阮耀江

紹興市上虞天閏運(yùn)輸有限公司 浙江省紹興市 312300

1 引言

當(dāng)今人們對(duì)汽車的駕駛安全性、舒適性越來越重視，但隨著我國汽車的保有量的增加，我國的交通事故也逐年增多。車載主動(dòng)防御系統(tǒng)是一種可以通過收集外界交通道路狀況，并對(duì)道路信息進(jìn)行分析識(shí)別后，作出判斷的智能系統(tǒng)，可以有效降低汽車在行駛過程中發(fā)生事故的概率，從而降低交通的壓力。

2 車載聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)防御系統(tǒng)簡述

傳統(tǒng)的車輛安全防護(hù)系統(tǒng)主要為被動(dòng)防御，其主要是由安全帶、安全氣囊等構(gòu)成，被動(dòng)防御系統(tǒng)主要是在事故發(fā)生后，用以減輕事故對(duì)車輛中的人員帶來的傷害，主要是用在事故發(fā)生之后，不能有效降低車輛的事故發(fā)生率。

主動(dòng)防御系統(tǒng)是一種對(duì)車輛外部行駛環(huán)境進(jìn)行信息采集后，并經(jīng)過智能處理器進(jìn)行分析處理轉(zhuǎn)換，最后輸出相關(guān)信號(hào)干預(yù)車輛駕駛行為控制的新型智能系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是對(duì)車輛發(fā)生事故之前的干預(yù)控制，可以有效降低車輛行駛事故的發(fā)生概率。同時(shí)該系統(tǒng)還可以進(jìn)行相應(yīng)的車聯(lián)網(wǎng)信息互換，可以實(shí)現(xiàn)車輛與車輛之間的信息共享。以及還可以實(shí)現(xiàn)交通調(diào)度信息監(jiān)控，能夠了解感知整個(gè)交通實(shí)時(shí)狀況，有助于車主對(duì)交通路況的了解熟悉。

3 車載主動(dòng)防御系統(tǒng)的創(chuàng)建

車載主動(dòng)防御系統(tǒng)主要是基于信號(hào)收集器、傳感器、信號(hào)處理器、圖像處理系統(tǒng)的集成綜合智能系統(tǒng)。簡要分為信息采集系統(tǒng)、處理器、控制器等系統(tǒng)單元。信息采集主要由CCD等各類傳感器和GPS構(gòu)成，用以對(duì)汽車路況信息進(jìn)行實(shí)時(shí)收集。處理器通常采用高性能的MCU處理器，主要將信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，用以保證數(shù)據(jù)信息的處理?？刂破髦饕墙邮仗幚砥靼l(fā)出的數(shù)字信號(hào)，從而能及時(shí)做出操作動(dòng)作。

車輛在行駛過程中，車載光電設(shè)備將汽車行駛過程中的路況進(jìn)行信息采集，通常的信息采集器采用CCD傳感器，CCD傳感器因?yàn)槟軌蚝芎玫貙D像信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)而被廣泛應(yīng)用。數(shù)字信號(hào)傳輸給處理器后，處理器將路況信息進(jìn)行分析處理及整理，生成的控制信號(hào)，再傳輸給車輛控制設(shè)備，從而引導(dǎo)車輛行駛。

4 車載主動(dòng)防御系統(tǒng)的方案與措施

4.1 系統(tǒng)硬件方案

車載主動(dòng)防御系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)方案，主要以ARM11為核心，內(nèi)核型號(hào)ARM117JZF-S，處理器選擇Samsung S3C6410A的處理器芯片，主頻采用533MHZ，外圍的設(shè)備為4G網(wǎng)卡、LCD屏、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、GPS接收器、攝像頭。其主要的外接設(shè)備與功能見表1。

表1 外接設(shè)備選型與功能表

4.2 軟件系統(tǒng)方案

軟件系統(tǒng)主要由信息采集、信息處理、信息上傳、信息獲取、語音圖像功能模塊組成。信息的采取主要包含車輛位置信息與車輛四周的圖像信息。信息的處理包括提取汽車道路路況、四周車輛信息識(shí)別以及語音圖像的壓縮編碼，圖像的處理目的主要是利用單目測(cè)距模型獲得當(dāng)前車輛與前方車輛距離。信息上傳主要包含車輛標(biāo)識(shí)信息、時(shí)間信息、車輛自身狀況信息的上傳。

4.3 系統(tǒng)工作流程

圖1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)的工作流程主要有身份注冊(cè)登錄、數(shù)據(jù)的互換和退出三個(gè)過程。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)需要進(jìn)行身份注冊(cè)登錄，注冊(cè)信息幀格式是SIM號(hào)、IP地址、端口號(hào)；系統(tǒng)向4G接入管理單元發(fā)起請(qǐng)求，4G接入管理單元轉(zhuǎn)發(fā)注冊(cè)請(qǐng)求到中心管理平臺(tái)；管理平臺(tái)驗(yàn)證注冊(cè)信息，當(dāng)該用戶的SIM號(hào)存在于該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，則更新用戶的IP地址，系統(tǒng)顯示用戶為在線狀態(tài)；系統(tǒng)的信息采集，會(huì)每隔5秒準(zhǔn)備一幀數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)包含車輛的自身狀態(tài)數(shù)據(jù)、GPS位置定位信息，與前方車輛目標(biāo)距離數(shù)據(jù)；采集的信息輸入中心管理服務(wù)器，對(duì)其相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并上傳接口保存至數(shù)據(jù)庫中；系統(tǒng)發(fā)出查詢和語音請(qǐng)求，中心管理服務(wù)器調(diào)用數(shù)據(jù)分析相應(yīng)接口相應(yīng)請(qǐng)求；系統(tǒng)發(fā)出退出請(qǐng)求，中心管理平臺(tái)處理請(qǐng)求，返回處理結(jié)果，流程退出。

4.4 系統(tǒng)主要防御措施

系統(tǒng)的主要防御系統(tǒng)中，車輛在行駛過程中通過智能主動(dòng)防御系統(tǒng)可以進(jìn)行車距測(cè)量主動(dòng)預(yù)警及干預(yù)，系統(tǒng)可以對(duì)車輛在車道偏離或者追尾碰撞中，通過車載攝像系統(tǒng)對(duì)前方路況進(jìn)行視頻信息采集，根據(jù)車載系統(tǒng)采集的前方車輛車道情況、車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、與其之間的相對(duì)距離和相對(duì)速度信息后，處理器對(duì)上述信息進(jìn)行處理分析，判斷車輛是否出現(xiàn)車道偏離以及與前方車輛是否有追尾風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)根據(jù)會(huì)發(fā)生事故危險(xiǎn)程度，通過聲音、圖像人機(jī)交換，對(duì)駕駛?cè)藛T進(jìn)行提前預(yù)警，或者進(jìn)行介入干預(yù)。

車載主動(dòng)防御系統(tǒng)，還可以進(jìn)行超速預(yù)警及報(bào)警提示，疲勞駕駛狀態(tài)預(yù)警，夜間限速及復(fù)雜路況提示，遠(yuǎn)程故障診斷和調(diào)試，車道偏離報(bào)警，前向溜車預(yù)警，車距監(jiān)測(cè)預(yù)警，前車啟動(dòng)提醒。

5 主動(dòng)防御系統(tǒng)的影響因素

車輛行駛過程狀況的采集，其主要的影響因素是系統(tǒng)對(duì)圖像的分析和識(shí)別。采集系統(tǒng)受到圖像的光線以及天氣等因素的影響較大，因?yàn)橥饨鐖D像為彩色圖像，但彩色圖像包含的信息量過大，會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)對(duì)圖像的信息處理速度，所以一般系統(tǒng)都會(huì)對(duì)圖像進(jìn)行灰度化處理，從而過濾掉圖像中不必要的信息，增強(qiáng)有用的信息。

安全車距是車輛在行駛過程中與前車必須保持的行車距離，車輛與前車只有保持該安全距離，才不會(huì)導(dǎo)致與前車發(fā)生追尾事故。同時(shí)在預(yù)警輸出中，如果因?yàn)橹鲃?dòng)防止追尾系統(tǒng)報(bào)警頻率過高，反而會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)藛T駕駛疲勞出現(xiàn)麻木，但報(bào)警距離過低駕駛?cè)藛T又不能及時(shí)做出有效反應(yīng)，因此控制車輛間距距離報(bào)警也是信息處理的重要因素?？梢酝ㄟ^對(duì)汽車車牌進(jìn)行大小測(cè)量，從而來控制計(jì)算出相應(yīng)的安全距離數(shù)據(jù)。具體數(shù)據(jù)如表2。

表2 模擬計(jì)算兩車行車安全距離

6 主動(dòng)防御系統(tǒng)未來展望

汽車的智能化一定是后期汽車發(fā)展的趨勢(shì)，主動(dòng)防御系統(tǒng)必定是后期車載智能系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。當(dāng)前車輛智能主動(dòng)防御系統(tǒng)可進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)置，通過安全預(yù)警設(shè)備及手機(jī)APP對(duì)車輛在行駛過程中，對(duì)汽車追尾、危險(xiǎn)碰撞、駕駛?cè)藛T的疲勞駕駛狀態(tài)或行為進(jìn)行主動(dòng)預(yù)警或者主動(dòng)干預(yù)。

主動(dòng)防御系統(tǒng)還可以融合自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，在后續(xù)無人汽車駕駛系統(tǒng)上，通過主動(dòng)防御系統(tǒng)可以保證汽車在道路上行駛的安全性，從而極大地提高無人車輛駕駛系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可行性。進(jìn)而也從側(cè)面對(duì)無人駕駛系統(tǒng)提供了技術(shù)支撐，可以讓無人駕駛技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中貢獻(xiàn)自己的技術(shù)力量。

7 結(jié)語

車載聯(lián)網(wǎng)智能主動(dòng)防御系統(tǒng)在我國發(fā)展較晚，但是經(jīng)過近10多年的發(fā)展也取得了較大的進(jìn)步，主動(dòng)防御系統(tǒng)也已經(jīng)引起了人們極大的重視和關(guān)注。汽車的智能化發(fā)展必定是后期汽車發(fā)展的主要方向，加快我國的車載智能化主動(dòng)防御系統(tǒng)的發(fā)展，就是對(duì)汽車行業(yè)最大的技術(shù)支持。