為了進一步提高汽車駕駛的安全，文中介紹基于INEMO設(shè)計了車載智能安全行駛儀設(shè)計，本系統(tǒng)對汽車行駛過程中的信息進行采集，分析不安全因素并作出預(yù)警，同時對駕駛員操作作出提示。并且通過與周圍車輛的信息共享分析行駛環(huán)境，若存在不安全車輛及時發(fā)出警示。
一、項目概述
汽車行駛過程中，有些不安全因素的信息駕駛員很難捕捉到，如車胎的溫度和壓力變化等，對于駕駛新手來說，當(dāng)汽車在轉(zhuǎn)彎或者是在不平坦的路面上行駛時，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圍車輛行駛環(huán)境無法作出判斷而引起的。事故發(fā)生后，由于求救不及時也導(dǎo)致了進一步的生命和財產(chǎn)損失。因此，為了進一步提高汽車駕駛的安全，本文介紹基于INEMO設(shè)計了車載智能安全行駛儀設(shè)計。本系統(tǒng)檢測本車輛行駛情況，并與裝有該系統(tǒng)的周圍車輛無線通信和進行數(shù)據(jù)共享，由此對車輛可能存在的不安全因素進行評估分析，進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(tǒng)還可以通過 GSM等方式與其他公共管理平臺或個人手機等進行數(shù)據(jù)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(tǒng)可存儲車輛行駛的信息，以此可作為駕駛模擬和事故分析等，可認(rèn)為是汽車的“黑匣子”。
二、需求分析
2.1 功能要求
本系統(tǒng)功能可分成以下三個方面
1)自身車輛行駛狀態(tài)檢測：通過檢測汽車行駛情況，包括車速、汽車直線加速度、垂直加速度(即路面狀況)、轉(zhuǎn)彎情況、輪胎溫度和壓力、車內(nèi)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(dāng)操作。所有數(shù)據(jù)都可以記錄存儲。
2)車車互聯(lián)信息共享：系統(tǒng)檢測一定范圍內(nèi)是否存在相同系統(tǒng)，與其進行信息共享，并對車輛的行駛狀態(tài)進行分析，對可能造成不安全駕駛和隱患進行報警，保持車輛安全距離，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)，若不能主動發(fā)出求救，系統(tǒng)應(yīng)具有自動判別事故發(fā)生的功能，把出事地點等情況發(fā)出。
2.2 性能標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)系統(tǒng)功能要求，提出以下標(biāo)準(zhǔn)。
1)在汽車信息檢測方面
1.輪胎溫度和壓力檢測，采集頻率10Hz，四個輪胎都要檢測，要求實時準(zhǔn)確。
2.可計算出車輛行駛速度，誤差不超過2km/h。
3.檢測出汽車轉(zhuǎn)彎時角度，計算出轉(zhuǎn)彎半徑，對汽車是否側(cè)翻和漂移作出判斷。
4.保證記錄24小時行駛信息(存儲間隔長)，以及10分鐘的詳細(xì)短間隔存儲。
2)車車互聯(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(tǒng)應(yīng)能繼續(xù)可靠工作，能夠及時準(zhǔn)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.自動判定事故程序誤報率在10%以下
三、方案設(shè)計
3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理
系統(tǒng)可以分為五個主要模塊：傳感器采集和處理;車車通信和車網(wǎng)通信;主處理和判定程序;報警、提示交互服務(wù)界面;數(shù)據(jù)存儲和傳輸。
傳感器采集汽車四個輪胎以及車內(nèi)外的大氣的溫度和壓力;加速度傳感器根據(jù)安裝位置和方向不同可測出汽車直線行駛加速度和垂直加速度，得到汽車行駛和路面狀況;陀螺儀可測出路面的坡度和車輛轉(zhuǎn)彎的角度等。主處理和判定模塊是對當(dāng)前自身車輛行駛信息和其他車輛信息進行分析，并作出判定，根據(jù)判定結(jié)果作出相應(yīng)的報警和界面提示顯示等。系統(tǒng)可對采集和處理的數(shù)據(jù)進行存儲，并可以傳輸給上位機。上位機軟件可以根據(jù)這些信息完全模擬出車輛之前的行駛路徑過程等，為事故分析等。
3.2 硬件資源配置
1.附件電路板：通信和存儲電路板：無線接口(車車互聯(lián))，GSM(信息上傳)，串口(用于調(diào)試)，CAN(與汽車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(shù)字溫度傳感器ADT7420，壓力傳感器
3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)
在本系統(tǒng)軟件中，有以下幾個子程序
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(yīng)用參數(shù)值。
2.讀取其他車輛信息：通過與通信電路板之間的接口讀取檢測到的其他車輛信息。
3.主處理程序，主要包括了輪胎溫度壓力檢測程序，根據(jù)路面顛簸情況對車速進行判定的程序，根據(jù)其他車輛行駛情況對車距判定的程序，根據(jù)車輛轉(zhuǎn)彎角度等情況對轉(zhuǎn)彎操作進行判定的程序以及車輛是否發(fā)生事故的判定程序。如果超過預(yù)設(shè)的判定值作出相應(yīng)的處理。
4.事故發(fā)生應(yīng)急程序：若判定事故發(fā)生主動報警，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(shù)據(jù)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行語音提示報警或蜂鳴器報警燈。
7.信息記錄：記錄近期詳細(xì)行駛信息，另外對數(shù)據(jù)進行處理保證長時間記錄。
各子程序之間關(guān)系如圖所示
3.4 系統(tǒng)軟件流程
系統(tǒng)上電后，初始化設(shè)置各寄存器以及用戶變量，然后等待進入中斷程序。
系統(tǒng)程序主要包括三個定時程序，第一個定時程序?qū)⒆x取傳感器信號值和其他車輛信息值，之后對數(shù)據(jù)進行處理，結(jié)果保存到自定義的變量。第二個定時程序是主處理程序，根據(jù)變量值進行各種判定。如果判定成功，直接執(zhí)行相應(yīng)動作程序。第三個定時程序是數(shù)據(jù)記錄和顯示，用于屏幕界面的刷新顯示，數(shù)據(jù)的定時記錄和更新。
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