This paper describes a new method for estimating time-to-collision which exhibits high tolerance to noise contained in camera images. Time to collision (TTC) is one of the most important parameters available from a camera attached to a mobile machine. TTC indirectly stands far the translation speed of the camera and is usually calculated either from successive images or optical flow by using intimate relationship between TTC and flow divergence. In most cases, however, it is not easy to get accurate optical flow, which makes it difficult to calculate TTC. In this study it is proved that if the target has a smooth surface, the average of divergence over any point-symmetric region on the image is equal to the divergence of the center of the region. It means that required divergence can be calculated by integrating optical flow vectors over a symmetric region. It is expected that in the process of the integration, accidental noise is canceled if they are independent of optical flow and the motion of the camera. Experimental results show that TTC can be estimated regardless of the surface condition. It is also shown that influence of noise is eliminated as the area of integration increases.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.20
no.3
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pp.113-118
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2012
Collision detection plays a key role in collision mitigation system. The malfunction of the collision mitigation system can result in another dangerous situation or unexpected feeling to driver and passenger. To prevent this situation, the collision time, offset, and collision decision should be determined from the appropriate collision detection algorithm. This study focuses on a method to determine the time to collision (TTC) and frontal offset (FO) between the ego vehicle and the target object. The path prediction method using the ego vehicle information is proposed to improve the accuracy of TTC and FO. The path prediction method utilizes the ego vehicle motion data for better prediction performance. The proposed algorithm is developed based on laser scanner. The performance of the proposed detection algorithm is validated in simulations and experiments.
This paper describes an algorithm for Advanced Emergency Braking(AEB) with tire-road friction coefficient estimation. The AEB is a system to avoid a collision or mitigate a collision impact by decelerating the car automatically when forward collision is imminent. Typical AEB system is operated by Time-to-collision(TTC), which considers only relative velocity and clearance from control vehicle to preceding vehicle. AEB operation by TTC has a limit that tire-road friction coefficient is not considered. In this paper, Tire-road friction coefficient is also considered to achieve more safe operation of AEB. Interacting Multiple Model method(IMM) is used for Tire-road friction coefficient estimation. The AEB algorithm consists of friction coefficient estimator and upper level controller and lower level controller. The numerical simulation has been conducted to demonstrate the control performance of the proposed AEB algorithm. The simulation study has been conducted with a closed-loop driver-controller-vehicle system using using MATLAB-Simulink software and CarSim Vehicle model.
This paper describes design and tuning of a full-range Adaptive Cruise Control (ACC) with collision avoidance. The control scheme is designed to control the vehicle so that it would feel natural to the human driver and passengers during normal safe driving situations and to avoid rear-end collision in vehicle following situations. In this study, driving situations are determined using a non-dimensional warning index and time-to-collision (TTC). A confusion matrix method based on natural driving data sets was used to tune control parameters in the proposed ACC System. An ECU-Brake Hardware-in-the-loop Simulation (HiLS) was developed and used for an evaluation of ACC System. The ECU-Brake HiLS results for alternative driving situation are compared to manual driving data measured on actual traffic way. The ACC/CA control logic implemented in an ECU was tested using the ECU-Brake HiLS in a real vehicle environment.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.25
no.7
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pp.962-970
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2021
The cause of the majority of vehicle accidents is a safety issue due to the driver's inattention, such as drowsy driving. A forward collision warning system (FCWS) can significantly reduce the number and severity of accidents by detecting the risk of collision with vehicles in front and providing an advanced warning signal to the driver. This paper describes a low power embedded system based FCWS for safety. The algorithm computes time to collision (TTC) through detection, tracking, distance calculation for the vehicle ahead and current vehicle speed information with a single camera. Additionally, in order to operate in real time even in a low-performance embedded system, an optimization technique in the program with high and low levels will be introduced. The system has been tested through the driving video of the vehicle in the embedded system. As a result of using the optimization technique, the execution time was about 170 times faster than that when using the previous non-optimized process.
An innovative feature of this study is to propose a methodology for evaluating safety performance in real time based on vehicle trajectory data extracted from video images. The essence of evaluating safety performance is to capture unsafe car-following events between individual vehicles traveling surveillance area. The proposed methodology applied two indices including real-time safety index (RSI) based on the concept of safe stopping distance and time-to-collision (TTC) to the evaluation of safety performance. It is believed that outcomes would be greatly utilized in developing a new generation of video images processing (VIP) based traffic detection systems capable of producing safety performance measurements. Relevant technical challenges for such detection systems are also discussed.
Kim, Joon-Hyung;Song, Tai-Jin;Oh, Cheol;Sung, Nak-Moon
Journal of Korean Society of Transportation
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v.26
no.5
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pp.51-62
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2008
An innovative feature of this study is to propose a methodology for evaluating safety performance in real time based on vehicle trajectory data extracted from video images. The essence of evaluating safety performance is to capture unsafe car-following and lane-changing events generated by individual vehicles traveling within video surveillance area. The proposed methodology derived three indices including real-time safety index(RSI) based on the concept of safe stopping distance, time-to-collision(TTC), and the collision energy based on the conservation of momentum. It is believed that outcomes would be greatly utilized in developing a new generation of video images processing(VIP) based traffic detection systems capable of producing safety performance measurements. Relevant technical challenges for such detection systems are also discussed.
Recently, autonomous vehicles have been studied actively. Autonomous vehicles can detect objects around them using their on board sensors, estimate collision probability and maneuver to avoid colliding with objects. Many algorithms are suggested to prevent collision avoidance. However there are limitations of complex and diverse environments because algorithm uses only the information of attached environmental sensors and mainly depends on TTC (time-to-Collision) parameter. In this paper, autonomous driving algorithm using I2V communication-based cooperative sensing information is developed to cope with complex and diverse environments through sensor fusion of objects information from infrastructure camera and object information from equipped sensors. The cooperative sensing based autonomous driving algorithm is implemented in autonomous shuttle bus and the proposed algorithm proved to be able to improve the autonomous navigation technology effectively.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.21
no.2
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pp.81-86
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2013
This paper presents the lane change system for collision avoidance. The proposed algorithm for the collision avoidance consists of path generation and path following. Using a calculated TTC (Time to Collision), partial braking is operated and collision avoidance path is generated considering relative distance, velocity and acceleration. Based on the collision avoidance path, desired yaw angle and yaw rate are calculated for the automated path following. The lateral controller is designed by a Lyapunov function approach using 3 D.O.F vehicle model and vehicle parameters. The required steering angle is determined from wheel velocity, longitudinal and lateral velocity in order to follow the desired yaw angle and yaw rate. This system is developed MATLAB/Simulink and its performance is evaluated using the commercial software CarSim.
Recent advancement in traffic surveillance systems has allowed the researchers to obtain more detailed vehicular movement such as individual vehicle trajectory data. Understanding the characteristics of interactions between leading and following vehicles in the traffic flow stream is a backbone for designing and evaluating more sophisticated traffic and vehicle control strategies. This study proposes a methodology for estimating rear-end crash potential, as a probabilistic measure, in real-time based on the analysis of vehicular movements. The methodology presented in this study consists of three components. The first predicts vehicle position and speed every second using a Kalman filtering technique. The second estimates the probability for the vehicle's trajectory to belong to either 'changing lane' or 'going straight'. A binary logistic regression (BLR) is used to model the lane-changing decision of the subject vehicle. The other component calculates crash probability by employing an exponential decay function that uses time-to-collision (TTC) between the subject vehicle and the front vehicle. The result of this study is expected to be adapted in developing traffic control and information systems, in particular, for crash prevention.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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