宋華明

摘 要：倒車入庫是科目二系統(tǒng)的一個基本科目，科目要求車輛根據(jù)限定庫位精確行駛及自動評判，這部分內(nèi)容是科目二考試自動評判系統(tǒng)的重要組成部分。該文通過對公安部考試規(guī)范對該科目要求的分析，設(shè)定了場地評判點并針對性的設(shè)計了評判算法，實現(xiàn)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(jìn)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(xiàn)，為科目二考試整體實現(xiàn)自動評判打下了堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：駕駛?cè)?科目二 自動評判 倒車入庫 行進(jìn)控制 數(shù)學(xué)模型 場地特征點

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

1 背景

關(guān)于駕駛?cè)丝荚嚨目荚嚇?biāo)準(zhǔn)，公安部已經(jīng)出臺了123號令，其中考試內(nèi)容變化最大的就是駕駛?cè)丝颇慷荚嚇?biāo)準(zhǔn)，由原先的3+1或3+2變?yōu)楝F(xiàn)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(guī)則

本文為什么只選擇“倒車入庫”這一個考試項目進(jìn)行分析與設(shè)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(fù)雜。如果這個項目，我們設(shè)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(guī)則。我們先看圖1所示，考試規(guī)則是考車從圖1中①位置倒車到③位置，再從③位置前進(jìn)開到②位置，再從②位置倒車到③位置，最后從③位置前進(jìn)到①位置，考試結(jié)束。

考試期間，前進(jìn)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(jié)一下規(guī)則就是兩次倒車，兩次前進(jìn)，俗稱是兩退兩進(jìn)，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(guī)則數(shù)學(xué)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(guī)則數(shù)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(qū)域為起始區(qū)域①，點4、5、6、7圍成的矩形區(qū)域為庫位區(qū)域③，點7、8、9、10圍成的矩形區(qū)域②。這樣，我們就可以用數(shù)學(xué)中的圖形及位置點準(zhǔn)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(qū)域”表示由點1、2、3、4圍成的矩形。同樣表示②區(qū)域，③區(qū)域。

現(xiàn)在有了“倒車入庫”場地的數(shù)學(xué)模型及考試規(guī)則，還缺一個重要的因素，那就是考車模型?？架嚹Ｐ蛯嶋H上就是考車的輪廓模型，當(dāng)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(dāng)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?？架嚨哪Ｐ瓦€需要把倒車鏡與四個輪胎的垂直投影也考慮進(jìn)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(xiàn)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(jié)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(guī)則中不難分析出，兩退兩進(jìn)中所有狀態(tài)轉(zhuǎn)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(shù)初始化，一退，一進(jìn)，二退，二進(jìn)，結(jié)束。

4.1 項目評判參數(shù)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(jié)束而結(jié)束的，而是隨著車輛的行進(jìn)，一遍遍的評判行進(jìn)過程中是否有違規(guī)現(xiàn)象。所以該記憶的狀態(tài)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(jìn)狀態(tài)為“一退”。系統(tǒng)將不斷的依據(jù)當(dāng)前的行進(jìn)狀態(tài)，檢查車輛與場地相對位置，進(jìn)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(xù)的監(jiān)視每一刻的位置與動作，找出其中的違規(guī)，直到考試合格。

4.2 一退

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

4.3 一進(jìn)

就是車輛從③區(qū)域前進(jìn)到②區(qū)域位置后，停止的過程。首先從③區(qū)域，第一個前進(jìn)信號為“一進(jìn)”的行進(jìn)狀態(tài)開始，到停車結(jié)束。

4.4 二退

就是車輛從②區(qū)域倒車到③區(qū)域位置后，停止的過程。首先從②區(qū)域，第一個倒車信號為“二退”的行進(jìn)狀態(tài)開始，到停車結(jié)束。

4.5 二進(jìn)

就是車輛從③區(qū)域前進(jìn)到①區(qū)域的過程。首先從③區(qū)域，第一個前進(jìn)信號為“二進(jìn)”的行進(jìn)狀態(tài)開始，整個車輛進(jìn)入①區(qū)域結(jié)束。

4.6 結(jié)束

就是“二進(jìn)”狀態(tài)已經(jīng)完成，當(dāng)前項目還合格，則當(dāng)前考試項目結(jié)束，等待進(jìn)入下一個考試項目。

5 “倒車入庫”詳細(xì)分析

我們就“倒車入庫”舉例，把上述6個部分作一次詳細(xì)分析。

5.1 項目評判參數(shù)初始化

這部分已經(jīng)進(jìn)行了分析，就不再重復(fù)。

5.2 考試項目行進(jìn)狀態(tài)控制

每一個考試項目，我們都設(shè)計一個函數(shù)，就是“考試項目控制”，整個項目的參數(shù)初始化和行進(jìn)狀態(tài)的改變以及控制都在這里實現(xiàn)。根據(jù)車輛的前進(jìn)、停止、后退信號，改變行進(jìn)狀態(tài)變量，給其他評判提供依據(jù)。每調(diào)用一次“考試項目控制”函數(shù)，都會把本項目的評判函數(shù)全部調(diào)用一遍，結(jié)合當(dāng)前的行進(jìn)狀態(tài)，評判每一個時間的扣分情況。如果，扣分情況已經(jīng)達(dá)到不合格，則本考試結(jié)束。如果當(dāng)前依然合格，則繼續(xù)循環(huán)調(diào)用，直到“控制函數(shù)”結(jié)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(tài)。其次是車輛是停在了不應(yīng)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(jìn)狀態(tài)”。當(dāng)“行進(jìn)狀態(tài)”為“一退”時，車輛正常情況下應(yīng)該是從圖7中1、2、3、4所圍成的區(qū)域倒車到4、5、6、7所圍的區(qū)域內(nèi)。如果在車輛完全進(jìn)入4、5、6、7所圍的區(qū)域內(nèi)之前停車，就應(yīng)該是中途停車，不過這里還有一個問題就是在圖7中，當(dāng)車輛停在②位置時，這時應(yīng)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(qū)域內(nèi)。

當(dāng)行進(jìn)狀態(tài)為“一進(jìn)”時，車輛正常情況下是從4、5、6、7所圍成的區(qū)域內(nèi)，前進(jìn)到7、8、9、10所圍區(qū)域內(nèi)，且車身壓8、9線。如果車輛在前進(jìn)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(jìn)”時，中停的條件是車身在1、4、5、6、7、8、9、10所圍成的區(qū)域內(nèi)停車且車身沒有壓8、9線。

當(dāng)行進(jìn)狀態(tài)為“二退”時，車輛正常情況應(yīng)該是從7、8、9、10所圍的區(qū)域倒車進(jìn)入4、5、6、7所圍的區(qū)域。如果在車輛完全進(jìn)入4、5、6、7所圍的區(qū)域內(nèi)之前停車，就是中途停車，同“一退”一樣，當(dāng)車輛停在②所示位置時，應(yīng)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(qū)域內(nèi)。

當(dāng)行進(jìn)狀態(tài)為“二進(jìn)”時，車輛正常情況應(yīng)該是從4、5、6、7所圍的區(qū)域前進(jìn)到1、2、3、4所圍的區(qū)域，如果車身還沒有完全進(jìn)入1、2、3、4所圍的區(qū)域就停車，則為中途停車，所以“二進(jìn)”時中停的條件是車身在1、4、5、6、7、10所圍的區(qū)域內(nèi)。

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(jīng)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(tài)?！暗管嚾霂臁敝泄灿袃纱稳霂斓倪^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(jìn)狀態(tài)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(jìn)的過程中，車身有沒有與庫位線先進(jìn)。即，在行進(jìn)狀態(tài)為“一退”“一進(jìn)”“二退”“二進(jìn)”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(guī)定路線行駛”檢測分析

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

當(dāng)行進(jìn)狀態(tài)為“一退”時，如圖6，正常應(yīng)該是從1、2、3、4所圍區(qū)域倒車進(jìn)入4、5、6、7所圍區(qū)域中，如果車輛出現(xiàn)在7、8、9、10所圍的區(qū)域中，就是“不按規(guī)定路線行駛”。即車輛出現(xiàn)在1、2、3、4、5、6、7、10所圍的區(qū)域外且車身與1、2線不相交，就是“不按規(guī)定路線行駛”。

當(dāng)行進(jìn)狀態(tài)為“一進(jìn)”時，正常應(yīng)該是從4、5、6、7所圍區(qū)域前進(jìn)進(jìn)入到7、8、9、10所圍區(qū)域內(nèi)，如果車輛出現(xiàn)在1、2、3、4所圍的區(qū)域中，就是“不按規(guī)定路線行駛”。即車輛出現(xiàn)在1、4、5、6、7、8、9、10所圍的區(qū)域外且車身與8、9線不相交，就是“不按規(guī)定路線行駛”。

當(dāng)行進(jìn)狀態(tài)為“二退”時，檢測條件同“一進(jìn)”，只不過是倒車，即車輛出現(xiàn)在1、4、5、6、7、8、9、10所圍的區(qū)域外且車身與8、9線不相交，就是“不按規(guī)定路線行駛”。

當(dāng)行進(jìn)狀態(tài)為“二進(jìn)”時，檢測條件同“一退”，只不過行進(jìn)狀態(tài)為前進(jìn)，即車輛出現(xiàn)在1、2、3、4、5、6、7、10所圍的區(qū)域外且車身與1、2線不相交，就是“不按規(guī)定路線行駛”。

6 結(jié)語

所有扣分項就分析完畢了，整個考試項目的規(guī)劃與流程就全部轉(zhuǎn)換為車輛數(shù)學(xué)模型與場地數(shù)學(xué)模型之間的圖形與圖形之間的計算。利用數(shù)學(xué)工具把圖形之間的計算轉(zhuǎn)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(jìn)時的每一個位置的評判結(jié)果，從而實現(xiàn)科目考試的全自動評判，做到真正的評判公正與公平。

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