基于MM908E625和Low-G的汽車駕駛監(jiān)控儀設(shè)計(jì)
我國新的《道路交通法》中,為維護(hù)道路交通安全,也明文規(guī)定了對駕駛速度、連續(xù)駕駛時(shí)間等。國外一些交通運(yùn)輸發(fā)達(dá)國家也制定這方面的國家統(tǒng)一法規(guī)。疲勞駕駛是公路汽車駕駛特別是高速公路上的“隱形殺手”,據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),從交通事故的大量案例分析中得出的結(jié)論認(rèn)為:開車人因疲勞駕駛所造成的道路交通事故約占交通事故總數(shù)的20%。而疲勞駕駛在死亡交通事故的原因中卻占22%-30%,在死亡交通事故的原因中居首位,由此可想疲勞駕駛對道路交通安全的危害性。
除法規(guī)建設(shè)外,國內(nèi)外的汽車廠商也設(shè)計(jì)出各種儀器設(shè)備用于疲勞駕駛監(jiān)控,一種針對疲勞駕駛的紅外線眼球掃描儀在美國研制成功,這種眼球掃描儀外形如同一個(gè)小型攝像機(jī),使用也很方便,只要把它安裝在儀表盤上,讓鏡頭對準(zhǔn)司機(jī),掃描儀就會連續(xù)發(fā)出紅外線信號來掃描司機(jī)眼球中的眼白部分,同時(shí)判斷出疲勞程度并發(fā)出“減速停車”、“休息一下”等警告信號。雷諾、尼桑等產(chǎn)業(yè)巨頭長期研發(fā)克服疲勞駕駛一種監(jiān)視系統(tǒng),因理論技術(shù)應(yīng)用缺陷仍無法商業(yè)推廣。日本豐田公司研制的疲勞報(bào)警裝置,只要駕駛員在操縱轉(zhuǎn)向盤時(shí)有一點(diǎn)遲鈍,或脈搏有一點(diǎn)異常變化,該裝置就能測出這些反應(yīng),并發(fā)出警告,令座墊振動(dòng)或自動(dòng)剎車。
日本東京大學(xué)研制出的疲勞測試器,可戴在司機(jī)的手腕上。該測試器內(nèi)部裝有一小型氧氣電池電極,能測量司機(jī)汗液中的乳酸、氨和酒精含量,然后通過小型無線電發(fā)射器把數(shù)據(jù)傳送到研究中心。研究中心通過電腦分析,判定司機(jī)的疲勞程度,及時(shí)向司機(jī)發(fā)出警告,避免交通事故的發(fā)生。國內(nèi)也有可有效預(yù)防駕駛員違章駕駛、遏制重大交通事故的“汽車行駛記錄儀”通過鑒定的報(bào)道。
以上這些方法因這樣或那樣的問題,達(dá)到實(shí)用都存在一定的困難。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展ARCHEAN.net版權(quán)所有,通過采用最先進(jìn)的測試技術(shù),結(jié)合嵌入式計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用,智能控制技術(shù),對汽車疲勞駕駛狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,達(dá)到減少因疲勞駕駛造成的道路交通事故的目的。
設(shè)計(jì)概述
本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)的最新發(fā)展成果,用Motorola公司為第五屆嵌入式微處理器“Freescale杯”提供的芯片和傳感器,設(shè)計(jì)基于MM908E625和Low-G的汽車駕駛狀態(tài)(疲勞駕駛)監(jiān)控儀。
監(jiān)控儀特性:
1.方向盤的轉(zhuǎn)向軸、油門踏板和剎車踏板多點(diǎn)監(jiān)控。
2.加速度傳感器信號獨(dú)立處理,確保實(shí)時(shí)性。
3.LIN總線網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)汽車中的分布式電子系統(tǒng)控制。
4.互動(dòng)平臺:駕駛路況選擇,更有利于控制系統(tǒng)監(jiān)控。提供聲光、震動(dòng)報(bào)警提示。
5.大容量數(shù)據(jù)存儲和采集,大屏幕LCD顯示,異動(dòng)駕駛時(shí)間段數(shù)據(jù)查詢。
6.神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制和專家系統(tǒng)。
汽車駕駛狀態(tài)(疲勞駕駛)監(jiān)控儀的基本思路是當(dāng)駕駛員正常駕駛、短距離駕駛、短時(shí)間駕駛時(shí),沒有疲勞駕駛問題,這時(shí)監(jiān)控儀的工作是對駕駛員的駕駛習(xí)慣進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集,建立駕駛習(xí)慣數(shù)學(xué)模型,并根據(jù)不斷采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。
隨著連續(xù)駕駛時(shí)間的增加,監(jiān)控儀自動(dòng)進(jìn)入疲勞駕駛監(jiān)控狀態(tài),如果駕駛員有疲勞癥狀,必然會反映出與正常駕駛不同的偏差。如:突然急剎車的頻率增加、連續(xù)大油門時(shí)的方向盤突然轉(zhuǎn)向,油門踏板的平穩(wěn)性變化等。結(jié)合神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制和專家系統(tǒng),組成對駕駛員的駕駛狀態(tài)的監(jiān)控,增加與駕駛員的互動(dòng)平臺,向駕駛員提出駕駛指示、報(bào)警等。本人已在自己的自動(dòng)波車上作過一些嘗試,并取得成果。
加速度傳感器Low-G分別被安裝在方向盤的轉(zhuǎn)向軸、油門踏板和剎車踏板上,由MCU/DSP嵌入式微處理器MM908E625對傳感器的信號進(jìn)行處理,并組成LIN總線網(wǎng)絡(luò)。
傳感器除了采用加速度傳感器Low-G外,還需要速度和位置傳感器。
硬件描述
1.硬件系統(tǒng)構(gòu)成:
系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)為嵌入式PC機(jī),配置PIII處理器、觸摸屏提供交互式界面,主節(jié)點(diǎn)PC機(jī)完成數(shù)據(jù)庫的建立、更新,智能控制程序運(yùn)行和對LIN子節(jié)點(diǎn)的通訊管理。交互式界面提供路段、路況、測控時(shí)間等選擇,對駕駛狀態(tài)的等級提示和報(bào)警等。
主節(jié)點(diǎn)經(jīng)過LIN接口板連接到四個(gè)LIN子節(jié)點(diǎn),LIN子節(jié)點(diǎn)以MM908E625為核心,對加速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)氣門開度和制動(dòng)踏板位置等物理量進(jìn)行檢測和信號預(yù)處理,其中第一、二、三子節(jié)點(diǎn)對方向盤的轉(zhuǎn)向軸、油門踏板和剎車踏板加速度傳感器Low-G信號獨(dú)立處理。第四個(gè)LIN子節(jié)點(diǎn)對發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)氣門開度和制動(dòng)踏板位置,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速采用霍爾脈沖式傳感器,節(jié)氣門開度、制動(dòng)踏板位置采用霍爾線性傳感器。
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