駕駛人科目二考試自動評判系統之倒車入庫評判設計

宋華明

摘 要：倒車入庫是科目二系統的一個基本科目，科目要求車輛根據限定庫位精確行駛及自動評判，這部分內容是科目二考試自動評判系統的重要組成部分。該文通過對公安部考試規范對該科目要求的分析，設定了場地評判點并針對性的設計了評判算法，實現了該科目的精確自動評判。同時對多種工況條件下的評判進行了分析，使算法更加符合實際需要。該算法對科目二考試其他科目自動評判具有重要參考意義。該部分自動評判的實現，為科目二考試整體實現自動評判打下了堅實的基礎。

關鍵詞：駕駛人 科目二 自動評判 倒車入庫 行進控制 數學模型 場地特征點

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（a）-0022-02

1 背景

關于駕駛人考試的考試標準，公安部已經出臺了123號令，其中考試內容變化最大的就是駕駛人科目二考試標準，由原先的3+1或3+2變為現在的必考5項。為了避免作弊，提高考試的公平公正，要求科目二考試全過程（即每一個考試科目）都要采用計算機全自動評判，而人工評判只起輔助作用。

2 考試項目“倒車入庫”考試評判規則

本文為什么只選擇“倒車入庫”這一個考試項目進行分析與設計？原因很簡單，在科目二考試的所有項目中“倒車入庫”這個項目最為復雜。如果這個項目，我們設計思路簡單可行，那么其他的就更不在話下了。

首先，我們來分析一下“倒車入庫”的考試規則。我們先看圖1所示，考試規則是考車從圖1中①位置倒車到③位置，再從③位置前進開到②位置，再從②位置倒車到③位置，最后從③位置前進到①位置，考試結束。

考試期間，前進后退要求一次性完成，不得中途停車。車身不得壓線。兩次倒庫要求入位。圖1中的①②處的兩條虛線為停車控制線，公安部的解釋是要求考車停在控制線上有效。

總結一下規則就是兩次倒車，兩次前進，俗稱是兩退兩進，要求一氣呵成，不得中途停，倒車入位，不得壓線。

3 考試項目“倒車入庫”考試評判規則數學模型分析

整個考試評判的過程為電子評判，這就要把考試規則數字化，模型化，簡單化，并分解每一個步驟。

我們先把“倒車入庫”的場地特點描述一下。如圖2所示。我們把“倒車入庫”場地分為了3個部分①、②、③，其中點1、2、3、4圍成的矩形區域為起始區域①，點4、5、6、7圍成的矩形區域為庫位區域③，點7、8、9、10圍成的矩形區域②。這樣，我們就可以用數學中的圖形及位置點準確描述“倒車入庫”的場地特征了。為了便于描述，我們約定“①區域”表示由點1、2、3、4圍成的矩形。同樣表示②區域，③區域。

現在有了“倒車入庫”場地的數學模型及考試規則，還缺一個重要的因素，那就是考車模型。考車模型實際上就是考車的輪廓模型，當然我們指的輪廓不是三維的，而是考車垂直到地面的投影，考車投影大致如圖3，我們可以看出，圖3中的考車基本上由多段圓弧和直線圍成，而且是一個封閉的圖形。這樣我們就可以用多個點近似的描述這個考車模型。如圖4，這樣我們就可以把8個點圍成的封閉圖形用作考車模型，當然添加更多的點可以描繪的更加精確，但工作量也隨之加大了。考車的模型還需要把倒車鏡與四個輪胎的垂直投影也考慮進去，因為在其他的考試項目中會有“車輪壓道路邊緣線”的扣分，在這個考試項目中，我們只考慮車身與場地的相對位置。

4 “倒車入庫”自動評判流程分析

現在，我們有了“倒車入庫”場地特征模型和考試車輪廓模型，接下來就是讓車模型在場地模型中動起來，并給出評判結果。這樣整個評判的過程就變成運動的車模型圖4在靜止的場地模型圖2中相對位置的問題，如圖5。

我們從考試要求規則中不難分析出，兩退兩進中所有狀態轉變都是以停車為界，而扣分“中途停車”也是停車信號為前提。所以，我們可以把整個考試過程化為6個過程：項目評判參數初始化，一退，一進，二退，二進，結束。

4.1 項目評判參數初始化

這一過程很重要，因為我們的評判不是隨著程序的運行結束而結束的，而是隨著車輛的行進，一遍遍的評判行進過程中是否有違規現象。所以該記憶的狀態要在該項目每次開始考試的時候初始化。初始化完成后改變行進狀態為“一退”。系統將不斷的依據當前的行進狀態，檢查車輛與場地相對位置，進行扣分評判。直到考試完成，所以說我們的自動評判是不間斷的連續的監視每一刻的位置與動作，找出其中的違規，直到考試合格。

4.2 一退

就是從①區域倒車開始到②區域位置停止的過程。首先，從①區域，倒車信號為“一退”行進狀態的開始，到停車結束。在“一退”的過程中，車模型只能出現在圖形1、2、3、4、5、6、7、10點圍成的區域內，如圖6所示的陰影部分，如果車輛模型與②區域有交集，則扣分，線路錯。

4.3 一進

就是車輛從③區域前進到②區域位置后，停止的過程。首先從③區域，第一個前進信號為“一進”的行進狀態開始，到停車結束。

4.4 二退

就是車輛從②區域倒車到③區域位置后，停止的過程。首先從②區域，第一個倒車信號為“二退”的行進狀態開始，到停車結束。

4.5 二進

就是車輛從③區域前進到①區域的過程。首先從③區域，第一個前進信號為“二進”的行進狀態開始，整個車輛進入①區域結束。

4.6 結束

就是“二進”狀態已經完成，當前項目還合格，則當前考試項目結束，等待進入下一個考試項目。

5 “倒車入庫”詳細分析

我們就“倒車入庫”舉例，把上述6個部分作一次詳細分析。

5.1 項目評判參數初始化

這部分已經進行了分析，就不再重復。

5.2 考試項目行進狀態控制

每一個考試項目，我們都設計一個函數，就是“考試項目控制”，整個項目的參數初始化和行進狀態的改變以及控制都在這里實現。根據車輛的前進、停止、后退信號，改變行進狀態變量，給其他評判提供依據。每調用一次“考試項目控制”函數，都會把本項目的評判函數全部調用一遍，結合當前的行進狀態，評判每一個時間的扣分情況。如果，扣分情況已經達到不合格，則本考試結束。如果當前依然合格，則繼續循環調用，直到“控制函數”結束本項目。

5.3 扣分項“中途停車，扣分100”檢測過程分析

中途停車，顧名思義，就是在半路上停車。所以“中途停車”檢測的條件是停車狀態。其次是車輛是停在了不應該停的位置，就需具體情況具體分析。這就用到了之前所述的“行進狀態”。當“行進狀態”為“一退”時，車輛正常情況下應該是從圖7中1、2、3、4所圍成的區域倒車到4、5、6、7所圍的區域內。如果在車輛完全進入4、5、6、7所圍的區域內之前停車，就應該是中途停車，不過這里還有一個問題就是在圖7中，當車輛停在②位置時，這時應算作“倒庫不入”，所以，在“一退”時，中途停車的條件是車身在1、2、3、4、7、10所圍成的區域內。

當行進狀態為“一進”時，車輛正常情況下是從4、5、6、7所圍成的區域內，前進到7、8、9、10所圍區域內，且車身壓8、9線。如果車輛在前進的過程中，車身還沒有壓到8、9線就停車，即為中停，也就是“一進”時，中停的條件是車身在1、4、5、6、7、8、9、10所圍成的區域內停車且車身沒有壓8、9線。

當行進狀態為“二退”時，車輛正常情況應該是從7、8、9、10所圍的區域倒車進入4、5、6、7所圍的區域。如果在車輛完全進入4、5、6、7所圍的區域內之前停車，就是中途停車，同“一退”一樣，當車輛停在②所示位置時，應該算“倒庫不入”。所以“二退”時，中途停車的條件是車身在1、4、7、8、9、10所圍的區域內。

當行進狀態為“二進”時，車輛正常情況應該是從4、5、6、7所圍的區域前進到1、2、3、4所圍的區域，如果車身還沒有完全進入1、2、3、4所圍的區域就停車，則為中途停車，所以“二進”時中停的條件是車身在1、4、5、6、7、10所圍的區域內。

5.4 扣分項“倒庫不入，扣分100”檢測分析

倒庫不入，顧名思義，就是車身有一部分已經入庫，但車身在沒有完全入庫前就停車了。所以“倒庫不入”的檢測條件也是停車狀態。“倒車入庫”中共有兩次入庫的過程，分別為“一退”和“二退”時檢測條件都為停車時車身與4、7線相交。即，行進狀態為“一退”或“二退”時，車輛停車后，車身與4、7線相交，則為“倒庫不入”。

5.5 扣分項“車身出線，扣分100”檢測分析

車身出線。顧名思義，就是車輛在倒庫與出庫的過程中。車身壓到了庫位線。所以“車身出線”的檢測條件是在車輛行進的過程中，車身有沒有與庫位線先進。即，在行進狀態為“一退”“一進”“二退”“二進”時，車身與4、5線相交或車身與5、6線相交，或車身與6、7線相交。

5.6 扣分項“不按規定路線行駛”檢測分析

“不按規定路線行駛”，就是車輛不按預先設定的路線行進，這個扣分項目同“中途停車”一樣貫穿整個考試項目過程。

當行進狀態為“一退”時，如圖6，正常應該是從1、2、3、4所圍區域倒車進入4、5、6、7所圍區域中，如果車輛出現在7、8、9、10所圍的區域中，就是“不按規定路線行駛”。即車輛出現在1、2、3、4、5、6、7、10所圍的區域外且車身與1、2線不相交，就是“不按規定路線行駛”。

當行進狀態為“一進”時，正常應該是從4、5、6、7所圍區域前進進入到7、8、9、10所圍區域內，如果車輛出現在1、2、3、4所圍的區域中，就是“不按規定路線行駛”。即車輛出現在1、4、5、6、7、8、9、10所圍的區域外且車身與8、9線不相交，就是“不按規定路線行駛”。

當行進狀態為“二退”時，檢測條件同“一進”，只不過是倒車，即車輛出現在1、4、5、6、7、8、9、10所圍的區域外且車身與8、9線不相交，就是“不按規定路線行駛”。

當行進狀態為“二進”時，檢測條件同“一退”，只不過行進狀態為前進，即車輛出現在1、2、3、4、5、6、7、10所圍的區域外且車身與1、2線不相交，就是“不按規定路線行駛”。

6 結語

所有扣分項就分析完畢了，整個考試項目的規劃與流程就全部轉換為車輛數學模型與場地數學模型之間的圖形與圖形之間的計算。利用數學工具把圖形之間的計算轉化為線與圖，線與線之間的計算，并利用計算機的超級計算能力，計算車輛行進時的每一個位置的評判結果，從而實現科目考試的全自動評判，做到真正的評判公正與公平。

參考文獻

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