安装在标准机柜中。 车辆系统应用车号自动识别系统的配置情况如“地面AEI设备连接关系配置示意图”所示
28、。五、电子标签编程器与编程网 电子标签编程器用于向车辆电子标签中写入规定的标签信息。由于电子标签信息的重要性，决定了电子标签编程器属于专用设备，电子标签的信息写入由指定的授权单位完成。从技术层面上来说，电子标签编程器与车号编程信息网集成为一体。通过网络申请车辆电子标签信息，由编程器负责将即时申请的标签信息写入车辆电子标签，并对写入及安装情况进行反馈确认，以保证车号无重号、错号出现。车辆电子标签编程器与编程网的有机结合，有效地实现了车辆电子标签的授权编程写入，杜绝了绝大多数可能出现的差错。六、车站集中控制与处理系统车站控制与车号处理系统（CPS）由CPS主机、终端服务器（或多串口卡）、调制解调器及CPS软件组成。CPS系统处于地面AEI设备与TMIS系
