【摘 要】
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高速公路匝道出口车速较快,车辆变道频繁,交通事故易发,研究高速公路匝道出口的车辆防碰撞预警问题对提升高速公路的交通安全具有十分重要的意义。本文依托国家重点研发计划项目课题“车路协同环境下车辆群体智能控制理论与测试验证”（2018YFB1600600）,研发了一套针对高速公路匝道出口的车辆防碰撞预警系统。基于摄像机和毫米波雷达的多传感器融合算法实时感知车辆目标信息,及时检测出高速公路匝道出口出现的违
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高速公路匝道出口车速较快,车辆变道频繁,交通事故易发,研究高速公路匝道出口的车辆防碰撞预警问题对提升高速公路的交通安全具有十分重要的意义。本文依托国家重点研发计划项目课题“车路协同环境下车辆群体智能控制理论与测试验证”（2018YFB1600600）,研发了一套针对高速公路匝道出口的车辆防碰撞预警系统。基于摄像机和毫米波雷达的多传感器融合算法实时感知车辆目标信息,及时检测出高速公路匝道出口出现的违章停车、倒车、车辆间距小于安全距离等危险情况,形成预警信息后将其展示在路侧的可变情报板上,为驾驶员提供预警。本文的主要研究内容如下:（1）研究了基于YOLOv5模型压缩的实时目标检测跟踪算法,为了提升模型的检测速度,节省算力,在YOLOv5模型的基础上进行稀疏训练和网络剪枝。实验表明,当剪枝率为0.3时,改进后的模型体积被压缩了44.7%,检测速度提升了26.3%,将压缩后的YOLOv5模型和Deep SORT算法结合起来,选择道路交通场景进行实验,实现了对目标持续稳定的跟踪。（2）针对单一传感器存在一定性能缺陷的问题,提出了一种基于摄像机和毫米波雷达的多传感器融合算法,通过坐标转换和时间同步实现两种传感器在空域和时域上的融合,利用全局最近邻目标关联算法实现了多传感器的数据融合。实验表明,数据融合算法可以有效降低目标的漏检率,丰富目标的检测信息,增强系统对环境的感知能力。通过分析车辆的制动过程,建立了车辆之间的安全距离模型,然后结合多传感器融合数据,设计了检测违章车辆的判断逻辑。（3）在前面工作的基础上,开发了车辆防碰撞预警系统的客户端,设计了用于存储检测数据的数据库,最后通过在汽车试验场模拟高速公路匝道出口可能出现的危险工况,进行了车辆防碰撞预警实验,系统准确的检测出了相关违章情况,验证了车辆防碰撞预警系统的有效性。
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