驾驶人科目二考试自动评判系统之倒车入库评判设计

宋华明

摘 要：倒车入库是科目二系统的一个基本科目，科目要求车辆根据限定库位精确行驶及自动评判，这部分内容是科目二考试自动评判系统的重要组成部分。该文通过对公安部考试规范对该科目要求的分析，设定了场地评判点并针对性的设计了评判算法，实现了该科目的精确自动评判。同时对多种工况条件下的评判进行了分析，使算法更加符合实际需要。该算法对科目二考试其他科目自动评判具有重要参考意义。该部分自动评判的实现，为科目二考试整体实现自动评判打下了坚实的基础。

关键词：驾驶人 科目二 自动评判 倒车入库 行进控制 数学模型 场地特征点

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（a）-0022-02

1 背景

关于驾驶人考试的考试标准，公安部已经出臺了123号令，其中考试内容变化最大的就是驾驶人科目二考试标准，由原先的3+1或3+2变为现在的必考5项。为了避免作弊，提高考试的公平公正，要求科目二考试全过程（即每一个考试科目）都要采用计算机全自动评判，而人工评判只起辅助作用。

2 考试项目“倒车入库”考试评判规则

本文为什么只选择“倒车入库”这一个考试项目进行分析与设计？原因很简单，在科目二考试的所有项目中“倒车入库”这个项目最为复杂。如果这个项目，我们设计思路简单可行，那么其他的就更不在话下了。

首先，我们来分析一下“倒车入库”的考试规则。我们先看图1所示，考试规则是考车从图1中①位置倒车到③位置，再从③位置前进开到②位置，再从②位置倒车到③位置，最后从③位置前进到①位置，考试结束。

考试期间，前进后退要求一次性完成，不得中途停车。车身不得压线。两次倒库要求入位。图1中的①②处的两条虚线为停车控制线，公安部的解释是要求考车停在控制线上有效。

总结一下规则就是两次倒车，两次前进，俗称是两退两进，要求一气呵成，不得中途停，倒车入位，不得压线。

3 考试项目“倒车入库”考试评判规则数学模型分析

整个考试评判的过程为电子评判，这就要把考试规则数字化，模型化，简单化，并分解每一个步骤。

我们先把“倒车入库”的场地特点描述一下。如图2所示。我们把“倒车入库”场地分为了3个部分①、②、③，其中点1、2、3、4围成的矩形区域为起始区域①，点4、5、6、7围成的矩形区域为库位区域③，点7、8、9、10围成的矩形区域②。这样，我们就可以用数学中的图形及位置点准确描述“倒车入库”的场地特征了。为了便于描述，我们约定“①区域”表示由点1、2、3、4围成的矩形。同样表示②区域，③区域。

现在有了“倒车入库”场地的数学模型及考试规则，还缺一个重要的因素，那就是考车模型。考车模型实际上就是考车的轮廓模型，当然我们指的轮廓不是三维的，而是考车垂直到地面的投影，考车投影大致如图3，我们可以看出，图3中的考车基本上由多段圆弧和直线围成，而且是一个封闭的图形。这样我们就可以用多个点近似的描述这个考车模型。如图4，这样我们就可以把8个点围成的封闭图形用作考车模型，当然添加更多的点可以描绘的更加精确，但工作量也随之加大了。考车的模型还需要把倒车镜与四个轮胎的垂直投影也考虑进去，因为在其他的考试项目中会有“车轮压道路边缘线”的扣分，在这个考试项目中，我们只考虑车身与场地的相对位置。

4 “倒车入库”自动评判流程分析

现在，我们有了“倒车入库”场地特征模型和考试车轮廓模型，接下来就是让车模型在场地模型中动起来，并给出评判结果。这样整个评判的过程就变成运动的车模型图4在静止的场地模型图2中相对位置的问题，如图5。

我们从考试要求规则中不难分析出，两退两进中所有状态转变都是以停车为界，而扣分“中途停车”也是停车信号为前提。所以，我们可以把整个考试过程化为6个过程：项目评判参数初始化，一退，一进，二退，二进，结束。

4.1 项目评判参数初始化

这一过程很重要，因为我们的评判不是随着程序的运行结束而结束的，而是随着车辆的行进，一遍遍的评判行进过程中是否有违规现象。所以该记忆的状态要在该项目每次开始考试的时候初始化。初始化完成后改变行进状态为“一退”。系统将不断的依据当前的行进状态，检查车辆与场地相对位置，进行扣分评判。直到考试完成，所以说我们的自动评判是不间断的连续的监视每一刻的位置与动作，找出其中的违规，直到考试合格。

4.2 一退

就是从①区域倒车开始到②区域位置停止的过程。首先，从①区域，倒车信号为“一退”行进状态的开始，到停车结束。在“一退”的过程中，车模型只能出现在图形1、2、3、4、5、6、7、10点围成的区域内，如图6所示的阴影部分，如果车辆模型与②区域有交集，则扣分，线路错。

4.3 一进

就是车辆从③区域前进到②区域位置后，停止的过程。首先从③区域，第一个前进信号为“一进”的行进状态开始，到停车结束。

4.4 二退

就是车辆从②区域倒车到③区域位置后，停止的过程。首先从②区域，第一个倒车信号为“二退”的行进状态开始，到停车结束。

4.5 二进

就是车辆从③区域前进到①区域的过程。首先从③区域，第一个前进信号为“二进”的行进状态开始，整个车辆进入①区域结束。

4.6 结束

就是“二进”状态已经完成，当前项目还合格，则当前考试项目结束，等待进入下一个考试项目。

5 “倒车入库”详细分析

我们就“倒车入库”举例，把上述6个部分作一次详细分析。

5.1 项目评判参数初始化

这部分已经进行了分析，就不再重复。

5.2 考试项目行进状态控制

每一个考试项目，我们都设计一个函数，就是“考试项目控制”，整个项目的参数初始化和行进状态的改变以及控制都在这里实现。根据车辆的前进、停止、后退信号，改变行进状态变量，给其他评判提供依据。每调用一次“考试项目控制”函数，都会把本项目的评判函数全部调用一遍，结合当前的行进状态，评判每一个时间的扣分情况。如果，扣分情况已经达到不合格，则本考试结束。如果当前依然合格，则继续循环调用，直到“控制函数”结束本项目。

5.3 扣分项“中途停车，扣分100”检测过程分析

中途停车，顾名思义，就是在半路上停车。所以“中途停车”检测的条件是停车状态。其次是车辆是停在了不应该停的位置，就需具体情况具体分析。这就用到了之前所述的“行进状态”。当“行进状态”为“一退”时，车辆正常情况下应该是从图7中1、2、3、4所围成的区域倒车到4、5、6、7所围的区域内。如果在车辆完全进入4、5、6、7所围的区域内之前停车，就应该是中途停车，不过这里还有一个问题就是在图7中，当车辆停在②位置时，这时应算作“倒库不入”，所以，在“一退”时，中途停车的条件是车身在1、2、3、4、7、10所围成的区域内。

当行进状态为“一进”时，车辆正常情况下是從4、5、6、7所围成的区域内，前进到7、8、9、10所围区域内，且车身压8、9线。如果车辆在前进的过程中，车身还没有压到8、9线就停车，即为中停，也就是“一进”时，中停的条件是车身在1、4、5、6、7、8、9、10所围成的区域内停车且车身没有压8、9线。

当行进状态为“二退”时，车辆正常情况应该是从7、8、9、10所围的区域倒车进入4、5、6、7所围的区域。如果在车辆完全进入4、5、6、7所围的区域内之前停车，就是中途停车，同“一退”一样，当车辆停在②所示位置时，应该算“倒库不入”。所以“二退”时，中途停车的条件是车身在1、4、7、8、9、10所围的区域内。

当行进状态为“二进”时，车辆正常情况应该是从4、5、6、7所围的区域前进到1、2、3、4所围的区域，如果车身还没有完全进入1、2、3、4所围的区域就停车，则为中途停车，所以“二进”时中停的条件是车身在1、4、5、6、7、10所围的区域内。

5.4 扣分项“倒库不入，扣分100”检测分析

倒库不入，顾名思义，就是车身有一部分已经入库，但车身在没有完全入库前就停车了。所以“倒库不入”的检测条件也是停车状态。“倒车入库”中共有两次入库的过程，分别为“一退”和“二退”时检测条件都为停车时车身与4、7线相交。即，行进状态为“一退”或“二退”时，车辆停车后，车身与4、7线相交，则为“倒库不入”。

5.5 扣分项“车身出线，扣分100”检测分析

车身出线。顾名思义，就是车辆在倒库与出库的过程中。车身压到了库位线。所以“车身出线”的检测条件是在车辆行进的过程中，车身有没有与库位线先进。即，在行进状态为“一退”“一进”“二退”“二进”时，车身与4、5线相交或车身与5、6线相交，或车身与6、7线相交。

5.6 扣分项“不按规定路线行驶”检测分析

“不按规定路线行驶”，就是车辆不按预先设定的路线行进，这个扣分项目同“中途停车”一样贯穿整个考试项目过程。

当行进状态为“一退”时，如图6，正常应该是从1、2、3、4所围区域倒车进入4、5、6、7所围区域中，如果车辆出现在7、8、9、10所围的区域中，就是“不按规定路线行驶”。即车辆出现在1、2、3、4、5、6、7、10所围的区域外且车身与1、2线不相交，就是“不按规定路线行驶”。

当行进状态为“一进”时，正常应该是从4、5、6、7所围区域前进进入到7、8、9、10所围区域内，如果车辆出现在1、2、3、4所围的区域中，就是“不按规定路线行驶”。即车辆出现在1、4、5、6、7、8、9、10所围的区域外且车身与8、9线不相交，就是“不按规定路线行驶”。

当行进状态为“二退”时，检测条件同“一进”，只不过是倒车，即车辆出现在1、4、5、6、7、8、9、10所围的区域外且车身与8、9线不相交，就是“不按规定路线行驶”。

当行进状态为“二进”时，检测条件同“一退”，只不过行进状态为前进，即车辆出现在1、2、3、4、5、6、7、10所围的区域外且车身与1、2线不相交，就是“不按规定路线行驶”。

6 结语

所有扣分项就分析完毕了，整个考试项目的规划与流程就全部转换为车辆数学模型与场地数学模型之间的图形与图形之间的计算。利用数学工具把图形之间的计算转化为线与图，线与线之间的计算，并利用计算机的超级计算能力，计算车辆行进时的每一个位置的评判结果，从而实现科目考试的全自动评判，做到真正的评判公正与公平。

参考文献

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