ΔΛΣΟΠΗΚΟ ΟΥΖΚΑΣΩΛ, ΠΔΕΩΛ ΑΛΣΗΘΔΗΚΔΛΩΛ ΘΑΗ ΤΠΟΓΟΚΩΛ ΓΗΑ ΤΣΖΚΑΣΑ ΔΠΗΒΟΖΘΖΖ ΟΓΖΓΩΛ

Transcript

1 ΠΑΛΔΠΗΣΖΚΗΟ ΠΑΣΡΩΛ ΣΚΖΚΑ: ΖΙΔΘΣΡΟΙΟΓΩΛ ΚΖΥΑΛΗΘΩΛ ΘΑΗ ΣΔΥΛΟΙΟΓΗΑ ΖΙΔΘΣΡΟΛΗΘΩΛ ΤΠΟΙΟΓΗΣΩΛ Γιπλωματική εργασία τοσ υοιτητή τοσ Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μητανικών και Τετνολογίας Υπολογιστών της Πολστετνικής Στολής τοσ Πανεπιστημίοσ Πατρών Άρη Χρυσόστομου Δροσόπουλου του Κωνσταντίνου Α.Κ. : ΔΛΣΟΠΗΚΟ ΟΥΖΚΑΣΩΛ, ΠΔΕΩΛ ΑΛΣΗΘΔΗΚΔΛΩΛ ΘΑΗ ΤΠΟΓΟΚΩΛ ΓΗΑ ΤΣΖΚΑΣΑ ΔΠΗΒΟΖΘΖΖ ΟΓΖΓΩΛ ΘΑΣΑΘΣΖΔΗ - ΠΡΟΟΠΣΗΘΔ Δπιβλέπων Θαθηγητής: Δσάγγελος Γερματάς Κάιος 2010

2 ΠΑΛΔΠΗΣΖΚΗΟ ΠΑΣΡΩΛ ΣΚΖΚΑ: ΖΙΔΘΣΡΟΙΟΓΩΛ ΚΖΥΑΛΗΘΩΛ ΘΑΗ ΣΔΥΛΟΙΟΓΗΑ ΖΙΔΘΣΡΟΛΗΘΩΛ ΤΠΟΙΟΓΗΣΩΛ ΔΛΣΟΠΗΚΟ ΟΥΖΚΑΣΩΛ, ΠΔΕΩΛ ΑΛΣΗΘΔΗΚΔΛΩΛ ΘΑΗ ΤΠΟΓΟΚΩΛ ΓΗΑ ΤΣΖΚΑΣΑ ΔΠΗΒΟΖΘΖΖ ΟΓΖΓΩΛ ΘΑΣΑΘΣΖΔΗ - ΠΡΟΟΠΣΗΘΔ Φνηηεηήο: Άρης Χρσσόστομος Δροσόποσλος τοσ Κωνσταντίνοσ Δπηβιέπσλ Θαζεγεηήο: Εσάγγελος Δερματάς Πεξίιεςε Τα ηειεπηαία δεθαπέληε ρξόληα έρεη πξνρωξήζεη ζεκαληηθά ε αλάπηπμε απηνκάηωλ ζπζηεκάηωλ βνήζεηαο ηνπ νδεγνύ πνπ ζηνρεύνπλ λα πξνεηδνπνηήζνπλ γηα ην πεξηβάιινλ νδήγεζεο θαη ηηο πηζαλόηεηεο ζύγθξνπζεο κε άιια νρήκαηα. Τα Παλεπηζηήκηα, Κξαηηθνί θνξείο θαη απηνθηλεηνβηνκεραλίεο ξίρλνπλ ηδηαίηεξν βάξνο ζην ζέκα απηό πνπ έρεη θνηλωληθέο θαη εκπνξηθέο δηαζηάζεηο. Θνηλσληθέο δηαζηάζεηο γηαηί ε αμηόπηζηε ιεηηνπξγία ζπζηεκάηωλ βνήζεηαο νδεγώλ κπνξεί λα ζπκβάιιεη απνθαζηζηηθά ζηε κείωζε ηωλ ηξνραίωλ αηπρεκάηωλ. Δκπνξηθέο δηαζηάζεηο γηαηί ν αληαγωληζκόο ηωλ βηνκεραληώλ απηνθηλήηωλ ζε ζπλεξγαζία κε εηαηξείεο παξαγωγήο ζπζηεκάηωλ απηνκαηηζκνύ, νδεγεί ζε έλα θπλήγη παξνπζίαζεο πιένλ ζύγρξνλωλ θαη «ειθπζηηθώλ» ζπζηεκάηωλ γηα ην θαηαλαιωηηθό θνηλό. Δηδηθά ζην ζέκα ηωλ θνηλωληθώλ δηαζηάζεωλ, ηα παξαθάηω ζηνηρεία δίλνπλ κε πνιύ έκθαζε ην κέγεζνο ηνπ πξνβιήκαηνο. Καηά κέζνλ όξν, ηνπιάρηζηνλ έλαο άλζξωπνο πεζαίλεη θάζε ιεπηό ζε ηξνραίν αηύρεκα. Τα ηξνραία αηπρήκαηα επίζεο ηξαπκαηίδνπλ ηνπιάρηζην 10 εθαηνκκύξηα αλζξώπνπο, από ηνπο νπνίνπο 2 ή 3 εθαηνκκύξηα ζνβαξά. Πξνβιέπεηαη όηη νη λνζνθνκεηαθέο δαπάλεο, νη θαηεζηξακκέλεο πεξηνπζίεο θαη άιια παξεκθεξή θόζηε ζα αλέιζνπλ ζην 1 3 % ηνπ παγθνζκίνπ αθαζαξίζηνπ εζληθνύ πξνϊόληνο. Αληηθείκελν ηεο δηπισκαηηθήο εξγαζίαο είλαη ε κειέηε 26 εξεπλεηηθώλ εξγαζηώλ πνπ εξεπλνύλ δηαηάμεηο εληνπηζκνύ θαη αλίρλεπζεο νρεκάησλ, πεδώλ, αληηθεηκέλσλ θαη νδηθώλ ππνδνκώλ, ε ζύγθξηζε ηεο κεζνδνινγίαο ηνπο, ν ζρνιηαζκόο πιενλεθηεκάησλ θαη κεηνλεθηεκάησλ θαη ε αλαθνξά ζε κειινληηθέο απαηηήζεηο - πξνθιήζεηο. Η δνκή ηεο εξγαζίαο είλαη ε παξαθάηω: ην θεθάιαην Η γίλεηαη εηζαγωγή ζην αληηθείκελν ηεο εξγαζίαο θαη παξνπζηάδεηαη ζεηξά ζηαηηζηηθώλ δεδνκέλωλ γηα ηα ηξνραία αηπρήκαηα.

3 ην θεθάιαην II γίλεηαη ζπλνπηηθή παξνπζίαζε ηωλ εξεπλεηηθώλ εξγαζηώλ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα ηελ παξνπζίαζε ηνπ ζέκαηνο. ην θεθάιαην III γίλεηαη παξνπζίαζε βαζηθώλ ζηνηρείωλ εμνπιηζκνύ γηα ηνλ εληνπηζκό θαη παξαθνινύζεζε ηνπ θπθινθνξηαθνύ ηνπίνπ θαζώο επίζεο αλαθνξά ζε ζεωξεηηθέο ππνινγηζηηθέο επεμεξγαζίεο. ην θεθάιαην IV γίλεηαη κηα παξνπζίαζε βαζηθώλ εξεπλεηηθώλ θαη πεηξακαηηθώλ δηαηάμεωλ πνπ έρνπλ πξνηαζεί ή εθαξκνζζεί γηα ηνλ εληνπηζκό, ηελ αλίρλεπζε θαη παξαθνινύζεζε νρεκάησλ, πεδώλ, εκπνδίσλ επί ησλ νδώλ, θαη ππνδνκώλ παξαπιεύξσο ηνπ νδηθνύ δηθηύνπ, έηζη ώζηε λα παξάγεηαη πιεξνθνξία ζηνλ ρξήζηε ηεο νδνύ. Πιεξνθνξία πνπ κπνξεί λα απνδεηρζεί από ρξήζηκε κέρξη ζωηήξηα γηαηί κπνξεί λα ιεηηνπξγήζεη είηε ωο πξνεηδνπνίεζε ζηνλ νδεγό είηε ωο εξέζηζκα γηα απηόκαηε επελέξγεηα επί ηωλ ζπζηεκάηωλ ηνπ απηνθηλήηνπ (π.ρ. απηόκαην θξελάξηζκα). ην θεθάιαην V γίλεηαη ζρνιηαζκόο θαη ζπγθξίζεηο ηωλ πεξηγξαθεηζώλ κεζόδωλ, εμάγνληαη ζπκπεξάζκαηα θαη επηζεκαίλνληαη θάπνηεο κειινληηθέο εξεπλεηηθέο θαη θαηαζθεπαζηηθέο πξνθιήζεηο. ην θεθάιαην VI αλαθέξεηαη ε ρξεζηκνπνηεζείζα βηβιηνγξαθία. Όιεο νη κέζνδνη πξνζπαζνύλ λα αληαπνθξηζνύλ κεξηθά ή νιηθά ζηα παξαθάηω δεηνύκελα: Δληνπηζκόο ζηόρωλ (θηλεηώλ θαη αθηλήηωλ). Παξαθνινύζεζε ζπκπεξηθνξάο θηλνπκέλωλ ζηόρωλ. Παξαγωγή πξνεηδνπνίεζεο (αθνπζηηθά ή νπηηθά ζήκαηα). Απηόκαηε επελέξγεηα ζε ζπζηήκαηα ηνπ νρήκαηνο. Δξγαιεία ηωλ ζπζηεκάηωλ πνπ παξνπζηάδνληαη είλαη ζπλήζωο έλα ζύλνιν εμνπιηζκνύ παζεηηθώλ θαη ελεξγεηηθώλ αηζζεηήξωλ, έλαο πξωηόηππνο αιγόξηζκνο επεμεξγαζίαο ηωλ ζηνηρείωλ θαη έλαο ππνινγηζηήο γηα ηελ επεμεξγαζία θαη αμηνιόγεζε ηωλ δεδνκέλωλ. Δκπόδηα πνπ πξέπεη λα ππεξπεδεζνύλ είλαη ε ζπλζεηόηεηα ηνπ πεξηβάιινληνο νδήγεζεο (απηνθηλεηόδξνκνη, επαξρηαθνί νδνί, αζηηθό νδηθό δίθηπν θ.ι.π.) θαη νη κεηαβαιιόκελεο θαηξηθέο ζπλζήθεο (θαινθαηξία, βξνρή, νκίριε, ρηόλη θ.ι.π.). Θιεηδί ζηελ απνηειεζκαηηθόηεηα είλαη ε ζπιινγή ηωλ πιένλ επίθαηξωλ δεδνκέλωλ θαη ε δεκηνπξγία γξήγνξνπ θαη ζηηβαξνύ αιγόξηζκνπ. Κέηξν επηηπρίαο είλαη ε ζπκπεξηθνξά ζε πξαγκαηηθέο ζπλζήθεο θαη ε δπλαηόηεηα ιεηηνπξγηθήο θαη νηθνλνκηθήο ελζωκάηωζεο ζην όρεκα. Οη κειεηεζείζεο 26 εξεπλεηηθέο εξγαζίεο πνπ εληνπίδνπλ θαη αληρλεύνπλ θαηεγνξηνπνηνύληαη: 1. Αλάινγα κε ηνλ ρξεζηκνπνηνύκελν εμνπιηζκό Α. Σε δηαηάμεηο απιώλ ελεξγεηηθώλ αηζζεηήξωλ Β. Σε δηαηάμεηο παζεηηθώλ αηζζεηήξωλ (νπηηθά ζπζηήκαηα κε δηάθνξεο κνξθέο θακεξώλ) Γ. Σε δηαηάμεηο δπν εηδώλ αηζζεηήξωλ Γ. Σε πνιπαηζζεηεξηαθέο δηαηάμεηο Σεκεηώλνπκε όηη παξνπζηάδνληαη δπν θαηεγνξίεο αηζζεηήξωλ: νη ελεξγεηηθνί θαη νη παζεηηθνί. Δλεξγεηηθνί αηζζεηήξεο ζεωξνύληαη νη ηύπνπ ξαληάξ (mm θύκα), ηύπνπ laser (lidar θαη scanners) θαη νη αθνπζηηθνύ ηύπνπ. Οπηηθνί αηζζεηήξεο, όπωο ζπλήζεηο θάκεξεο, ζεξκνγξαθηθέο θάκεξεο (FLIR - Forward Looking InfraRed), CCD θάκεξεο (Charge-coupled device cameras) ζπρλά αλαθέξνληαη ωο παζεηηθνί αηζζεηήξεο γηαηί απνθηνύλ δεδνκέλα ρωξίο παξέκβαζε.

4 Αλαιύνληαη ηα ηδηαίηεξα ραξαθηεξηζηηθά ηωλ παξαπάλω δηαηάμεωλ, ηα πιενλεθηήκαηα θαη ηα κεηνλεθηήκαηά ηνπο θαη αλαδεηθλύεηαη ε επηθξαηνύζα, κε ηελ πάξνδν ηνπ ρξόλνπ, ηάζε ζπλδπαζκνύ δηαθόξσλ αηζζεηήξσλ. 2. Αλάινγα κε ηηο ζηνρεύζεηο, ηνπο ππνινγηζηηθνύο αιγνξίζκνπο θαη ηα ηδηαίηεξα ραξαθηεξηζηηθά ηνπο. Οη εμεηαζζείζεο κειέηεο πνπ εληνπίδνπλ θαη παξαθνινπζνύλ ζηόρνπο ηνπ θπθινθνξηαθνύ ηνπίνπ κπνξνύλ λα ηαμηλνκεζνύλ ωο πξνο ηνπο ζηόρνπο ζηηο εμήο θαηεγνξίεο: 1. Κηλνύκελα νρήκαηα πεδνί (θπξίωο αζηηθό θπθινθνξηαθό ηνπίν). 2. Κηλνύκελα νρήκαηα (απηνθηλεηόδξνκνη, επαξρηαθνί νδνί, αζηηθέο νδνί). 3. Σηάζηκα αληηθείκελα, νρήκαηα πεδνί (απηνθηλεηόδξνκνη, επαξρηαθνί νδνί, αζηηθέο νδνί). 4. Πεδνί (αζηηθό θπθινθνξηαθό ηνπίν). 5. Οδηθέο ππνδνκέο (απηνθηλεηόδξνκνη) κε έκθαζε ζηηο θαηαθόξπθεο ηακπέιεο θαη ζηηο αληζόπεδεο δηαβάζεηο. Από ηελ παξνπζίαζε θαη ηε ζύγθξηζε ηωλ εξγαζηώλ, πξνθύπηεη όηη ην βαζηθό πξόβιεκα πνπ γίλεηαη πξνζπάζεηα λα αληηκεηωπηζηεί, είλαη ε εγθαηάζηαζε δηαηάμεωλ πνπ ζα πξέπεη λα δηαθξίλνληαη, κεηαμύ άιιωλ, από: Αμηνπηζηία όζνλ αθνξά ηνλ εληνπηζκό θαη ηελ παξαθνινύζεζε. Πξνζαξκνγή ζε ζύλζεηεο θπθινθνξηαθέο ζπλζήθεο όπωο είλαη κεηαβαιιόκελεο θαηξηθέο ζπλζήθεο (κεηωκέλε νξαηόηεηα, ρακειόο θωηηζκόο, έληνλε βξνρή, ρηόλη θ.ι.π.) είηε ππθλή νδηθή θπθινθνξία (π.ρ. ζε νδνύο ζην αζηηθό νδηθό δίθηπν). Γξήγνξε επεμεξγαζία ηωλ δεδνκέλωλ εηζόδνπ κε ζηηβαξνύο αιγόξηζκνπο Διαρηζηνπνίεζε ιαλζαζκέλωλ πξνεηδνπνηήζεωλ. Θαηαζθεπαζηηθό θαη ιεηηνπξγηθό θόζηνο πνπ ζα ηηο θαηαζηνύλ πινπνηήζηκεο ζε πιαηηά θιίκαθα. Από ηελ αλάιπζε ησλ ζηνηρείσλ ησλ εξγαζηώλ πξνθύπηεη όηη ππάξρνπλ πνιινί ηξόπνη λα κεησζνύλ ζεκαληηθά ηα ζθάικαηα, δηαηεξώληαο πςειή αθξίβεηα, όπσο βειηησκέλεο αιγνξηζκηθέο επηιύζεηο (π.ρ. κε ρξήζε πνιιαπιώλ εξγαιείσλ, πξνρσξεκέλσλ ζηαηηζηηθώλ θαη γλσζηηθώλ κεζόδσλ), ζπλδπαζκόο αηζζεηήξσλ (π.ρ. νξαηνί, IR, ξαληάξ) θαη ηειεκαηηθή (π.ρ. επηθνηλσλία νρήκαηνο κε όρεκα, εληνπηζκόο κε κέζνδν GPS). Σε ζρέζε κε ην ινγηζκηθό, έλα απαξαίηεην βήκα είλαη ε δεκηνπξγία ζηαζεξώλ πξνϋπνζέζεωλ έηζη ώζηε ηα νπηηθά ζπζηήκαηα εληνπηζκνύ νρήκαηνο λα είλαη ηππνπνηήζηκα, επαλαδηακνξθνύκελα θαη επεθηάζηκα έηζη ώζηε λα κπνξνύλ λα ζπλεξγαζηνύλ κε ηε κεγάιε πνηθηιία εθαξκνγώλ επεμεξγαζίαο. Πνιύ εύζηνρε ζα ήηαλ ε δεκηνπξγία θαη αλάπηπμε ινγηζκηθνύ πνπ ζα κπνξεί λα ζρεηίδεηαη κε δηάθνξα επίπεδα αθαίξεζεο ζπκπεξηιακβάλνληαο ζπλδπαζκό αηζζεηήξωλ, ελνπνίεζε πνηθίιωλ αιγνξίζκωλ, νηθνλνκηθή ρξήζε πόξωλ, ηαμηλόκεζε θαη ππνινγηζκνύο. Δπίζεο ε βειηίσζε ησλ ηαρπηήησλ ησλ PCs έρεη νδεγήζεη ζε αξθεηά ηθαλνπνηεηηθά απνηειέζκαηα όζνλ αθνξά ηνλ ρξόλν επεμεξγαζίαο, δεδνκέλνπ όηη ηα ζπζηήκαηα εληνπηζκνύ θηλνπκέλνπ νρήκαηνο έρνπλ κεγάιεο ππνινγηζηηθέο απαηηήζεηο θαζώο ρξεηάδεηαη λα επεμεξγαζηνύλ ηηο αλαθηώκελεο εηθόλεο ζε πξαγκαηηθό ρξόλν ή θνληά ζε πξαγκαηηθό ρξόλν γηα λα εμνηθνλνκήζνπλ ρξόλν ζηελ αληίδξαζε ηνπ νδεγνύ. Τέινο ζα πξέπεη λα αληηθεηκεληθνπνηεζνύλ νη δηαδηθαζίεο αμηνιόγεζεο ηωλ παξνπζηαδνκέλωλ κεζόδωλ έηζη ώζηε λα είλαη πιένλ ζπγθξίζηκεο θαη επξύηεξα απνδεθηέο.

5 ΞΔΟΗΔΣΝΚΔΛΑ I. ΔΗΠΑΓΩΓΖ Πελ. 1 II. ΠΛΝΞΡΗΘΖ ΞΑΟΝΠΗΑΠΖ ΔΟΓΑΠΗΩΛ Πελ. 7 III. ΔΜΝΞΙΗΠΚΝΠ ΞΝΙΝΓΗΠΡΗΘΔΠ ΔΞΔΜΔΟΓΑΠΗΔΠ Πελ. 9 IV. ΔΛΡΝΞΗΠΚΝΠ ΝΣΖΚΑΡΩΛ, ΞΔΕΩΛ ΑΛΡΗΘΔΗΚΔΛΩΛ ΘΑΗ ΞΝΓΝΚΩΛ Α. Γιαηάξειρ απλών αιζθηηήπων Β. Νπηικά ζςζηήμαηα με διάθοπερ μοπθέρ καμεπών Γ. Γιαηάξειρ δςο ειδών αιζθηηήπων Γ. Ξολςαιζθηηηπιακέρ διαηάξειρ Πελ. 19 Πελ. 21 Πελ. 27 Πελ. 53 Πελ. 62 V. ΠΣΝΙΗΑ - ΠΚΞΔΟΑΠΚΑΡΑ Πελ. 83 VI. ΒΗΒΙΗΝΓΟΑΦΗΑ Πελ. 90

6 I. ΔΗΠΑΓΩΓΖ Σα ηειεπηαία δεθαπέληε ρξφληα έρεη πξνρσξήζεη ζεκαληηθά ε αλάπηπμε απηνκάησλ ζπζηεκάησλ βνήζεηαο ηνπ νδεγνχ πνπ ζηνρεχνπλ λα πξνεηδνπνηήζνπλ γηα ην πεξηβάιινλ νδήγεζεο θαη ηηο πηζαλφηεηεο ζχγθξνπζεο κε άιια νρήκαηα. Σα Παλεπηζηήκηα, Κξαηηθνί θνξείο θαη απηνθηλεηνβηνκεραλίεο ξίρλνπλ ηδηαίηεξν βάξνο ζην ζέκα απηφ πνπ έρεη θνηλσληθέο θαη εκπνξηθέο δηαζηάζεηο. Θνηλσληθέο δηαζηάζεηο γηαηί ε αμηφπηζηε ιεηηνπξγία ζπζηεκάησλ βνήζεηαο νδεγψλ κπνξεί λα ζπκβάιιεη απνθαζηζηηθά ζηε κείσζε ησλ ηξνραίσλ αηπρεκάησλ. Δκπνξηθέο δηαζηάζεηο γηαηί ν αληαγσληζκφο ησλ βηνκεραληψλ απηνθηλήησλ ζε ζπλεξγαζία κε εηαηξείεο παξαγσγήο ζπζηεκάησλ απηνκαηηζκνχ, νδεγεί ζε έλα θπλήγη παξνπζίαζεο πιένλ ζχγρξνλσλ θαη «ειθπζηηθψλ» ζπζηεκάησλ γηα ην θαηαλαισηηθφ θνηλφ. Δηδηθά ζην ζέκα ησλ θνηλσληθψλ δηαζηάζεσλ, ηα παξαθάησ ζηνηρεία δίλνπλ κε πνιχ έκθαζε ην κέγεζνο ηνπ πξνβιήκαηνο. Καηά κέζνλ φξν, ηνπιάρηζηνλ έλαο άλζξσπνο πεζαίλεη θάζε ιεπηφ ζε ηξνραίν αηχρεκα. Σα ηξνραία αηπρήκαηα επίζεο ηξαπκαηίδνπλ ηνπιάρηζην 10 εθαηνκκχξηα αλζξψπνπο, απφ ηνπο νπνίνπο 2 ή 3 εθαηνκκχξηα ζνβαξά. Πξνβιέπεηαη φηη νη λνζνθνκεηαθέο δαπάλεο, νη θαηεζηξακκέλεο πεξηνπζίεο θαη άιια παξεκθεξή θφζηε ζα αλέιζνπλ ζην 1 3 % ηνπ παγθνζκίνπ αθαζαξίζηνπ εζληθνχ πξντφληνο. Πην ζπλέδξην ηεο Νηθνλνκηθήο Δπηηξνπήο ηνπ Ν.Ζ.Δ. (UNECE) «Βειηηώλνληαο ηελ νδηθή αζθάιεηα ζηε Λ.Α. Δπξώπε» (2009) επηζεκάλζεθε όηη θάζε ρξόλν ππάξρνπλ 1,3 εθαηνκκύξηα λεθξνί από ηξνραία αηπρήκαηα, ελώ ζηελ Δπξώπε άλζξσπνη πεζαίλνπλ θάζε ρξόλν θαη 2,4 εθαηνκκύξηα ηξαπκαηίδνληαη ή κέλνπλ αλάπεξνη. ηελ ελδεθαεηία , ζηηο 15 ρψξεο ηεο Δ.Δ., ζθνηψζεθαλ απφ ηξνραία δπζηπρήκαηα άλζξσπνη, αξηζκφο κεγαιχηεξνο απφ ηνλ ζπλνιηθφ πιεζπζκφ ηνπ Λνπμεκβνχξγνπ ή πεξίπνπ φζνο ν πιεζπζκφο ηεο Θεζζαιίαο. Η Διιάδα, καδί κε φια ηα άιια θξάηε - κέιε ηεο Δπξσπατθήο Έλσζεο έρνπλ δεζκεπηεί λα ιάβνπλ θαηάιιεια κέηξα θαη λα αλαπηχμνπλ δξαζηεξηφηεηεο γηα ηνλ πεξηνξηζκφ θαηά 50% ησλ ηξνραίσλ δπζηπρεκάησλ σο ην 2010 ζε ζρέζε κε ην ηηο Η.Π.Α., ζχκθσλα κε αλαθνξά ηεο Δζληθήο Τπεξεζίαο Οδηθήο Αζθάιεηαο ην 2004 {29. Βηβιηνγξαθίαο}, ππήξραλ ζπλνιηθά λεθξνί απφ ηνπο νπνίνπο 4641 πεδνί. ηηο αλαπηπζζφκελεο ρψξεο, φπσο ε Ιλδία θαη ε Κίλα, ην πξφβιεκα είλαη ρεηξφηεξν. Σν 2001 ππήξραλ λεθξνί ζηελ Ιλδία απμαλφκελνη θαηά πνζνζηφ 5% ηελ ηειεπηαία δεθαεηία. ηελ πξάμε ην 60-80% απηψλ ήηαλ ηξσηνί ρξήζηεο ησλ δξφκσλ θαη πνιινί απφ απηνχο πξνήξρνλην απφ ρακειά νηθνλνκηθά ζηξψκαηα. ηελ Διιάδα, από ηα ζηνηρεία ηνπ Ξαξαηεξεηεξίνπ Νδηθήο Αζθάιεηαο ηνπ Ρ.Δ.Δ. {32. Βηβιηνγξαθίαο}, πξνθχπηεη φηη νη λεθξνί απφ ηξνραία αηπρήκαηα ην 2003 ήηαλ 1615, ην

7 Malta Luxembourg Cyprus Estonia Slovenia Ireland Finland Denmark Latvia Sweden Slovakia Lithuania Austria Netherlands Belgium Hungary Czech Portugal Greece UK Spain Poland Italy France Germany ήηαλ 1619, ην 2005 ήηαλ θαη ην 2006 ήηαλ Οη λεθξνί ησλ ηξνραίσλ αηπρεκάησλ έρνπλ απμεζεί θαηά 12% (απφ ην 1980 έσο ην 2005). ην πξψην νθηάκελν ηνπ 2008 ππήξμε αχμεζε ησλ ζαλαηεθφξσλ δπζηπρεκάησλ θαηά 8,6 % ζε ζρέζε κε ην 2007 θαη 7,8% ησλ αηπρεκάησλ κε ζνβαξά ηξαπκαηίεο. Παξαζέηνπκε δπν ραξαθηεξηζηηθά γξαθήκαηα γηα λα δεηρζεί ην κέγεζνο ηνπ πξνβιήκαηνο. Αξηζκόο λεθξώλ EU25 (2003) Δηθόλα 1: Γξάθεκα κε ηνπο λεθξνύο από ηξνραία αηπρήκαηα ζηηο 25 ρώξεο ηεο Ε.Ε. ην

8 Μάληα Σοςηδία Ην.Βαζίλειο Ολλανδία Φινλανδία Γεπμανία Γανία Ιπλανδία Γαλλία Ιηαλία Αςζηπία Λοςξεμβούπγο Σλοβακία Δζθονία Σλοβενία Βέλγιο Ιζπανία Κύππορ Οςγγαπία Τζεσία Πολωνία Δλλάδα Ποπηογαλία Λιθοςανία Λεηονία Αριθμός νεκρών ανά εκατομμύριο κατοίκων - EU25 (2003) Δηθόλα 2 : Γξάθεκα κε ηνλ αξηζκό λεθξώλ από ηξνραία αηπρήκαηα, αλά εθαηνκκύξην θαηνίθσλ, ζηηο 25 ρώξεο ηεο Ε.Ε. ην Έλα άιιν αμηνζεκείσην δήηεκα, πνπ παίδεη ζνβαξά ξόιν ζηηο επηπηώζεηο ησλ αηπρεκάησλ, είλαη ν ηξόπνο θαη ην είδνο ησλ ζπγθξνύζεσλ. Απφ ηελ Ρξάπεδα Γεδνκέλσλ ηεο European Accident Causation Survey {31. Βηβιηνγξαθίαο} πξνθχπηνπλ ηα παξαθάησ ζηαηηζηηθά δηαγξάκκαηα πνπ αληηζηνηρνχλ ζε ειαθξνχο ηξαπκαηηζκνχο, βαξείο ηξαπκαηηζκνχο θαη ζε ζαλάηνπο. 3

9 Δηθόλα 3: Γξαθήκαηα ζπζρεηηζκνύ βαξύηεηαο αηπρήκαηνο κε είδνο ζύγθξνπζεο (Τξάπεδα Δεδνκέλσλ ηεο European Accident Causation Survey) κε επεμήγεζε ησλ θαηεγνξηώλ ησλ ζπγθξνύζεσλ πνπ εκθαλίδνληαη ζηνλ άμνλα Φ ησλ δηαγξακκάησλ. 4

10 Η πιεηνςεθία ησλ ζνβαξψλ αηπρεκάησλ, ζχκθσλα κε ηα ζηαηηζηηθά δεδνκέλα, ζπκβαίλνπλ ζε απξφζεθηε αιιαγή ισξίδαο θπθινθνξίαο, ζε εθηξνπή απφ ηελ νδφ, ζε ζχγθξνπζε κε απηνθίλεην αληίζεηεο θαηεχζπλζεο, ζε ζχγθξνπζε κε νδηθή ππνδνκή, ζε ζχγθξνπζε ζε δηαζηαχξσζε ή θφκβν θαη ζε κεησπηθέο ζπγθξνχζεηο κε πεδνχο, πνδειάηεο, αληηθείκελα ή δψα. Η δνκή ηεο εξγαζίαο είλαη ε παξαθάησ: Πην θεθάιαην Η γίλεηαη εηζαγσγή ζην αληηθείκελν ηεο εξγαζίαο θαη παξνπζηάδεηαη ζεηξά ζηαηηζηηθψλ δεδνκέλσλ γηα ηα ηξνραία αηπρήκαηα. Πην θεθάιαην II γίλεηαη ζπλνπηηθή παξνπζίαζε ησλ εξεπλεηηθψλ εξγαζηψλ πνπ ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα ηελ παξνπζίαζε ηνπ ζέκαηνο. Πην θεθάιαην III γίλεηαη παξνπζίαζε βαζηθψλ ζηνηρείσλ εμνπιηζκνχ γηα ηνλ εληνπηζκφ θαη παξαθνινχζεζε ηνπ θπθινθνξηαθνχ ηνπίνπ θαζψο επίζεο αλαθνξά ζε ζεσξεηηθέο ππνινγηζηηθέο επεμεξγαζίεο. Πην θεθάιαην IV γίλεηαη κηα παξνπζίαζε βαζηθψλ εξεπλεηηθψλ θαη πεηξακαηηθψλ δηαηάμεσλ πνπ έρνπλ πξνηαζεί ή εθαξκνζζεί γηα ηνλ εληνπηζκφ, ηελ αλίρλεπζε θαη παξαθνινχζεζε νρεκάησλ, πεδψλ, εκπνδίσλ επί ησλ νδψλ, θαη ππνδνκψλ παξαπιεχξσο ηνπ νδηθνχ δηθηχνπ, έηζη ψζηε λα παξάγεηαη πιεξνθνξία ζηνλ ρξήζηε ηεο νδνχ. Πιεξνθνξία πνπ κπνξεί λα απνδεηρζεί απφ ρξήζηκε κέρξη ζσηήξηα γηαηί κπνξεί λα ιεηηνπξγήζεη είηε σο πξνεηδνπνίεζε ζηνλ νδεγφ είηε σο εξέζηζκα γηα απηφκαηε επελέξγεηα επί ησλ ζπζηεκάησλ ηνπ απηνθηλήηνπ (π.ρ. απηφκαην θξελάξηζκα). Ρν βαζηθό πξόβιεκα είλαη ε εγθαηάζηαζε δηαηάμεσλ πνπ ζα πξέπεη λα δηαθξίλνληαη, κεηαμχ άιισλ, απφ: Αμηνπηζηία φζνλ αθνξά ηνλ εληνπηζκφ θαη ηελ παξαθνινχζεζε. Ξξνζαξκνγή ζε ζύλζεηεο θπθινθνξηαθέο ζπλζήθεο φπσο είλαη κεηαβαιιφκελεο θαηξηθέο ζπλζήθεο (κεησκέλε νξαηφηεηα, ρακειφο θσηηζκφο, έληνλε βξνρή, ρηφλη θ.ι.π.) είηε ππθλή νδηθή θπθινθνξία (π.ρ. ζε νδνχο ζην αζηηθφ νδηθφ δίθηπν). Γξήγνξε επεμεξγαζία ησλ δεδνκέλσλ εηζφδνπ κε ζηηβαξνχο αιγφξηζκνπο Διαρηζηνπνίεζε ιαλζαζκέλσλ πξνεηδνπνηήζεσλ. Θαηαζθεπαζηηθό θαη ιεηηνπξγηθό θόζηνο πνπ ζα ηηο θαηαζηνχλ πινπνηήζηκεο ζε πιαηηά θιίκαθα. ηε βηβιηνγξαθία πνπ κειεηήζεθε παξνπζηάδνληαη δηάθνξα «Ξξνεγκέλα Ππζηήκαηα Νδεγηθήο Βνήζεηαο» (ADAS Advanced Driver Assistance Systems) θαη «Ππζηήκαηα Ξξνζαξκόζηκνπ Διέγρνπ Ξνξείαο» (ACCS - Adaptive Cruise Control Systems) πνπ ζπλεξγάδνληαη κε «Δπθπή Ππζηήκαηα Κεηαθνξώλ» (ITS - Intelligent Transportation Systems). Δπίζεο έρνπλ θαηαζθεπαζζεί «Δπθπή Νρήκαηα» (IVS - Intelligent Vehicle Systems), ελψ ρξεζηκνπνηνχληαη θαη δηαηάμεηο «Δλδνεπηθνηλσλίαο Νρεκάησλ» (IVC Inter Vehicular Communication). 5

11 Βαζηθέο επηδηψμεηο είλαη ε απνηειεζκαηηθή ιεηηνπξγία «Ππζηεκάησλ Ξξνεηδνπνίεζεο Πύγθξνπζεο» (WCS Warning Collision Systems) ή «Ππζηεκάησλ Απνθπγήο Πύγθξνπζεο» (ACS Avoidance Collision Systems) ή θαη ησλ δπν ηαπηφρξνλα. Σα εμεηαζζέληα ζπζηήκαηα πεξηιακβάλνπλ πνηθηιία εμνπιηζκνχ (επί ησλ νρεκάησλ) θαη αμηνπνηνχλ δηάθνξα ινγηζκηθά θαη πξφηππνπο αιγφξηζκνπο, αλάινγα κε ηελ επηδίσμε εληνπηζκνχ θαη ηελ κεζνδνινγία ηεο ηξνθνδφηεζεο ηεο εμαγφκελεο πιεξνθνξίαο. Πην θεθάιαην V γίλεηαη ζρνιηαζκφο θαη ζπγθξίζεηο ησλ πεξηγξαθεηζψλ κεζφδσλ, εμάγνληαη ζπκπεξάζκαηα θαη επηζεκαίλνληαη θάπνηεο κειινληηθέο εξεπλεηηθέο θαη θαηαζθεπαζηηθέο πξνθιήζεηο. Πην θεθάιαην VI αλαθέξεηαη ε ρξεζηκνπνηεζείζα βηβιηνγξαθία. 6

12 II. ΠΛΝΞΡΗΘΖ ΞΑΟΝΠΗΑΠΖ ΔΟΓΑΠΗΩΛ Πην θεθάιαην IV παξνπζηάδεηαη κηα ζεηξά εξεπλεηηθψλ εξγαζηψλ πνπ κε δηάθνξεο κεζφδνπο θαη εμνπιηζκφ πξνζπαζνχλ λα δψζνπλ ηθαλνπνηεηηθέο ιχζεηο ζην ζέκα ηνπ εληνπηζκνχ θαη ηεο παξαθνινχζεζεο νρεκάησλ, πεδψλ θαη νδηθψλ ππνδνκψλ. Γηα δηεπθφιπλζε ησλ αλαγλσζηψλ, ζεκεηψλνπκε ζπλνπηηθά ζρφιηα γηα ηηο εξγαζίεο πνπ εμεηάδνληαη ζην θεθάιαην IV, κε αξηζκεηηθή αληηζηνίρεζε θαη πιήξε ζηνηρεία ησλ εξγαζηψλ ζην θεθάιαην VI (Βηβιηνγξαθία): ρεηηθά κε ηνλ ρξεζηκνπνηνχκελν εμνπιηζκφ γίλεηαη ε παξαθάησ ελδεηθηηθή ηαμηλφκεζε: Α. Δηαηάμεηο απιώλ ελεξγεηηθώλ αηζζεηήξσλ {εξγαζίεο IV.1., IV.2., IV.3.} Β. Δηαηάμεηο παζεηηθώλ αηζζεηήξσλ (νπηηθά ζπζηήκαηα κε δηάθνξεο κνξθέο θακεξώλ) {εξγαζίεο IV.4., IV.5., IV.6., IV.7., IV.8., IV.9., IV.10., IV.11., IV.12., IV.13.} Γ. Δηαηάμεηο δπν εηδώλ αηζζεηήξσλ {εξγαζίεο IV.14., IV.15., IV.16.} Γ. Πνιπαηζζεηεξηαθέο δηαηάμεηο {εξγαζίεο IV.17., IV.18., IV.19., IV.20., IV.21., IV.22., IV.23.} ρεηηθά κε ηηο ζηνρεχζεηο θαη ηα ηδηαίηεξα ραξαθηεξηζηηθά ηνπο, ζεκεηψλνπκε: Η {IV.1.} πξνηείλεη αιγφξηζκν πξφβιεςεο πνξείαο νρήκαηνο. ηελ {IV.2. } θαη ζηελ {IV.3.} αμηνπνηνχληαη νη δπλαηφηεηεο ηεο ελδνεπηθνηλσλίαο ησλ νρεκάησλ. ηελ {IV.4.} ε παξαθνινχζεζε ησλ νρεκάησλ γίλεηαη κε νπηηθή αμηνπνίεζε αιιεινπρίαο εηθφλσλ. Η {IV.5.} εζηηάδεηαη ζηνλ εληνπηζκφ εκπνδίσλ επί ηεο νδνχ θαη είλαη φπσο ε {IV. 14.} αμηνπνηήζηκε ζην αζηηθφ νδηθφ δίθηπν. Η {IV.6.} εληνπίδεη ηηο θαηαθφξπθεο ππνδνκέο απηνθηλεηνδξφκνπ. ηελ {IV.7.} νη αιγφξηζκνη νδεγνχλ ζε δηαδηθαζία αμηνινγήζεσλ ησλ απεηιψλ θαη πξφβιεςεο ησλ θαηαζηάζεσλ πξηλ ηε ζχγθξνπζε. ηελ {IV.8.} ε απνθπγή ζχγθξνπζεο επηηπγράλεηαη κε ζχζηεκα αθνινπζνχλησλ νρεκάησλ δειαδή φρεκα εμνπιηζκέλν πξνεγείηαη ηνπ νρήκαηφο καο δίλνληαο πιεξνθνξίεο γηα ην θπθινθνξηαθφ ηνπίν. Η {IV.9.} αμηνπνηεί ηελ ηερλνινγία ηεο Time-of-Flight camera. Η { IV.10. } βαζίδεηαη ζε αλίρλεπζε άθξσλ αληηθεηκέλσλ θαη απεπζχλεηαη ζηελ πξφιεςε ζχγθξνπζεο νπηζζίνπ ηκήκαηνο. Η {IV.11.} ζηνρεχεη ζηελ παξαθνινχζεζε παξαθείκελσλ νδεγψλ (παξαθνινπζψληαο ηε ζρεηηθή ζέζε ησλ νρεκάησλ φζνλ αθνξά ηα άθξα ηεο ισξίδαο θπθινθνξίαο) θαη ζηελ πξνεηδνπνίεζε γηα κε νκαιή ζπκπεξηθνξά. 7

13 Η {IV.12.} πξνηείλεη αιγνξίζκνπο κνληεινπνίεζεο ησλ νδψλ πνπ απνβαίλνπλ ρξήζηκνη ζηελ πξφβιεςε πνξείαο. Η {IV.13.} πξνζπαζεί λα εληάμεη ζην ζχζηεκα παξαθνινχζεζεο ηδηφηεηεο ηεο αλζξψπηλεο νπηηθήο. ηελ {IV.14. } αμηνζεκείσην είλαη ην γεγνλφο φηη κπνξεί λα αμηνπνηεζεί ζην αζηηθφ νδηθφ δίθηπν επεηδή εληνπίδνληαη θαη θηλνχκελα θαη ζηάζηκα αληηθείκελα αθνχ δελ βαζίδεηαη ζηελ εκθάληζε ησλ αληηθεηκέλσλ αιιά ζηελ θίλεζή ηνπο. ηελ {IV.15.} ρξεζηκνπνηείηαη ζπλάξηεζε πηζαλφηεηαο γηα ηε ιήςε απφθαζεο ρεηξηζκψλ. ηελ {IV.16.} γίλεηαη επέκβαζε ζην ηηκφλη κε απνηξεπηηθή ξνπή φηαλ αληρλεχεηαη θίλδπλνο ζηε ισξίδα θπθινθνξίαο ηνπ. Δίλαη κηα κέζνδνο ELA, δειαδή επείγνπζα βνήζεηα ισξίδαο θπθινθνξίαο. ηελ {IV.17.} ν αιγφξηζκνο βαζίδεηαη ζηελ παξαθνινχζεζε ηεο ισξίδαο θπθινθνξίαο. ηηο {IV.18.Η θαη IV.18.ΗΗ} (δπν παξεκθεξείο εξγαζίεο), κέζα απφ αμηνπνίεζε ελφο πνιπαηζζεηεξηαθνχ εμνπιηζκνχ, γίλεηαη ζπλδπαζκφο εληνπηζκνχ, παξαθνινχζεζεο θαη επέκβαζεο γηα κείσζε επηπηψζεσλ ζχγθξνπζεο (mitigation). ε απηέο ηηο πξνζεγγίζεηο, θιεηδί είλαη ν νξηζκφο θαησθιίσλ γηα ηνλ ρξφλν πξηλ ηε ζχγθξνπζε (TTC) έηζη ψζηε ε παξέκβαζε λα γίλεηαη φηαλ ε ζχγθξνπζε είλαη αλαπφθεπθηε. Η παξέκβαζε είλαη ηεο κνξθήο απηφλνκνπ θξελαξίζκαηνο (CMBB). ηηο {IV.19.} θαη {IV.20.} δίλεηαη βάξνο ζε ζπλδπαζκφ θαη πξνεπεμεξγαζία «early fusion» ησλ δεδνκέλσλ ησλ δηαθφξσλ αηζζεηήξσλ. ηελ {IV.21.} γίλεηαη εζηηαζκφο ζηνλ πξνζδηνξηζκφ αθξηβνχο πνξείαο ηνπ νρήκαηνο εηδηθά θαηά ηελ εθηέιεζε ρεηξηζκψλ απφ ηνλ νδεγφ. ηελ {IV.22.} γίλεηαη ζπλδπαζκέλε αμηνπνίεζε πνιιαπιψλ αηζζεηήξσλ. Η {IV.23.} αζρνιείηαη αλαιπηηθά κε ζπζηήκαηα πξνζηαζίαο πεδψλ. Δπίζεο ρξήζηκεο πιεξνθνξίεο φζνλ αθνξά ηνλ εμνπιηζκφ ησλ δηαθφξσλ κεζφδσλ, ζηνηρεία ησλ ππνινγηζηηθψλ αιγνξίζκσλ θαζψο θαη ζπγθξίζεηο εξγαζηψλ πάξζεθαλ απφ ηηο εξγαζίεο {24} θαη {25} ηεο βηβιηνγξαθίαο. 8

14 III. ΔΜΝΞΙΗΠΚΝΠ - ΞΝΙΝΓΗΠΡΗΘΔΠ ΔΞΔΜΔΟΓΑΠΗΔΠ 1. ΔΜΝΞΙΗΠΚΝΠ Ο επηηπρήο εληνπηζκφο θαη ε παξαθνινχζεζε νρήκαηνο θαηά ηε δηάξθεηα ηεο θίλεζήο ηνπ ή φηαλ είλαη ζηαζκεπκέλν πξνυπνζέηεη ηελ χπαξμε θαηάιιεινπ εμνπιηζκνχ αηζζεηήξσλ αλίρλεπζεο θαη ζπλερνχο παξαθνινχζεζεο. πάξρνπλ δπν θαηεγνξίεο αηζζεηήξσλ: νη ελεξγεηηθνί θαη νη παζεηηθνί. Δλεξγεηηθνί αηζζεηήξεο ζεσξνχληαη νη ηχπνπ ξαληάξ (mm θχκα), ηχπνπ laser (lidar θαη scanners) θαη νη αθνπζηηθνχ ηχπνπ. Πε έλα ξαληάξ, ξαδηνθχκαηα εθπέκπνληαη ζηελ αηκφζθαηξα πνπ δηαρέεη κέξνο ηεο ηζρχνο ζην δέθηε ηνπ ξαληάξ. Ο αηζζεηήξαο ξαληάξ κήθνπο θχκαηνο ρηιηνζηνχ (FMCW - Frequency Modulated Continuous millimeter Wave Radar) κε θεληξηθή ζπρλφηεηα 35 GHz, πνπ θαίλεηαη ζηελ παξαπάλσ θσηνγξαθία, απνηειείηαη απφ ηε κνλάδα παξαθνινχζεζεο, ηελ θεξαία κεηάδνζεο, έλαλ millimeter wave εληζρπηή ρακεινχ ζνξχβνπ, έλαλ κείθηε, έλαλ ηαιαλησηή θαη έλα θχθισκα ειέγρνπ. Σν πεδίν παξαθνινχζεζεο είλαη πεξίπνπ 30 ( -5 έσο + 45 ) θαη κπνξεί λα επεθηαζεί ζε 90 ( -45 έσο + 45 ). Οη αηζζεηήξεο ξαληάξ θπκάησλ εχξνπο ρηιηνζηψλ ζεσξνχληαη σο ειπηδνθφξα ηερλνινγία γηα απηνθηλνχκελεο εθαξκνγέο ιφγσ ηεο ηθαλφηεηαο πςειήο αλάιπζεο θαη θαιψλ εθαξκνγψλ αθφκα θαη ζε δπζκελείο θαηξηθέο ζπλζήθεο. Τπάξρεη φκσο ην κεηνλέθηεκα ηεο ρακειήο θαηεπζείαλ αλάιπζεο πνπ νδεγεί ζε φρη ηφζν ηθαλνπνηεηηθή επάξθεηα κεηξήζεσλ θαζψο επίζεο θαη ηεο δπζθνιίαο βαζκνλφκεζεο φηαλ ππάξρεη ζπλδπαζκφο κε θάκεξα. Οη Αηζζεηήξεο ξαληάξ κεγάινπ εύξνπο (LRR Long Range Radar) έρνπλ κηθξή πιεπξηθή γσλία παξαηήξεζεο (5 ) θαη ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ παξαηήξεζε ηεο πξνζέγγηζεο πξνπνξεπφκελσλ νρεκάησλ. Οη Αηζζεηήξεο ξαληάξ κηθξνύ εύξνπο (SRR Short Range Radar) ρξεζηκνπνηνχληαη γηα κεηξήζεηο απφζηαζεο κεγαιχηεξνπ πιεπξηθνχ αλνίγκαηνο. 9

15 Ρα ξαληάξ κε laser ππέξπζξεο αθηηλνβνιίαο (IFRR InfraRed Radar) ρξεζηκνπνηνχλ (φπσο νη αληίζηνηρεο θάκεξεο) ηελ ππέξπζξε αθηηλνβνιία. Γηα ηελ αληηκεηψπηζε πξνβιεκάησλ αζηνρίαο αλίρλεπζεο πνπ νθείινληαη ζην γεγνλφο φηη ε αλίρλεπζε δελ είλαη επαξθήο φηαλ ην πξνπνξεπφκελν φρεκα είλαη βξψκηθν, ηνπνζεηνχληαη ζηα νρήκαηα θεξαίεο laser πνπ ζπλεξγάδνληαη κε ην ξαληάξ επηηπγράλνληαο απμεκέλε επάξθεηα εληνπηζκνχ. Ρν lidar (εληνπηζκφο θσηφο) επίζεο εθπέκπεη θαη ιακβάλεη ειεθηξνκαγλεηηθή αθηηλνβνιία αιιά ζε πςειφηεξε ζπρλφηεηα. Λεηηνπξγεί ζηελ ππεξηψδε, νξαηή θαη ππέξπζξε πεξηνρή ηνπ ειεθηξνκαγλεηηθνχ θάζκαηνο. Σα ηξηζδηάζηαηα lidar radar θαηνξζψλνπλ θαη εληνπίδνπλ είηε νρήκαηα πνπ έρνπλ κεγάιε αλαθιαζηηθφηεηα είηε πεδνχο πνπ έρνπλ κηθξή αλαθιαζηηθφηεηα. Τπάξρνπλ εθαξκνγέο φπνπ ην lidar radar απελεξγνπνηείηαη φηαλ αξρίζνπλ νη παινθαζαξηζηήξεο λα δνπιεχνπλ ζπλερψο (ηφηε δελ είλαη απνηειεζκαηηθή ε αλίρλεπζε πνπ επηηπγράλεη). Σν πεδίν επηζεψξεζεο είλαη πεξίπνπ 30 νξηδφληηα θαη 10 θάζεηα. Οη laser scanners είλαη ζπζθεπέο ηξηζδηάζηαηεο επηζθφπεζεο πνπ αλαιχνπλ ηα πξαγκαηηθά αληηθείκελα γηα λα ζπιιέμνπλ δεδνκέλα γηα ην ζρήκα ηνπο θαη πηζαλά γηα ηελ εκθάληζή ηνπο (π.ρ. ρξψκα). Σα ζπιιεγφκελα δεδνκέλα κπνξνχλ λα δεκηνπξγήζνπλ ςεθηαθά ηξηζδηάζηαηα κνληέια. Τπάξρνπλ πνιιέο ηερλνινγίεο ζε απηέο ηηο ζπζθεπέο. Τπάξρνπλ φκσο φξηα ζην είδνο ησλ πξνο εληνπηζκφ αληηθεηκέλσλ π.ρ. ππάξρνπλ δπζθνιίεο ζηα ζθηεξά, ζηα αληαλαθιψκελα θαη ζηα δηαθαλή αληηθείκελα (ε αληαλαθιαζηηθφηεηα ελφο αληηθεηκέλνπ βαζίδεηαη ζην ρξψκα ηνπ θαη ζηηο γεληθφηεξεο ζπλζήθεο θσηηζκνχ). Ο ζθνπφο 3D laser scanners είλαη ε δεκηνπξγία ελφο λέθνπο ζεκείσλ γεσκεηξηθψλ δεηγκάησλ ηεο επηθάλεηαο ησλ αληηθεηκέλσλ γηα λα εμαρζεί ην ζρήκα ηνπ θαη πηζαλά θαη ην ρξψκα ηνπ. Δίλαη αξθεηά αλάινγνη κε ηηο θάκεξεο έρνληαο έλα θσληθφ νπηηθφ πεδίν. Σειεπηαία εμέιημε ζηελ ηερλνινγία απνηεινχλ νη Time-of-flight scanners (ε εηθφλα πνπ αθνινπζεί). Σν 2009 έγηλαλ εκπνξηθά ρξεζηκνπνηήζηκνη. 10

16 Ο time-of-flight 3D laser scanner είλαη έλαο ελεξγφο αηζζεηήξαο πνπ ρξεζηκνπνηεί ην laser θσο. ηελ θαξδηά ηνπ ζπζηήκαηνο ππάξρεη έλα ελεξγφ scanner πνπ ρξεζηκνπνηεί laser θσο ππνινγίδνληαο ηελ απφζηαζε απφ κηα επηθάλεηα κεηξψληαο ηνλ ρξφλν ηαμηδίνπ ηνπ παικνχ ηνπ θσηφο. Ν ιόγνο πνπ απηνί νη αηζζεηήξεο νλνκάδνληαη ελεξγεηηθνί είλαη γηαηί εληνπίδνπλ ηελ απόζηαζε ησλ αληηθεηκέλσλ κεηξώληαο ην ρξόλν ηαμηδίνπ ελόο ζήκαηνο πνπ εθπέκπεηαη από ηνπο αηζζεηήξεο θαη αληαλαθιάηαη από ηα αληηθείκελα. Σν βαζηθφ ηνπο πιενλέθηεκα είλαη φηη κπνξνχλ λα κεηξήζνπλ ζπγθεθξηκέλα κεγέζε (π.ρ. απφζηαζε) θαηεπζείαλ ρσξίο λα απαηηνχληαη ππνινγηζηηθέο πεγέο θαη ηάζε. Σα ζπζηήκαηα ηχπνπ ξαληάξ κπνξνχλ λα δηαθξίλνπλ ηνπιάρηζηνλ 150 κέηξα κπξνζηά ζε νκίριε θαη βξνρή φηαλ ν κέζνο νδεγφο κπνξεί λα δηαθξίλεη 10 κέηξα ή ιηγφηεξα. Σν lidar είλαη ιηγφηεξν αθξηβφ ζηελ παξαγσγή θαη επθνιφηεξν λα ζπλαξκνινγεζεί απφ ην ξαληάξ εληνχηνηο, κε εμαίξεζε πνιχ πξφζθαηα ζπζηήκαηα, δελ ιεηηνπξγεί ηφζν θαιά, φπσο ην ξαληάξ, ζε βξνρή θαη ρηφλη. Σα ζπζηήκαηα ηχπνπ laser είλαη πιένλ αθξηβή απφ ηα ξαληάξ αιιά νη εθαξκνγέο ηνπο νξηνζεηνχληαη απφ πςειφηεξν θφζηνο. Πξφηππα νρήκαηα εμνπιηζκέλα κε ελεξγεηηθνχο αηζζεηήξεο έρνπλ δείμεη πνιιά ππνζρφκελα απνηειέζκαηα. Παξφια απηά, φηαλ κεγάινο αξηζκφο νρεκάησλ θηλείηαη ζηελ ίδηα θαηεχζπλζε, ε παξεκβνιή κεηαμχ αηζζεηήξσλ ηνπ ηδίνπ ηχπνπ ζέηεη έλα κεγάιν πξφβιεκα. Δπηπιένλ νη ελεξγεηηθνί αηζζεηήξεο έρνπλ γεληθά δηάθνξα κεηνλεθηήκαηα φπσο ρακειή αλάιπζε δηαζηήκαηνο θαη ρακειή ηαρχηεηα αλαγλψξηζεο. Απηφ δελ ζπκβαίλεη κε ηνπο πιένλ ζχγρξνλνπο laser scanners, φπσο ην SICK, ην νπνίν ραξαθηεξίδεηαη απφ πςειή αλάιπζε δεδνκέλσλ δηαζηήκαηνο ζε πςειέο ηαρχηεηεο αλαγλψξηζεο. Νπηηθνί αηζζεηήξεο, όπσο ζπλήζεηο θάκεξεο, ζπρλά αλαθέξνληαη σο παζεηηθνί αηζζεηήξεο γηαηί απνθηνύλ δεδνκέλα ρσξίο παξέκβαζε. Πιενλέθηεκα ησλ παζεηηθψλ αηζζεηήξσλ έλαληη ησλ ελεξγεηηθψλ αηζζεηήξσλ είλαη ην θφζηνο. Με ηελ εηζαγσγή θηελψλ θακεξψλ κπνξνχκε λα έρνπκε εκπξφζζηεο θαη νπίζζηεο εηθφλεο ζε φρεκα, θαιχπηνληαο έλα νπηηθφ πεδίν πεξίπνπ 360. Οη νπηηθνί αηζζεηήξεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα απνηειεζκαηηθφηεξε αλίρλεπζε απηνθηλήησλ πνπ εηζέξρνληαη ζε θακπχιεο ή πνπ θηλνχληαη απφ ηελ κηα πιεπξά ηεο νδνχ ζηελ άιιε. Δπίζεο ε νπηηθή πιεξνθνξία κπνξεί λα είλαη πνιχ ζπνπδαία ζε αξθεηέο ζρεηηθέο εθαξκνγέο φπσο εληνπηζκφο ισξίδαο νδνχ, αλαγλψξηζε ζεκάησλ θπθινθνξίαο ή ηαπηνπνίεζε αληηθεηκέλσλ (π.ρ. πεδνί, εκπφδηα) ρσξίο λα απαηηνχληαη ηξνπνπνηήζεηο ζηε δνκή ησλ νδψλ. Σέινο έρνπλ επαξθή πιεπξηθή αλάιπζε γηα λα ππνινγίζνπλ ηα πιεπξηθά φξηα ηνπ αληηθεηκέλνπ. Η ρξήζε βηληενθάκεξαο απεηθφληζεο γηα ηελ πξφβιεςε ηεο νδνχ, βαζίδεηαη ζηελ αλίρλεπζε ησλ άζπξσλ ισξίδσλ ηεο νδνχ πνπ ζπλήζσο είλαη ζεκεία πςειήο αληίζεζεο ζηνπο απηνθηλεηνδξφκνπο. Έλαο αηζζεηήξαο πνπ βαζίδεηαη ζην βίληεν, παξάγεη πνιχ θαιέο εθηηκήζεηο γηα ηηο πιεπξηθέο ζέζεηο αιιά νξηαθή εθαξκνγή ζε εχξνο θαη δπζκελείο θαηξηθέο ζπλζήθεο. 11

17 Βαζηθφ εξγαιείν ζηνλ εμνπιηζκφ αλίρλεπζεο είλαη νη θάκεξεο. Υξεζηκνπνηνχληαη νη ζεξκνγξαθηθέο θάκεξεο (FLIR - Forward Looking InfraRed) πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ππέξπζξε αθηηλνβνιία θαη ζπλεζηζκέλεο θάκεξεο πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ην νξαηφ θσο. Οη ζπλεζηζκέλεο θάκεξεο ιεηηνπξγνχλ ζην θάζκα nm, ελψ νη ππέξπζξεο ζην θάζκα κέρξη nm. Η ππέξπζξε ελέξγεηα είλαη έλα ηκήκα ηνπ ειεθηξνκαγλεηηθνχ θάζκαηνο πεξηιακβάλνληαο αθηηλνβνιία ησλ αθηίλσλ γάκκα, ησλ αθηίλσλ Υ, ηεο ηψδνπο αθηηλνβνιίαο, κία κηθξή πεξηνρή νξαηνχ θάζκαηνο, ηεο ππέξπζξεο αθηηλνβνιίαο θαη terahertz waves, microwaves θαη radio waves. Η ιεηηνπξγία ηεο βαζίδεηαη ζηελ εθπνκπή ζεξκφηεηαο απφ ηα αληηθείκελα. Δηθφλα απφ ζεξκνγξαθηθή θάκεξα πνπ δείρλεη ηε δηαθνξά ζεξκνθξαζίαο ζε έλα δεζηφ αεξφζηαην. Οη FLIR έρνπλ είηε Cooled infrared detectors πνπ ν αηζζεηήξαο βξίζθεηαη ζε ζηεγαλή ςπρξή ζήθε είηε Uncooled infrared detectors πνπ ν αηζζεηήξαο βξίζθεηαη ζε ζηεγαλή ζήθε ζε ζεξκνθξαζία πεξηβάιινληνο ή παξαπιήζηα. ηηο δηαδηθαζίεο εληνπηζκνχ ρξεζηκνπνηνχληαη ζπρλά θαη νη CCD θάκεξεο (Charge-coupled device cameras). Οη CCD θάκεξεο είλαη αλαινγηθνί κεηαθηλνχκελνη θαηαρσξεηέο πνπ κεηαθέξνπλ αλαινγηθά ζήκαηα (κέζσ ππθλσηψλ) ειεγρφκελεο απφ ζήκαηα ρξφλνπ (clock signal). Η νξνινγία CCD ζρεηίδεηαη κε ην γεγνλφο φηη ην ζήκα ηεο εηθφλαο δηαβάδεηαη απφ ην ειεθηξνληθφ chip. Με ηνλ έιεγρν ειεθηξηθνχ θπθιψκαηνο, θάζε ππθλσηήο κπνξεί λα κεηαθέξεη ην ειεθηξηθφ ηνπ θνξηίν ζε γεηηνληθνχο. ηελ CCD θάκεξα ππάξρεη ν θαθφο πνπ παίξλεη ηηο θσηνγξαθίεο κεηαβηβάδνληάο ηεο ζηε θσηνελεξγή πεξηνρή ησλ ππθλσηψλ (απφ επίζηξσκα ζηιηθφλεο) φπνπ θάζε ππθλσηήο παξάγεη ειεθηξηθφ θνξηίν αλάινγα κε ηελ έληαζε ηνπ θσηηζκνχ ηεο εηθφλαο. 12

18 ηηο γξακκηθέο θάκεξεο παξάγεηαη πίλαθαο κηαο δηάζηαζεο ελψ ζηα βίληεν παξάγεηαη πίλαθαο δπν δηαζηάζεσλ. Έλα θχθισκα ειέγρνπ νδεγεί θάζε ππθλσηή λα κεηαθέξεη ην θνξηίν ηνπ ζηνλ δηπιαλφ ηνπ, κέρξη ηνλ ηειεπηαίν, νπφηε ηειηθά κεηαθέξεηαη ην θνξηίν ζε έλαλ εληζρπηή θνξηίνπ πνπ ην κεηαηξέπεη ζε ειεθηξηθή ηάζε. Δπαλαιακβαλφκελε απηή ε δηαδηθαζία, ςεθηνπνηείηαη θαη απνζεθεχεηαη ζηε κλήκε. Άιιν είδνο θάκεξαο είλαη απηή πνπ βαζίδεηαη ζε αηζζεηήξα εηθφλαο CMOS. Οη αηζζεηήξεο CMOS επηηξέπνπλ ηελ ελζσκάησζε φισλ ησλ θπθισκάησλ ηεο θάκεξαο ζε έλα ηζηπ. ηνλ εμνπιηζκφ παξαθνινχζεζεο ρξεζηκνπνηνχληαη θαη άιια ζπζηήκαηα φπσο νη πεξηζηξεθφκελνη θσδηθνπνηεηέο (rotary encoders) πνπ ηνπνζεηνχληαη ζηνπο ηξνρνχο (wheel encoders) θαη ρξεζηκνπνηνχληαη γηα αθξηβείο κεηξήζεηο ηαρπηήησλ. Απηνί κεηαηξέπνπλ ηε γσληαθή ζέζε ελφο άμνλα ζε ςεθηαθφ κέγεζνο. rotary encoder Έλα άιιν είδνο εμνπιηζκνχ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζηηο δηαδηθαζίεο εληνπηζκνχ θαη παξαθνινχζεζεο είλαη νη Αδξαλείο Αηζζεηήξεο (Inertial sensors). Πεξηιακβάλνπλ αηζζεηήξεο θίλεζεο φπσο επηηαρπλζηνκεηξεηέο (accelerometers) πνπ ππνινγίδνπλ ζέζε, πξνέιεπζε θαη ηαρχηεηα. Σέινο ρξεζηκνπνηνχληαη θαη ζπζηήκαηα εληνπηζκνχ κε ηε ρξήζε GPS (Global Positioning System). 2. ΞΝΙΝΓΗΠΡΗΘΔΠ ΔΞΔΜΔΟΓΑΠΗΔΠ Σα ζπζηήκαηα εληνπηζκνχ απηνθηλήησλ ζε πνξεία, έρνπλ πςειέο ππνινγηζηηθέο απαηηήζεηο θαζψο ρξεηάδεηαη ε επεμεξγαζία ησλ αλαθηεκέλσλ εηθφλσλ ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν ή πιεζίνλ ηνπ πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ γηα λα θεξδεζεί ρξφλνο ζηελ αληίδξαζε ηνπ νδεγνχ. Η έξεπλα ηεο φιεο εηθφλαο γηα ηελ εμεχξεζε ησλ ζέζεσλ ηνπ νρήκαηνο είλαη απαγνξεπηηθή γηα εθαξκνγέο πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ. Η πιεηνςεθία ησλ κεζφδσλ πνπ αλαθέξνληαη ζηε βηβιηνγξαθία αθνινπζνχλ δπν βαζηθά βήκαηα, φπσο θαίλεηαη ζηελ παξαθάησ εηθφλα: 13

19 1. HG, φπνπ νη ζέζεηο πηζαλψλ νρεκάησλ είλαη ππνζεηηθέο θαη 2. HV, φπνπ δηελεξγνχληαη δνθηκέο γηα λα επηθπξσζεί ε παξνπζία νρεκάησλ ζε κηα εηθφλα. ηε βηβιηνγξαθία πξνηείλνληαη πνιιέο πξνζεγγίζεηο ησλ κεζφδσλ HG πνπ κπνξνχλ λα θαηαηαγνχλ ζε ηξεηο θαηεγνξίεο: 1. Γλσζηηθέο, 2. ηεξεννπηηθέο, 3. Κηλεηηθέο. Ν ζηόρνο ηνπ HG βήκαηνο είλαη λα βξεη γξήγνξα ζέζεηο ππνςήθηνπ νρήκαηνο ζε κηα εηθόλα γηα πεξαηηέξσ δηεξεύλεζε. Νη γλσζηηθέο κέζνδνη εθαξκφδνπλ a priori γλψζε γηα λα ππνηεζνχλ νη ζέζεηο ηνπ νρήκαηνο ζηελ εηθφλα. Xξεζηκνπνηείηαη πιεξνθνξία γηα ηε ζπκκεηξία, ην ρξώκα, ηα γεσκεηξηθά ραξαθηεξηζηηθά (π.ρ. γσλίεο, νξηδόληηα-θάζεηα άθξα), ηελ πθή θαη ην θσηηζκό ηνπ νρήκαηνο. Ζ ζπκκεηξία, φληαο κηα απφ ηηο θχξηεο αλζξψπηλεο δεκηνπξγίεο, ρξεζηκνπνηείηαη ζπρλά γηα εληνπηζκφ αληηθεηκέλνπ θαη αλαγλψξηζε ζε ππνινγηζηηθή εηθφλα. Δηθφλεο νρεκάησλ πνπ παξαηεξνχληαη απφ πξφζζηα ή νπίζζηα φςε είλαη γεληθά ζπκκεηξηθέο ζε νξηδφληηα ή θάζεηε θαηεχζπλζε. Η παξαηήξεζε απηή ρξεζηκνπνηείηαη σο εξγαιείν γηα εληνπηζκφ νρήκαηνο. Έλα ζνβαξφ ζέκα πνπ αλαθχπηεη φηαλ ππνινγίδνπκε ζπκκεηξία ιφγσ θσηεηλήο εληάζεσο είλαη ε παξνπζία νκνγελψλ πεξηνρψλ. ε απηέο ηηο πεξηνρέο νη εθηηκήζεηο ζπκκεηξίαο είλαη επαίζζεηεο ζην ζφξπβν. Οη πιεξνθνξίεο ρξώκαηνο ρξεζηκνπνηνχληαη απφ ιίγα ππάξρνληα ζπζηήκαηα αλ θαη απηέο είλαη έλα πνιχ ρξήζηκν εξγαιείν γηα εληνπηζκφ εκπνδίσλ, ισξίδσλ νδνχ θ.ι.π. Μεξηθά πξφηππα ζπζηήκαηα έρνπλ εξεπλήζεη ηε ρξήζε πιεξνθνξίαο ρξψκαηνο σο εξγαιείν γηα ισξίδεο νδψλ ή ηκεκάησλ νρεκάησλ. Γεκηνπξγνχληαη δηάθνξνη ρξσκνρψξνη πνπ ζπλδπάδνπλ ηηο ρξσκαηηθέο πιεξνθνξίεο (π.ρ. θφθθηλν, πξάζηλν, κπιε) απφ ηηο εηθφλεο. Η ρξεζηκνπνίεζε πιεξνθνξηψλ ζθηάο γηα εληνπηζκφ νρήκαηνο εξεπλά ηε θσηεηλή έληαζε ηεο εηθφλαο, κε δεδνκέλν φηη ε επηθάλεηα θάησ απφ ην φρεκα είλαη δηαθξηηά ζθνηεηλφηεξε απφ νπνηαδήπνηε άιιε επηθάλεηα αζθαιηνζηξσκέλεο νδνχ. Μηα πξψηε πξνζπάζεηα λα αλαπηπρζεί ε παξαπάλσ παξαηήξεζε ζπλάληεζε ην εκπφδην ηνπ ζπζηεκαηηθνχ ηξφπνπ επηινγήο θαηάιιεισλ ηηκψλ θαησθιίνπ γηα ηελ νξηνζέηεζε ηεο ζθηάο. Η έληαζε ηεο ζθηάο εμαξηάηαη απφ ηε 14

20 θσηεηλφηεηα ηεο εηθφλαο πνπ κε ηε ζεηξά ηεο εμαξηάηαη απφ ηηο θαηξηθέο ζπλζήθεο. Έηζη ηα θαηψθιηα δελ κπνξνχλ εχθνια λα πξνζδηνξηζηνχλ. Δθκεηαιιεπφκελνη ην γεγνλφο φηη γεληθά ηα νρήκαηα έρνπλ νξζνγσληθφ ζρήκα κε ηέζζεξηο γσλίεο (πάλσ αξηζηεξά, πάλσ δεμηά, θάησ αξηζηεξά, θάησ δεμηά), αλαπηχρζεθαλ κέζνδνη βαζηζκέλεο ζηηο γσλίεο πξνθεηκέλνπ λα ππνζέζνπλ ηε ζέζε ηνπ νρήκαηνο. Σέζζεξα πεξηγξάκκαηα, αληηζηνηρνχληα ζε θάζε κηα απφ ηηο 4 γσλίεο, ρξεζηκνπνηήζεθαλ γηα λα εληνπίζνπλ φιεο ηηο γσλίεο ηεο εηθφλαο, ζπκπιεξψζεθαλ απφ κηα κέζνδν εμεχξεζεο ησλ αληηζηνίρσλ γσληψλ (π.ρ. κηα ζηαζεξή πάλσ αξηζηεξά γσλία ζα έρεη κηα αληίζηνηρε θάησ δεμηά γσλία). Οη δηαθνξεηηθέο φςεηο ελφο νρήκαηνο, ηδηαίηεξα εκπξφζζηεο θαη νπίζζηεο φςεηο, πεξηέρνπλ πνιιά νξηδφληηα θαη θάζεηα δνκηθά ζηνηρεία φπσο πίζσ παξάζπξν, πξνθπιαθηήξαο θ.ι.π. Η ρξεζηκνπνίεζε ησλ θάζεησλ θαη νξηδόληησλ άθξσλ απεδείρζε δπλαηφ εξγαιείν γηα ηελ ππφζεζε παξνπζίαο ελφο νρήκαηνο. Μηα πνιπβεκαηηθή πξνζέγγηζε πνπ ζπλδπάδεη ηε θαηάηκεζε δείγκαηνο κε ρξήζε ηξηψλ επηπέδσλ ιεπηνκεξεηψλ (360Υ248), (180Υ124) θαη (90Υ62), αθνινπζεί ηα παξαθάησ βήκαηα επεμεξγαζίαο: (1) Υακειφ θηιηξάξηζκα. (2) Δληνπηζκφο θάζεησλ απνιήμεσλ, ππνινγηζκφο θάζεηνπ πξνθίι θαη θηιηξάξηζκα ηνπ πξνθίι κε ρακειφ θίιηξν. (3) Δληνπηζκφο νξηδφληησλ απνιήμεσλ, ππνινγηζκφο ηνπ νξηδφληηνπ πξνθίι θαη θηιηξάξηζκα ηνπ πξνθίι κε ρακειφ θίιηξν. (4) Δληνπηζκφο ηνπηθψλ ειαρίζησλ θαη κεγίζησλ (θνξπθέο θαη θακππιφηεηεο) ησλ δπν πξνθίι. Απηά παξάγνπλ ζνβαξή πιεξνθφξεζε γηα ηελ παξνπζία νρήκαηνο ζηελ εηθφλα βειηηψλνληαο ην απνηέιεζκα. Η παξνπζία νρεκάησλ ζε κηα εηθφλα πξνθαιεί ηνπηθέο αιιαγέο θσηεηλήο έληαζεο. Λφγσ ησλ γεληθψλ νκνηνηήησλ κεηαμχ φισλ ησλ νρεκάησλ, νη αιιαγέο έληαζεο αθνινπζνχλ έλα ζπγθεθξηκέλν δηάγξακκα πθήο. Απηή ε πιεξνθνξία πθήο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί σο εξγαιείν γηα λα ζηελέςεη ε πεξηνρή έξεπλαο γηα εληνπηζκφ νρήκαηνο. Παξνπζηάδεη φκσο ζπλήζσο κεγάιν ππνινγηζηηθφ θφζηνο. Οη πεξηζζφηεξεο απφ ηηο πξναλαθεξζείζεο κεζφδνπο δελ βνεζνχλ ζηνλ εληνπηζκφ νρεκάησλ ηηο λπθηεξηλέο ψξεο (είλαη δχζθνιν ή αδχλαην λα εληνπηζηνχλ ζθηέο, νξηδφληηεο θάζεηεο απνιήμεηο ή γσλίεο ζε εηθφλεο πνπ παίξλνληαη ζε ζπλζήθεο λχθηαο). Έλα πξνεμέρνλ νπηηθφ ραξαθηεξηζηηθφ θαηά ηε δηάξθεηα ησλ λπθηεξηλψλ σξψλ είλαη ηα θώηα ησλ νρεκάησλ. Υξεζηκνπνηείηαη κνξθνινγηθή αλάιπζε γηα λα εληνπηζηνχλ δεχγε θψησλ απηνθηλήηνπ ζε ζηελή πεξηνρή επηζεψξεζεο. Η κνξθνινγηθή ιεηηνπξγία επίζεο κειεηά ην ζρήκα, ην κέγεζνο θαη ηελ ειάρηζηε απφζηαζε κεηαμχ ησλ νρεκάησλ πξνθεηκέλνπ λα θάλεη ηηο ζρεηηθέο ππνζέζεηο. Νη ζηεξενπηηθέο πξνζεγγίζεηο ρξεζηκνπνηνχλ ζηεξενπιεξνθνξία γηα εληνπηζκφ ζήκαηνο. Τπάξρνπλ δπν ηχπνη κεζφδσλ γηα λα εθηηκήζνπλ ηηο ζέζεηο νρεκάησλ θαη εκπνδίσλ ζηηο εηθφλεο. Η κηα ρξεζηκνπνηεί ηνλ Σάξηε Αληζνηηκίαο (Disparity map) θαη ε άιιε ηνλ κεηαζρεκαηηζκφ κε ηελ νλνκαζία Αληίζηξνθνο Ξξννπηηθόο Πρεδηαζκόο (IPM Inverse Perpective 15

21 Mapping). Θεσξείηαη δεδνκέλν φηη νη παξάκεηξνη ηεο θάκεξαο έρνπλ ήδε ξπζκηζηεί κε βαζκνλφκεζε. Ν Σάξηεο Αληζνηηκίαο ζρεκαηίδεηαη απφ ηε δηαθνξά ησλ pixels ησλ ζεκείσλ πνπ ιακβάλνληαη ζηελ αξηζηεξά θαη δεμηά εηθφλα. Με δεδνκέλεο ηηο παξακέηξνπο ηνπ νπηηθνχ εμνπιηζκφ, ν ράξηεο αληζνηηκίαο κπνξεί λα κεηαηξαπεί ζε έλα ηξηζδηάζηαην ράξηε ηεο νξψκελεο εηθφλαο. Ο ππνινγηζκφο ηνπ ράξηε αληζνηηκίαο ρξεηάδεηαη πνιχ ρξφλν δεδνκέλεο ηεο απαίηεζεο επίιπζεο ηνπ αληίζηνηρνπ πξνβιήκαηνο γηα θάζε pixel, εληνχηνηο είλαη δπλαηφλ λα γίλεη ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν ρξεζηκνπνηψληαο έλαλ επεμεξγαζηή ηχπνπ Pentium ή ελζσκαησκέλν ππνινγηζηηθφ εμνπιηζκφ. Αθνχ πιένλ ν ράξηεο αληζνηηκίαο είλαη δηαζέζηκνο, φια ηα pixels, κέρξη έλα ζεκείν ελδηαθέξνληνο, ηνπνζεηνχληαη ζε έλα ηζηφγξακκα αληζνηηκίαο ζχκθσλα κε έλα βήκα αληζνηηκίαο. Αλ ππάξρεη θάπνην εκπφδην ζηνλ ηνκέα ηνπ ελδηαθέξνληφο καο, ηφηε ζα εκθαληζηεί κηα θνξπθή ζην ηζηφγξακκα (παξφκνηα ηδέα κε ην ηζηφγξακκα Hough). Ο φξνο «Αληίζηξνθνο Ξξννπηηθόο Πρεδηαζκόο» δελ αληηζηνηρεί ζε κηα πξαγκαηηθή αληηζηξνθή πξννπηηθνχ ζρεδηαζκνχ πνπ είλαη καζεκαηηθά αδχλαηε. Μάιινλ ν φξνο δειψλεη κηα αληηζηξνθή, ζην πιαίζην ελφο πξφζζεηνπ πεξηνξηζκνχ, φπνπ αληεζηξακκέλα ζρεδηαζκέλα ζεκεία ηνπνζεηνχληαη ζε νξηδφληην επίπεδν. Γηα παξάδεηγκα ε ρξήζε ηνπ IPM νδεγεί ζε πξφβιεςε ηεο εηθφλαο πνπ δίλεηαη απφ ηε δεμηά θάκεξα κε δεδνκέλε ηελ εηθφλα ηεο αξηζηεξήο. Δηδηθφηεξα ν IPM κπνξεί λα κεηαζρεκαηίδεη ηα ζεκεία ηεο αξηζηεξήο εηθφλαο ζηα θπζηθά ηνπο αληίζηνηρα θαη λα ηα επαλαπξνβάιιεη ζηε δεμηά εηθφλα φπνπ απηά ζπγθξίλνληαλ κε ηελ πξαγκαηηθή δεμηά εηθφλα. Με απηφ ηνλ ηξφπν ήηαλ δπλαηφ λα βξεζνχλ πεξηγξάκκαηα εκπνδίσλ πάλσ απφ ηε ζηάζκε ηνπ εδάθνπο. Νη θηλεηηθέο κέζνδνη εληνπίδνπλ νρήκαηα θαη εκπφδηα ρξεζηκνπνηψληαο νπηηθή ξνή. Όια ηα εξγαιεία, πνπ ζπδεηήζεθαλ κέρξη ηψξα, ρξεζηκνπνηνχλ ραξαθηεξηζηηθά δηαζηήκαηνο γηα λα μερσξίζνπλ ην φρεκα απφ ην ππφβαζξν. Έλα άιιν εξγαιείν πνπ κπνξεί λα εθαξκνζηεί είλαη ε ζρεηηθή θίλεζε πνπ δηαπηζηψλεηαη κέζσ ππνινγηζκνχ ηεο νπηηθήο ξνήο. Η νπηηθή ξνή κπνξεί λα παξάγεη ζνβαξή πιεξνθνξία γηα ην HG. Πιεζηάδνληαο ηα νρήκαηα ζε αληίζεηε θαηεχζπλζε παξάγεηαη κηα απνθιίλνπζα ξνή πνπ κπνξεί πνζνηηθά λα δηαθνξνπνηεζεί απφ ηε ξνή πνπ πξνθαιείηαη απφ ην απηνθίλεην. Δπηπιένλ απνκαθξπλφκελνη ή πξνζπεξλψληαο νρήκαηα παξάγεηαη κηα ζπγθιίλνπζα ξνή. Γηα λα αμηνπνηεζνχλ απηέο νη παξαηεξήζεηο γηα ηνλ εληνπηζκφ νρήκαηνο, ε εηθφλα ππνδηαηξείηαη ζε κηθξέο ππνεηθφλεο θαη εθηηκάηαη κηα κέζε ηαρχηεηα ζε θάζε ππνεηθφλα. Οη ππνεηθφλεο κε κεγάιε δηαθνξά ηαρχηεηαο ζεσξνχληαη σο πηζαλά εκπφδηα. Νη ππνζεηηθέο ζέζεηο από ην βήκα HG δεκηνπξγνύλ ηελ είζνδν ζην βήκα HV όπνπ γίλνληαη δνθηκέο γηα λα επηθπξσζεί ε νξζόηεηα ηεο ππόζεζεο. Καηά ηε δηάξθεηα ηνπ HV εθηεινχληαη δνθηκέο γηα λα επηθπξσζεί ε νξζφηεηα ηεο ππφζεζεο. Οη πξνζεγγίζεηο ζηε κέζνδν HV κπνξνχλ λα ηαμηλνκεζνχλ ζε δπν θαηεγνξίεο: (1) Κε βάζε ην πεξίγξακκα (2) Κε βάζε ηελ εκθάληζε. Οη κέζνδνη κε βάζε ην πεξίγξακκα (π.ρ. πεξίγξακκα βαζηζκέλν ζηελ παξαηήξεζε φηη ε νπίζζηα πξνο εκπξφζζηα φςε ελφο νρήκαηνο έρεη έλα «U» ζρήκα απφ έλα νξηδφληην άθξν, δπν 16

22 θάζεηα άθξα θαη δπν γσλίεο πνπ ζπλδένπλ ηα νξηδφληηα θαη θάζεηα άθξα) ρξεζηκνπνηνχλ πξνδηαγεγξακκέλα πιαίζηα ησλ ηχπσλ ησλ νρεκάησλ θαη εθηεινχλ ζπζρεηηζκνχο. Κάπνηα απφ ηα πεξηγξάκκαηα πνπ αλαθέξνληαη ζηε βηβιηνγξαθία αλαπαξηζηνχλ ηνλ ηχπν ηνπ νρήκαηνο «ραιαξά» ελψ άιια είλαη πεξηζζφηεξν ιεπηνκεξεηαθά. Πξέπεη λα επηζεκαλζεί φηη, ιφγσ ηεο θχζεο ησλ κεζφδσλ πνπ ρξεζηκνπνηνχλ ζρεηηθά πεξηγξάκκαηα, νη πεξηζζφηεξεο εξγαζίεο ζηε βηβιηνγξαθία δελ αλαθέξνληαη ζε πνζνηηθά απνηειέζκαηα αιιά παξνπζηάδνπλ εθηειέζεηο ηεο κεζφδνπ κέζσ παξαδεηγκάησλ. Αληίζεηα νη κέζνδνη πνπ βαζίδνληαη ζηελ εκθάληζε, αληινχλ ραξαθηεξηζηηθά απφ κηα ζεηξά ππνζηεξηθηηθψλ εηθφλσλ πνπ κπνξνχλ λα ζπιιάβνπλ ηελ κεηαβιεηφηεηα ζηελ εκθάληζε ηνπ νρήκαηνο. Σν HV κε ηε ρξήζε κνληέισλ εκθάληζεο παξνπζηάδεηαη σο έλα πξφβιεκα ηαμηλφκεζεο δπν ηχπσλ πιαηζίσλ. Γεκηνπξγψληαο έλα ζηαζεξφ πιαίζην ηαμηλφκεζεο, εηζάγεη έξεπλα γηα ηε βέιηηζηε απφθαζε νξηνζέηεζεο κεηαμχ ησλ θαηεγνξηνπνηεκέλσλ ηχπσλ. Με δεδνκέλεο ηηο ηεξάζηηεο δηαθνξέο ησλ ηχπσλ απηνθηλήησλ, απηφ δελ είλαη κηα εχθνιε εξγαζία. Μηα εθηθηή πξνζέγγηζε είλαη ε ιήςε ηεο απφθαζεο νξηνζέηεζεο κε βάζε έλα ηαμηλνκεηή πνπ ρξεζηκνπνηεί ραξαθηεξηζηηθά απφ έλα ππνζηεξηθηηθφ ζεη. Οη κέζνδνη πνπ βαζίδνληαη ζηελ εκθάληζε αληινχλ ηα εκθαληζηαθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπ νρήκαηνο απφ έλα ππνζηεξηθηηθφ ζεη εηθφλσλ πνπ κπνξνχλ λα ζπιιακβάλνπλ ηηο δηαθνξέο ζηνπο ηχπνπο ησλ νρεκάησλ. πλήζσο ε κεηαβιεηφηεηα γηα κε νρήκαηα ηππνπνηείηαη γηα λα βειηησζεί ε εθηέιεζε. Κάζε ππνζηεξηθηηθή εηθφλα αλαπαξίζηαηαη απφ έλα ζεη ηνπηθψλ ή γεληθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ. Αξρηθά ζπιιέγεηαη έλα πιήζνο ππνζηεξηθηηθψλ εηθφλσλ θαη θάζε κηα αλαπαξίζηαηαη απφ έλα ζεη ηνπηθψλ ή γεληθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ. Μεηά ε απφθαζε γηα νξηνζέηεζε ηεο απφθαζεο, κεηαμχ ηεο χπαξμεο νρήκαηνο ή φρη, απνθηάηαη είηε απφ έλα ηαμηλνκεηή [Neural Networks (NNs), Support Vector Machines (SVMs)] ή ηππνπνηψληαο ηελ πηζαλφηεηα θαηαλνκήο ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ θάζε ηχπνπ. Έρνπλ εξεπλεζεί πνιιέο κέζνδνη εμαγσγήο ραξαθηεξηζηηθψλ ζην γεληθφ πιαίζην εληνπηζκνχ νρεκάησλ. Αλάινγα κε ηε ρξεζηκνπνηνχκελε κέζνδν, ηα ραξαθηεξηζηηθά κπνξνχλ λα ηαμηλνκεζνχλ σο ηνπηθά ή γεληθά. Μέγηζηε πξφθιεζε απνηειεί ν ζρεδηαζκόο ππνινγηζηηθώλ αιγνξίζκσλ νπηηθνχ θάζκαηνο πνπ ιεηηνπξγνχλ ζηαζεξά θαη αμηφπηζηα ζε ζχλζεηεο θαη πνιππνίθηιεο πεξηβαιινληηθέο ζπλζήθεο βξνρή, νκίριε, λχθηα θ.ι.π.). Η ρξήζε θηλεηψλ θακεξψλ θαζηζηά αθαηάιιειεο θάπνηεο θαινυπνινγηζκέλεο ηερληθέο (ε αθαίξεζε ηνπ ππφβαζξνπ δελ είλαη θαηάιιειε ιφγσ ησλ ηαρέσλ κεηαβνιψλ ηνπ πνπ νθείινληαη ζηελ θίλεζε ηεο θάκεξαο) ή κε εθαξκφζηκεο θαηεπζείαλ εθηφο αλ γίλνπλ θάπνηεο παξαδνρέο ή αλ πξνζηεζνχλ θάπνηεο βειηηψζεηο π.ρ. ζηεξενζπζηήκαηα απαηηνχλ ζπρλέο επαλαβαζκνλνκήζεηο γηα λα ππνινγίδνληαη νη κεηαθηλήζεηο ηεο θάκεξαο πνπ νθείινληαη ζε δνλήζεηο θαη ηαιαληψζεηο). Πξέπεη επίζεο λα ππνινγηζηνχλ επαξθείο εθαξκνγέο (π.ρ. εθηίκεζε ηαρείαο θίλεζεο) γηα λα θαιπθζνχλ νη απαηηήζεηο ηνπ πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ. Δίλαη ινηπόλ ζηνηρεηώδεο αλάγθε ε αλάπηπμε δπλαηώλ αιγνξίζκσλ πνπ λα αληηκεησπίδνπλ πιεζώξα ζεκάησλ. ηελ πξάμε έηζη είλαη ζπνπδαίν λα γίλνπλ αξρηθά 17

23 θαηαλνεηέο νη απαηηήζεηο ηνπ εληνπηζκνχ θηλνπκέλνπ νρήκαηνο θαη λα ζρεδηαζηνχλ πξνζαξκνζκέλεο αιγνξηζκηθέο ιχζεηο πνπ ηθαλνπνηνχλ ηηο απαηηήζεηο αληιψληαο πιενλέθηεκα απφ εμνξηζκνχ γλψζε θαη ππάξρνληεο πεξηνξηζκνχο. ηηο πεξηζζφηεξεο εθαξκνγέο παξνπζηάδνληαη πξνβιήκαηα κε κεηξήζεηο πνπ εκπεξηέρνπλ ζφξπβν. πλήζεο ηξφπνο αληηκεηψπηζεο θαη επίιπζεο ηνπ πξνβιήκαηνο είλαη ε ρξεζηκνπνίεζε θίιηξνπ Kalman. Ρν θίιηξν Kalman είλαη έλα αλαδξνκηθνχ ηχπνπ απνηειεζκαηηθφ θίιηξν πνπ εθηηκά ηελ θαηάζηαζε ελφο γξακκηθνχ δπλακηθνχ ζπζηήκαηνο απαιείθνληαο ηηο παξακνξθψζεηο ιφγσ ζνξχβνπ. Υξεζηκνπνηείηαη ζε έλα κεγάιν αξηζκφ εθαξκνγψλ απφ ηα ξαληάξ κέρξη ηνλ ππνινγηζκφ ηεο νπηηθήο ξνήο θαη απνηειεί ζεκαληηθφ εξγαιείν ζηνπο ηνκείο ηεο ζεσξίαο θαη ησλ ζπζηεκάησλ ειέγρνπ. Σν θίιηξν Kalman, ν γξακκηθφο δεπηεξνβάζκηνο ξπζκηζηήο (LQR - Linear-Quadratic Regulator) θαη ν γξακκηθφο δεπηεξνβάζκηνο Gaussian ειεγθηήο (LQGC - Linear-Quadratic-Gaussian Controller) επηιχνπλ ηα πιένλ ζεκειηψδε πξνβιήκαηα ηεο ζεσξίαο ειέγρνπ. Γηα παξάδεηγκα, ζε εθαξκνγή εληνπηζκνύ θαη παξαθνινύζεζεο ζηόρσλ από ξαληάξ, έρνπκε ε αιιεινπρία παξαηεξήζεσλ γηα ηε ζέζε, ηελ ηαρχηεηα θαη ηελ επηηάρπλζε πνπ κεηξψληαη θάζε ζηηγκή ζπλερψο εκπεξηέρεη παξακνξθψζεηο ιφγσ ζνξχβνπ. Σν θίιηξν Kalman εθκεηαιιεχεηαη ην κνληέιν ηεο δπλακηθήο θαηάζηαζεο ηνπ ζηφρνπ γηα λα απαιείςεη ηηο επηπηψζεηο ηνπ ζνξχβνπ θαη λα παξάζρεη θαιή εθηίκεζε ηεο ζέζεο ηνπ ηελ παξνχζα ζηηγκή (κε θηιηξάξηζκα), ζε κειινληηθή ζηηγκή (κε πξφβιεςε) ή ζε παξειζνχζα ζηηγκή (κε καζεκαηηθή παξεκβνιή ή εμνκάιπλζε). Πνβαξό δήηεκα πξνθύπηεη από ηηο δπλαηόηεηεο ηνπ δηαηηζέκελνπ ινγηζκηθνύ. Σα νπηηθά ζπζηήκαηα εληνπηζκνχ νρήκαηνο πξέπεη λα είλαη ηππνπνηήζηκα, επαλαδηακνξθνχκελα θαη επεθηάζηκα έηζη ψζηε λα κπνξνχλ λα ζπλεξγαζηνχλ κε ηε κεγάιε πνηθηιία εθαξκνγψλ επεμεξγαζίαο. Η ιεηηνπξγηθή δπλαηφηεηα ησλ πεξηζζνηέξσλ ζπζηεκάησλ εληνπηζκνχ νρεκάησλ ζήκεξα, επηηπγράλεηαη κε ιίγνπο αιγφξηζκνπο ζπλδεδεκέλνπο κεηαμχ ηνπο. Απηφ είλαη ηειείσο αλεπαξθέο θαη δελ κπνξεί λα ρεηξηζηεί επηηπρψο ηηο εκπιεθφκελεο ζπλζεηφηεηεο. Πξφζθαηα, ππήξμαλ θάπνηεο πξνζπάζεηεο γηα λα αλαπηπρζεί ε αξρηηεθηνληθή ελφο ινγηζκηθνχ πνπ ζα κπνξεί λα ζρεηίδεηαη κε δηάθνξα επίπεδα αθαίξεζεο ζπκπεξηιακβάλνληαο ζπλδπαζκφ αηζζεηήξσλ, ελνπνίεζε πνηθίισλ αιγνξίζκσλ, νηθνλνκηθή ρξήζε πφξσλ θ.ι.π. Ρα ζπζηήκαηα εληνπηζκνύ θηλνπκέλνπ νρήκαηνο έρνπλ κεγάιεο ππνινγηζηηθέο απαηηήζεηο θαζψο ρξεηάδεηαη λα επεμεξγαζηνχλ ηηο αλαθηψκελεο εηθφλεο ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν ή θνληά ζε πξαγκαηηθφ ρξφλν γηα λα εμνηθνλνκήζνπλ ρξφλν ζηελ αληίδξαζε ηνπ νδεγνχ. Οη ππνινγηζηηθνί νπηηθνί αιγφξηζκνη είλαη γεληθά ππνινγηζηηθά εληαηηθνί θαη απαηηνχλ ηζρπξνχο πφξνπο γηα λα αληαπνθξίλνληαη ζηνπο πεξηνξηζκνχο πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ. Με ηελ αχμεζε ηεο ηζρχνο ησλ ζπλήζσλ PCs, αξθεηά ζπζηήκαηα ιεηηνπξγνχλ κε εμνπιηζκφ γεληθήο ρξήζεο. Πξφζθαηεο πξφνδνη ζηνλ εμνπιηζκφ ππνινγηζηψλ επηηξέπνπλ λα έρνπκε ζπζηήκαηα κε πςειή ππνινγηζηηθή ηζρχ, κε γξήγνξεο επρέξεηεο ζχλδεζεο ζε αλεθηή ηηκή. 18

24 IV. ΔΛΡΝΞΗΠΚΝΠ ΝΣΖΚΑΡΩΛ, ΞΔΕΩΛ ΑΛΡΗΘΔΗΚΔΛΩΛ ΘΑΗ ΞΝΓΝΚΩΛ ην πιαίζην ηεο πινπνίεζεο απνηειεζκαηηθψλ ζπζηεκάησλ επηβνήζεζεο νδεγψλ, γηα ηελ αληηκεηψπηζε ησλ πξνβιεκάησλ πνπ εκθαλίδνληαη ζην νδηθφ δίθηπν, δηεμάγεηαη ζπλερήο επηζηεκνληθή έξεπλα γηα ηε δεκηνπξγία εθαξκφζηκσλ ζπζηεκάησλ πνπ ζα παξάγνπλ ρξήζηκε θαη απνηειεζκαηηθή πιεξνθνξία ζηνλ νδεγφ θαη παξάιιεια ζα κπνξνχλ λα εθαξκνζζνχλ κε ινγηθφ θφζηνο. Αλαιύνληαο ηα αίηηα ησλ νδηθώλ αηπρεκάησλ νδεγνύκαζηε ζην ζπκπέξαζκα όηη βαζηθή καο κέξηκλα είλαη ε πξνεηδνπνίεζε γηα ηε ζπκπεξηθνξά νρεκάησλ θαη πεδώλ, ν εληνπηζκόο αληηθεηκέλσλ επί ηνπ νδνζηξώκαηνο θαη ε αμηνιόγεζε ηνπ επεξεαζκνύ από ηηο νδηθέο ππνδνκέο (πηλαθίδεο, γέθπξεο, ζηεζαία, θνιόλεο νδνθσηηζκνύ θ.ι.π.). ηελ ελφηεηα απηή ζα αλαθέξνπκε κηα ζεηξά εξεπλεηηθψλ, ππνινγηζηηθψλ θαη πεηξακαηηθψλ κεζφδσλ απφ ζηνηρεία βηβιηνγξαθίαο. Θα πξνζπαζήζνπκε λα αλαδείμνπκε ηα βαζηθά ζηνηρεία ησλ εξγαζηψλ απηψλ θαη ηηο ζηνρεχζεηο ηνπο. Απφ ηελ ηαμηλφκεζε απηψλ ησλ εξγαζηψλ πξνθχπηνπλ ηα πξνβιήκαηα πνπ αληηκεησπίδνπλ νη εξεπλεηέο αιιά θαη ηα βήκαηα πξνφδνπ πνπ έρνπλ επηηεπρζεί. Όιεο νη κέζνδνη πξνζπαζνχλ λα αληαπνθξηζνχλ κεξηθά ή νιηθά ζηα παξαθάησ δεηνχκελα: Δληνπηζκφο ζηφρσλ (θηλεηψλ θαη αθηλήησλ). Παξαθνινχζεζε ζπκπεξηθνξάο θηλνπκέλσλ ζηφρσλ. Παξαγσγή πξνεηδνπνίεζεο (αθνπζηηθά ή νπηηθά ζήκαηα). Απηφκαηε επελέξγεηα ζε ζπζηήκαηα ηνπ νρήκαηνο. Δξγαιεία ησλ ζπζηεκάησλ πνπ ζα παξνπζηαζηνχλ είλαη ζπλήζσο έλα ζχλνιν εμνπιηζκνχ παζεηηθψλ θαη ελεξγεηηθψλ αηζζεηήξσλ, έλαο πξσηφηππνο αιγφξηζκνο επεμεξγαζίαο ησλ ζηνηρείσλ θαη έλαο ππνινγηζηήο γηα ηελ επεμεξγαζία θαη αμηνιφγεζε ησλ δεδνκέλσλ. Δκπόδηα πνπ πξέπεη λα ππεξπεδεζνχλ είλαη ε ζπλζεηφηεηα ηνπ πεξηβάιινληνο νδήγεζεο (απηνθηλεηφδξνκνη, επαξρηαθνί νδνί, αζηηθφ νδηθφ δίθηπν θ.ι.π.) θαη νη κεηαβαιιφκελεο θαηξηθέο ζπλζήθεο (θαινθαηξία, βξνρή, νκίριε, ρηφλη θ.ι.π.). Θιεηδί ζηελ απνηειεζκαηηθφηεηα είλαη ε ζπιινγή ησλ πιένλ επίθαηξσλ δεδνκέλσλ θαη ε δεκηνπξγία γξήγνξνπ θαη ζηηβαξνχ αιγφξηζκνπ. Κέηξν επηηπρίαο είλαη ε ζπκπεξηθνξά ζε πξαγκαηηθέο ζπλζήθεο θαη ε δπλαηφηεηα ιεηηνπξγηθήο θαη νηθνλνκηθήο ελζσκάησζεο ζην φρεκα. ην θεθάιαην III ππάξρεη κηα αλαιπηηθή παξνπζίαζε βαζηθψλ ζηνηρείσλ ηνπ ρξεζηκνπνηνχκελνπ εμνπιηζκνχ γηα ηνλ εληνπηζκφ, αλίρλεπζε θαη παξαθνινχζεζε νρεκάησλ, πεδψλ θαη ππνδνκψλ. Βαζηθέο θαηεγνξίεο είλαη νη ελεξγεηηθνί αηζζεηήξεο {ηχπνπ ξαληάξ (mm θχκα), ηχπνπ laser (lidar θαη scanners) θαη αθνπζηηθνχ ηχπνπ} θαη νη παζεηηθνί αηζζεηήξεο {νπηηθνί κε ρξήζε δηαθφξσλ θακεξψλ}. ην θεθάιαην απηφ δφζεθαλ ζηνηρεία γηα 19

25 ηα πιενλεθηήκαηα, ηα κεηνλεθηήκαηα αιιά θαη ηηο δπλαηφηεηεο ησλ πξναλαθεξνκέλσλ δηαηάμεσλ. ην θεθάιαην II έγηλε κηα ζπλνπηηθή παξνπζίαζε ησλ εξγαζηψλ πνπ αλαιχνληαη ζην παξφλ θεθάιαην. Γφζεθαλ πνιχ ζπλνπηηθά ζηνηρεία γηα ηα βαζηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπο φζνλ αθνξά ηηο ζηνρεχζεηο ηνπο, ζηνηρεία ησλ αιγνξίζκσλ αιιά θαη ηνλ ρξεζηκνπνηνύκελν εμνπιηζκό. Ξαξαθάησ παξαζέηνπκε κηα ζεηξά πξνζεγγίζεσλ ζηα παξαπάλσ ζέκαηα, ζηνρεύνληαο λα δώζνπκε κηα αληηπξνζσπεπηηθή εηθόλα κεζόδσλ θαη εξεπλεηηθώλ πξνβιεκαηηζκώλ. Οη πξνζεγγίζεηο απηέο έγηλε πξνζπάζεηα λα ηαμηλνκεζνχλ ζηηο παξαθάησ ηέζζεξηο θαηεγνξίεο, αλάινγα κε ην βαζηθφ πξνζαλαηνιηζκφ ηνπ ρξεζηκνπνηνχκελνπ εμνπιηζκνχ: Α. Αμηνπνίεζε δηαηάμεσλ απιώλ ελεξγεηηθώλ αηζζεηήξσλ. Β. Αμηνπνίεζε παζεηηθώλ αηζζεηήξσλ (νπηηθά ζπζηήκαηα κε δηάθνξεο κνξθέο θακεξώλ). Γ. Αμηνπνίεζε δηαηάμεσλ δπν εηδώλ αηζζεηήξσλ. Γ. Αμηνπνίεζε πνιπαηζζεηεξηαθώλ δηαηάμεσλ. Αλακθηζβήηεηα, νη πνιπαηζζεηεξηαθέο δηαηάμεηο παξέρνπλ πεξηζζφηεξα αζθαιή δεδνκέλα πνπ κπνξνχλ λα αμηνινγνχληαη θαη λα ιακβάλνληαη νη θάζε θνξά βέιηηζηεο απνζηάζεηο. Απμάλνπλ φκσο ην θφζηνο ηνπ εμνπιηζκνχ θαη ηε δηαδηθαζία ππνινγηζκψλ. Πάλησο πξέπεη λα ηνληζηεί φηη ε παξαπάλσ ηαμηλφκεζε είλαη ελδεηθηηθή θαη απιψο επηβνεζεηηθή γηα ηνλ αλαγλψζηε αθνχ βαζηθφ ζηνηρείν ζηηο εξεπλεηηθέο εξγαζίεο, πέξαλ ηνπ εμνπιηζκνχ, είλαη νη πξσηφηππνη αιγφξηζκνί θαη νη δηαδηθαζίεο ππνινγηζηηθήο επεμεξγαζίαο ησλ δεδνκέλσλ. 20

26 Α. Γηαηάμεηο απιώλ αηζζεηήξσλ IV.1. Δπεμεξγαζία εηθόλαο απηνθηλνύκελνπ ξαληάξ γηα ηελ πξόβιεςε ηεο ηξνρηάο θίλεζεο νρήκαηνο (S.H. Tsang, E.G. Hoare, P.S. Hall, N.J. Clarke) ηελ πξνζπάζεηα κείσζεο ησλ ηξνραίσλ αηπρεκάησλ κε ηε ρξήζε είηε ηνπ ζπζηήκαηνο «Πξνεηδνπνίεζεο χγθξνπζεο» (CW) είηε ηνπ ζπζηήκαηνο «Απνθπγήο χγθξνπζεο» (CA) πξέπεη λα αλαπηχζζνληαη απηνθηλνχκελεο εθαξκνγέο πνπ λα έρνπλ ηελ ηθαλφηεηα λα αλαγλσξίδνπλ θαη λα εληνπίδνπλ αμηφπηζηα δηαθνξεηηθά εκπφδηα ζην ζχλζεην θαη απεξηφξηζην θπθινθνξηαθφ ηνπίν. Αλ εκθαλίδεηαη κηα επηθείκελε ζχγθξνπζε, ηφηε ην ζχζηεκα ζα πξέπεη λα αληαπνθξηζεί κε ηέηνην ηξφπν ψζηε λα κεηψζεη ηελ απεηιή ή λα κεηψζεη ην δπζκελέο απνηέιεζκα ηεο ζχγθξνπζεο. Αλάινγε απφθξηζε ζα κπνξνχζε λα πεξηιακβάλεη ηνλ απηφκαην έιεγρν ηνπ νρήκαηνο ή κηα θαηάιιειε πξνεηδνπνίεζε ζηνλ νδεγφ. ηελ αλάπηπμε ησλ CA θαη CW ιεηηνπξγηψλ, πξέπεη λα ιεθζεί ππφςε έλα πιήζνο νδηθψλ ζελαξίσλ ζρεηηθά κε ηελ θαηάζηαζε πνπ ην φρεκα εηζέξρεηαη ζε θακππιφηεηα ηεο νδνχ. Γηα ηελ αληαπόθξηζε ζε απηέο ηηο απαηηήζεηο, έλα από ηα θύξηα ζέκαηα είλαη ε πξόβιεςε ηεο ηξνρηάο θίλεζεο ηνπ νρήκαηνο. Η πνξεία ηνπ νρήκαηνο πξνβιέπεηαη επαξθψο αλ ε γεσκεηξία ηεο νδνχ κπνξεί λα αληρλεπζεί απφ έλα αηζζεηήξα. Οη αηζζεηήξεο ξαληάξ θπκάησλ εχξνπο ρηιηνζηψλ (Millimeter wave radar sensors) αλαπηχρζεθαλ δξαζηηθά γηα απηνθηλνχκελεο εθαξκνγέο. Η επαξθήο γλψζε ηεο κνξθήο ηεο νδνχ κπξνζηά απφ ην φρεκα είλαη ζηνηρεηψδεο πξνυπφζεζε αθνχ ηα εκπφδηα είλαη απεηιή γηα ην φρεκα. Οη αηζζεηήξεο ξαληάξ θπκάησλ εχξνπο ρηιηνζηψλ ζεσξνχληαη σο ειπηδνθφξα ηερλνινγία γηα απηνθηλνχκελεο εθαξκνγέο ιφγσ ηεο ηθαλφηεηαο πςειήο αλάιπζεο θαη θαιψλ εθαξκνγψλ αθφκα θαη ζε δπζκελείο θαηξηθέο ζπλζήθεο. Πε απηή ηελ εξγαζία πξνηείλεηαη έλαο αιγόξηζκνο πνπ πξνβιέπεη ηελ ηξνρηά θίλεζεο ηνπ νρήκαηνο, βαζηζκέλνο ζε ηερληθέο επεμεξγαζίαο ηεο εηθόλαο από ηα επηζηξεθόκελα ζήκαηα ηνπ ξαληάξ. Αλαπηχζζεηαη κηα κέζνδνο πνπ νλνκάδεηαη «Κέηξεζε πξνπνξείαο νδνύ» (APM Advance Path Measurement), κηα κέζνδνο πξφβιεςεο ηεο πνξείαο θίλεζεο ηνπ νρήκαηνο βαζηζκέλε ζε ηερληθέο επεμεξγαζίαο εηθφλαο απφ ιήςεηο αηζζεηήξσλ ξαληάξ θπκάησλ εχξνπο ρηιηνζηψλ. Σα βήκαηα ηεο κεζφδνπ είλαη: 1. Παξαγσγή εηθφλαο 2. Δπεμεξγαζίαο γθξί εηθφλαο 3. Οξηζκφο δνκήο νδνχ 21