張亞超　陳子一　馬進(jìn)財

摘要：應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展之趨勢，本文介紹的汽車助駕系統(tǒng)以ARM處理器和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器作為上下層基礎(chǔ)。通過百度地圖的API接口進(jìn)行二次開發(fā)，使用C#構(gòu)建上位機(jī)地圖界面，用來顯示管理車輛運(yùn)行狀況，以此完成上層軟件設(shè)計(jì)；通過GPS、GPRS、LCD等模塊采集坐標(biāo)信息、轉(zhuǎn)換、顯示并上傳服務(wù)器完成上下層信息交互，從而實(shí)現(xiàn)在車載終端顯示多個車輛坐標(biāo)并實(shí)現(xiàn)輔助駕駛功能，以此完成下層硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：輔助駕駛；電子地圖；物聯(lián)網(wǎng)；百度地圖API；GPS；ARM

引言：

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車走進(jìn)千家萬戶，雖然汽車給人們帶來了極大的便利，但由于汽車數(shù)量的增多而隨之帶來的交通事故也大幅增加。排除酒駕和疲勞駕駛，僅僅由于駕駛者遇到突發(fā)情況反應(yīng)不及時所造成的兩車對撞、追尾、誤撞行人或因躲避不當(dāng)而翻車的事例比比皆是。然而目前汽車市場上的防護(hù)系統(tǒng)更側(cè)重于事故發(fā)生時對駕駛者和乘客的保護(hù)；為了加強(qiáng)駕駛者對可能發(fā)生的事故的預(yù)判能力，從而能提前做好防止事故發(fā)生的準(zhǔn)備，我們的這款助駕系統(tǒng)就遵循了這樣一個設(shè)計(jì)思路。

一、系統(tǒng)整體架構(gòu)

簡單來說，系統(tǒng)分為上下兩層，上層包括：服務(wù)器數(shù)據(jù)收集整理、上位機(jī)數(shù)據(jù)處理顯示，下層包括：車載終端LCD交互界面設(shè)計(jì)，GPS坐標(biāo)采集及定位坐標(biāo)轉(zhuǎn)化算法設(shè)計(jì)、GPRS聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)和模型車驅(qū)動連接設(shè)計(jì)、環(huán)車光電傳感器設(shè)計(jì)。下層基于ARM處理器協(xié)調(diào)各部分穩(wěn)定工作，接收處理顯示GPS坐標(biāo)并上傳服務(wù)器，同時根據(jù)光電傳感器信息控制模型車驅(qū)動；上層系統(tǒng)的運(yùn)行基于一臺云服務(wù)器，接收下層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并傳給上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。云服務(wù)器相當(dāng)于“橋梁”的作用，連接上下層進(jìn)行穩(wěn)定的信息交互，以此實(shí)現(xiàn)硬件和軟件的溝通。

二、系統(tǒng)功能介紹

（一）車載終端多坐標(biāo)顯示

當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛，任何電子設(shè)備都逐漸從單一工作模式轉(zhuǎn)變?yōu)槁?lián)網(wǎng)工作模式，以便更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的信息交互，為人類提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。而汽車這種大型電子設(shè)備逐漸聯(lián)網(wǎng)的趨勢是不可逆轉(zhuǎn)的，以后每輛汽車都會向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)，再加上當(dāng)今定位系統(tǒng)定位精度的提高甚至厘米級定位的出現(xiàn)，使我們有能力一改往日車載終端只顯示本車坐標(biāo)的方式，并由此突破，在本車車載終端上顯示出周圍一定范圍內(nèi)車輛的運(yùn)行情況。基于GPRS聯(lián)網(wǎng)芯片與服務(wù)器的數(shù)據(jù)交互，本車可以接收到其他車輛的運(yùn)行信息，車載終端上不僅能顯示本車的位置和速度，也能顯示出主干路上及要通過的路口中一定范圍內(nèi)其他車輛的位置和速度。兵法云：“知己知彼，百戰(zhàn)百勝”，這樣能讓駕駛者了解可能對自己產(chǎn)生影響的車輛的運(yùn)行情況，以提前做出反應(yīng)，從而大幅減少交通事故的發(fā)生。

（二）車輛行車狀況統(tǒng)一管理

若要實(shí)現(xiàn)每輛車車載終端都顯示附近車輛的位置速度信息，這就要求所有車輛都要將自己的運(yùn)行信息發(fā)送到同一網(wǎng)絡(luò)上，并且需要一個管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理各街道各車輛運(yùn)行，這也符合當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢。我們將車輛運(yùn)行信息通過GPRS芯片上傳服務(wù)器，上位機(jī)通過調(diào)用百度地圖的API構(gòu)建地圖界面并讀取服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，將其統(tǒng)一顯示在上位機(jī)地圖界面上，使之更直觀的觀測街道上車輛的運(yùn)行，為車輛調(diào)度，緩解交通壓力提供有力幫助。

（三）行車輔助控制

本系統(tǒng)與車輛驅(qū)動緊密連接，在必要時刻輔助駕駛員控制車輛。車身環(huán)布光電傳感器，行車途中時刻檢測車身周圍環(huán)境信息并反饋給駕駛員，使之全方位了解行車環(huán)境。光電傳感器保證行車周圍無任何物體靠近，其安全距離由行車速度而定，若車身行車途中與周圍物體相距過近而速度較大時，即可判定可能發(fā)生碰撞，并提醒駕駛員必要時減速剎車以保證行車安全。

三、軟件系統(tǒng)

本系統(tǒng)上位機(jī)軟件基于百度地圖開放的API進(jìn)行二次開發(fā)，前端采用C#語言進(jìn)行調(diào)取百度API接口并與后臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，不與服務(wù)器直接進(jìn)行連接。通過API接口直接進(jìn)行前端頁面算法程序設(shè)計(jì)，并將GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)類型通過坐標(biāo)拾取器轉(zhuǎn)換為百度坐標(biāo)顯示在頁面上。

四、硬件系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)基于STM32F407，并附加GPS模塊、GA6聯(lián)網(wǎng)模塊、LCD電阻顯示屏、EMWIN、電機(jī)驅(qū)動器及各種光電傳感器。STM32F407處理頻率可達(dá)168MHz，完全滿足系統(tǒng)要求；GPS模塊獲取GPS坐標(biāo)信息以串口方式與處理器通信；GA6模塊同樣以串口方式與處理器通信，接收處理器處理后的坐標(biāo)信息并通過TCP協(xié)議與服務(wù)器進(jìn)行信息交互；光電傳感器檢測車身周圍信息并將數(shù)據(jù)返回給處理器，處理器分析數(shù)據(jù)后通過驅(qū)動器控制車輛運(yùn)行狀況；處理器通過FSMC控制LCD電阻顯示屏作為車載顯示終端，利用EMWIN繪制人機(jī)交互界面。以此實(shí)現(xiàn)下層硬件系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行。

結(jié)束語

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的火熱發(fā)展與定位技術(shù)精確度的提高，車輛之間的相互通信變得尤為重要。但由于自動駕駛技術(shù)還測試當(dāng)中，在自動駕駛普及之前還會有很長一段時間都需要人來駕駛，所以基于物聯(lián)網(wǎng)平臺下的這樣一個助駕系統(tǒng)將會大幅提高的駕駛的安全性，同時也符合物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢。當(dāng)今導(dǎo)航系統(tǒng)亦相當(dāng)成熟，此助駕系統(tǒng)若移植到導(dǎo)航系統(tǒng)中，將會為駕駛者帶來極大便利。

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基金項(xiàng)目：遼寧科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助，項(xiàng)目編號：201710146000253

作者簡介：張亞超（1997），本科，研究領(lǐng)域?yàn)榍度胧?，物?lián)網(wǎng)，陳子一（1997），本科，研究領(lǐng)域?yàn)榍度胧?，馬進(jìn)財（1996），本科，研究領(lǐng)域?yàn)橛布娐吩O(shè)計(jì)。