實(shí)現強大的車(chē)載智能安全行駛儀設計

　　為了進(jìn)一步提高汽車(chē)駕駛的安全，文中介紹基于INEMO設計了車(chē)載智能安全行駛儀設計，本系統對汽車(chē)行駛過(guò)程中的信息進(jìn)行采集，分析不安全因素并作出預警，同時(shí)對駕駛員操作作出提示。并且通過(guò)與周?chē)?chē)輛的信息共享分析行駛環(huán)境，若存在不安全車(chē)輛及時(shí)發(fā)出警示。

　　一、項目概述

　　汽車(chē)行駛過(guò)程中，有些不安全因素的信息駕駛員很難捕捉到，如車(chē)胎的溫度和壓力變化等，對于駕駛新手來(lái)說(shuō)，當汽車(chē)在轉彎或者是在不平坦的路面上行駛時(shí)，由于操作不熟練易發(fā)生事故。有些事故是由于駕駛員疲勞駕駛從而對周?chē)?chē)輛行駛環(huán)境無(wú)法作出判斷而引起的。事故發(fā)生后，由于求救不及時(shí)也導致了進(jìn)一步的生命和財產(chǎn)損失。

　　因此，為了進(jìn)一步提高汽車(chē)駕駛的安全，本文介紹基于INEMO設計了車(chē)載智能安全行駛儀設計。本系統檢測本車(chē)輛行駛情況，并與裝有該系統的周?chē)?chē)輛無(wú)線(xiàn)通信和進(jìn)行數據共享，由此對車(chē)輛可能存在的不安全因素進(jìn)行評估分析，進(jìn)而為駕駛員提供參考信息，并對不安全的駕駛行為作出報警，本系統還可以通過(guò) GSM等方式與其他公共管理平臺或個(gè)人手機等進(jìn)行數據傳輸，從而可以為駕駛員提供更多的信息和服務(wù)。另外本系統可存儲車(chē)輛行駛的信息，以此可作為駕駛模擬和事故分析等，可認為是汽車(chē)的“黑匣子”。

　　二、需求分析

　　2.1 功能要求

　　本系統功能可分成以下三個(gè)方面

　　1）自身車(chē)輛行駛狀態(tài)檢測：通過(guò)檢測汽車(chē)行駛情況，包括車(chē)速、汽車(chē)直線(xiàn)加速度、垂直加速度（即路面狀況）、轉彎情況、輪胎溫度和壓力、車(chē)內外的大氣溫度和壓力等。為駕駛員提供駕駛提示信息，避免不適當操作。所有數據都可以記錄存儲。

　　2）車(chē)車(chē)互聯(lián)信息共享：系統檢測一定范圍內是否存在相同系統，與其進(jìn)行信息共享，并對車(chē)輛的行駛狀態(tài)進(jìn)行分析，對可能造成不安全駕駛和隱患進(jìn)行報警，保持車(chē)輛安全距離，防止追尾等事故發(fā)生。

　　3）事故的處理：事故一旦發(fā)生，駕駛員按一鍵即可報警和向他人求救（手機短信方式），若不能主動(dòng)發(fā)出求救，系統應具有自動(dòng)判別事故發(fā)生的功能，把出事地點(diǎn)等情況發(fā)出。

　　2.2 性能標準

　　根據系統功能要求，提出以下標準。

　　1）在汽車(chē)信息檢測方面

　　1.輪胎溫度和壓力檢測，采集頻率10Hz，四個(gè)輪胎都要檢測，要求實(shí)時(shí)準確。

　　2.可計算出車(chē)輛行駛速度，誤差不超過(guò)2km/h。

　　3.檢測出汽車(chē)轉彎時(shí)角度，計算出轉彎半徑，對汽車(chē)是否側翻和漂移作出判斷。

　　4.保證記錄24小時(shí)行駛信息（存儲間隔長(cháng)），以及10分鐘的詳細短間隔存儲。

　　2）車(chē)車(chē)互聯(lián)方面

　　保證通信可靠，信息交換頻率在每秒10次以上。

　　3）事故處理方面

　　1.事故發(fā)生后系統應能繼續可靠工作，能夠及時(shí)準確發(fā)出信息

　　2.求救信息可以不斷發(fā)出，直到接收到援助

　　3.自動(dòng)判定事故程序誤報率在10%以下

　　三、方案設計

　　3.1 系統功能實(shí)現原理

　　系統可以分為五個(gè)主要模塊：傳感器采集和處理；車(chē)車(chē)通信和車(chē)網(wǎng)通信；主處理和判定程序；報警、提示交互服務(wù)界面；數據存儲和傳輸。

　　傳感器采集汽車(chē)四個(gè)輪胎以及車(chē)內外的大氣的溫度和壓力；加速度傳感器根據安裝位置和方向不同可測出汽車(chē)直線(xiàn)行駛加速度和垂直加速度，得到汽車(chē)行駛和路面狀況；陀螺儀可測出路面的坡度和車(chē)輛轉彎的角度等。主處理和判定模塊是對當前自身車(chē)輛行駛信息和其他車(chē)輛信息進(jìn)行分析，并作出判定，根據判定結果作出相應的報警和界面提示顯示等。系統可對采集和處理的數據進(jìn)行存儲，并可以傳輸給上位機。上位機軟件可以根據這些信息完全模擬出車(chē)輛之前的行駛路徑過(guò)程等，為事故分析等。

　　圖1：系統硬件結構框圖

　　3.2 硬件資源配置

　　1.附件電路板：通信和存儲電路板：無(wú)線(xiàn)接口（車(chē)車(chē)互聯(lián)），GSM（信息上傳），串口（用于調試），CAN（與汽車(chē)ECU的通信），存儲器等

　　2.界面顯示電路板：LCD12864液晶，報警器等

　　3.主控制板：基于微控制器芯片STM32F103RE的電路板

　　4.傳感器：LSM303DLH6，LY330ALH，LPR430A，數字溫度傳感器ADT7420，壓力傳感器

　　3.3系統軟件架構

　　在本系統軟件中，有以下幾個(gè)子程序

　　1.傳感器信號處理：采集角度，加速度，溫度壓力等模擬信號并處理為可應用參數值。

　　2.讀取其他車(chē)輛信息：通過(guò)與通信電路板之間的接口讀取檢測到的其他車(chē)輛信息。

　　3.主處理程序，主要包括了輪胎溫度壓力檢測程序，根據路面顛簸情況對車(chē)速進(jìn)行判定的程序，根據其他車(chē)輛行駛情況對車(chē)距判定的程序，根據車(chē)輛轉彎角度等情況對轉彎操作進(jìn)行判定的程序以及車(chē)輛是否發(fā)生事故的判定程序。如果超過(guò)預設的判定值作出相應的處理。

　　4.事故發(fā)生應急程序：若判定事故發(fā)生主動(dòng)報警，按下報警鍵也觸發(fā)次程序。

　　5.提示信息：采集和處理后的重要數據均可顯示，以及對駕駛員操作的提示。

　　6.報警信息：判定程序作出報警判定后進(jìn)行語(yǔ)音提示報警或蜂鳴器報警燈。

　　7.信息記錄：記錄近期詳細行駛信息，另外對數據進(jìn)行處理保證長(cháng)時(shí)間記錄。

　　各子程序之間關(guān)系如圖所示

　　圖2：系統軟件架構

　　3.4 系統軟件流程

　　系統上電后，初始化設置各寄存器以及用戶(hù)變量，然后等待進(jìn)入中斷程序。

　　系統程序主要包括三個(gè)定時(shí)程序，第一個(gè)定時(shí)程序將讀取傳感器信號值和其他車(chē)輛信息值，之后對數據進(jìn)行處理，結果保存到自定義的變量。第二個(gè)定時(shí)程序是主處理程序，根據變量值進(jìn)行各種判定。如果判定成功，直接執行相應動(dòng)作程序。第三個(gè)定時(shí)程序是數據記錄和顯示，用于屏幕界面的刷新顯示，數據的定時(shí)記錄和更新。

　　圖3：系統軟件流程