駕駛環境信息及駕駛狀態信息集成採集裝置的製作方法
2023-09-16 08:05:25
專利名稱：駕駛環境信息及駕駛狀態信息集成採集裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於智能交通領域，涉及交通信息採集裝置。
背景技術：
隨著經濟的迅猛發展，汽車保有量急劇增加，保證車輛安全行駛，減少交通事故的 發生，成為人們日益關注和研究的問題，確保車輛安全行駛的因素很多，但其中最主要的是 駕駛員狀況(駕駛員操作行為)、交通狀況(車輛周邊環境)、道路狀況(路面條件)三要
ο目前在營運車輛上安裝的車輛行駛記錄儀，只能單一記錄車輛的運行狀態數據， 不能同步對駕駛員狀況(駕駛員操作行為)、交通狀況(車輛周邊環境)、道路狀況(路面 條件)作同步的數據採集，從而無法分析交通事故的發生原因，也無法對事故機理進行正 確歸納，無法指導駕駛員在遇到緊急狀況時應如何規範性操作。因此需要建立面向安全的 駕駛環境集成綜合採集系統。目前，市場上尚沒有能夠同時採集人、車、路信息的同步裝置。
實用新型內容為解決上述問題，本實用新型的目的是提供一種駕駛環境信息及駕駛狀態信息集 成採集裝置，能夠在自然駕駛狀態下，對駕駛員狀況(駕駛員操作行為)、交通狀況(車輛周 邊環境)、道路狀況(路面條件)進行實時同步採集並存儲；採集的綜合數據用來分析交通 三要素相互作用對交通安全產生的影響。為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案一種駕駛環境信息及駕駛狀態信息集成採集裝置，包括控制模塊、攝像機、車輛狀 態傳感器、GPS接收機、外部時鐘、程序存儲器、數據存儲器、硬碟、信號調理模塊，其特徵是 所述控制模塊由TMS320DM6467型號的微控制器構成，攝像機共有六個，一號攝像機放置在 駕駛員座位的左前方，採集駕駛員的面部狀態信息，二號攝像機放置在駕駛員座位的右前 方，採集駕駛員上肢動作操作信息，三號攝像機放置在駕駛員座位的下方，採集駕駛員的腳 部動作狀態信息，四號、五號攝像機分別放置在車輛前保險槓的左、右兩端，採集車輛前方 路況信息，六號攝像機放置在車輛後保險槓中間，採集車輛後方路況信息，車輛狀態傳感器 共有四個，分別是方向盤力矩與轉角傳感器、制動加速度傳感器、制動踏板力傳感器、制動 踏板行程傳感器，方向盤力矩與轉角傳感器安裝在方向盤的下方，反饋方向盤的力矩與轉 角信息，制動加速度傳感器安裝在車輛的質心處，測量整車的加速度，制動踏板力傳感器和 制動踏板行程傳感器都安裝在制動踏板的下方，分別反饋制動踏板被踩下時的踩踏力和位 移量，上述的一號、二號、三號攝像機與一號視頻解碼器的三個輸入端連接，四號、五號、六 號攝像機與二號視頻解碼器的三個輸入端連接，一號、二號視頻解碼器的輸出端與控制模 塊的兩個數字視頻信號的輸入端連接，所述方向盤力矩與轉角傳感器、制動加速度傳感器、 制動踏板力傳感器、制動踏板行程傳感器都與信號調理模塊的輸入端連接，信號調理模塊 的輸出端與模數轉換器的模擬信號輸入埠連接，模數轉換器的數位訊號輸出埠與控制模塊的1 總線接口連接，GPS接收機與控制模塊的串行通信接口連接，外部時鐘與控制模 塊的時鐘接口連接，程序存儲器與控制模塊的異步串行存儲器接口連接，數據存儲器與控 制模塊的同步串行存儲器接口連接，硬碟的地址埠和數據埠分別經過地址總線驅動器 和數據總線驅動器與控制模塊的硬碟接口連接。本實用新型有以下積極有益效果本裝置能夠在不幹擾正常駕駛的前提下，實時、準確、詳實的記錄車輛行駛過程中 駕駛員狀況、交通狀況以及道路狀況並存儲在硬碟上，科研人員可以通過USB接口將採集 的多源數據取出，利用行為分析軟體對多源數據進行融合，重構道路環境以及駕駛行為；根 據融合的數據分析駕駛員的操作行為、車輛周邊環境和路面條件的相互作用對交通安全產 生的影響，以及交通事故發生的潛在原因，如駕駛員對前方車輛信息(車距、車速等)以及 路況信息(障礙物、急轉彎、路面溼滑度等)危險性認知的程度，以及遇到緊急情況不理性 的驚慌或虛驚時駕駛員的行為特徵，從而對事故機理進行總結歸納，防患於未然，指導駕駛 員在相應緊急情況時應如何正確操作，提高車輛行駛的安全性，減少交通事故發生的機率。
圖1是本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
請參照圖1，本實用新型是一種駕駛環境信息及駕駛狀態信息集成採集裝置，包括 車輛狀態傳感器、GPS接收機、攝像機、控制模塊、程序存儲器、數據存儲器、硬碟、外部時鐘、 信號調理模塊，控制模塊採用TMS320DM6467型號的微控制器，攝像機共有六個一號攝像機放置在駕駛員座位的左前方，採集駕駛員的面部狀態信息。二號攝像機放置在駕駛員座位的右前方，採集駕駛員上肢動作操作信息。三號攝像機放置在駕駛員座位的下方，採集駕駛員的腳部動作狀態信息。四號、五號攝像機分別放置在車輛前保險槓的左、右兩端，採集車輛前方路況信 肩、ο六號攝像機放置在車輛後保險槓中間，採集車輛後方路況信息。車輛狀態傳感器共有四個分別是方向盤力矩與轉角傳感器(型號為FCA7300)、 制動加速度傳感器(型號為FA101-A1-5-L)、制動踏板力傳感器(型號為FN2570-6-L3)、制 動踏板行程傳感器(型號為WDS-300-MPW-C-P)，方向盤力矩與轉角傳感器安裝在方向盤的下方，反饋方向盤的力矩與轉角信息。制動加速度傳感器安裝在車輛的質心處，測量整車的加速度。制動踏板力傳感器、制動踏板行程傳感器都安裝在制動踏板的下方，分別反饋制 動踏板被踩下時的踩踏力和位移量。方向盤力矩與轉角傳感器、制動加速度傳感器、制動踏板力傳感器、制動踏板行程 傳感器都與信號調理模塊的輸入端連接。信號調理模塊的輸出端與模數轉換器的模擬信號輸入埠連接。模數轉換器的數位訊號輸出埠與控制模塊TMS320DM6467的I2C總線接口 SDA、 SCL連接。[0023]模數轉換器採用德州儀器(Tl)推出的單通道12位SAR架構的模數轉換器(ADC) ADS7828，該器件支持I2C總線，並採用獨特的模擬輸入架構，採樣速率高達50kHz，可提供 72dBFS的信噪比(SNR)，功耗僅2. 25瓦，數位訊號按照I2C總線協議串行輸出。上述的一號、二號、三號攝像機與一號視頻解碼器的三個輸入端連接，四號、五號、 六號攝像機與二號視頻解碼器的三個輸入端連接，一號、二號視頻解碼器的輸出端分別與 控制模塊的兩個數字視頻信號的輸入埠 VP0RT1、VP0RT2連接，一號、二號視頻解碼器的型號都為TVP5158，TVP5158是美國德州儀器公司(Tl)推 出的一款全新4通道模數(A/D)視頻解碼器，非常適合視頻多輸入的應用。其顯著特點是 TVP5158的每個通道均採用可編程的水平/垂直(H/V)換算器，允許影像輸出比例的縮小， 並且能夠提供多種選項，以支持全尺寸或按比例縮小影像的單輸出或同時輸出，從而減輕 了微控制器的處理負擔。TMS320DM6467實現了在各種視頻終端產品間的無縫內容傳輸。它集成了 ARM926EJ-S內核與600MHz C64x+DSP內核，並採用高清視頻/影像協處理器(HD-VICP)、視 頻數據轉換引擎以及目標視頻埠接口。片上具有64通道增強型DMA控制器EDMA3，支持 複雜的數據類型的傳輸，有利於圖像數據的高效傳輸和格式變更。TMS320DM6467有豐富的 外部存儲器接口 一個專用的32位、200MHz、256M字節尋址空間的DDR2存儲器接口用於接 高速、大容量的DDR2存儲器，以存儲代碼和數據；一個8位、64M字節尋址空間的異步存儲 器接口用於接8位Nor Flash或Nand Flash，以存儲固化代碼；以及10/100M乙太網接口 和高速USB2. 0主從接口。同時，TMS320DM6467有兩個專用的視頻輸入接口，可方便地與數 字視頻信號源連接，而且具有視頻預處理功能，支持多個視頻窗口管理及在視頻畫面上疊 加文本數據；另外，TMS320DM6467有I2C總線以及32位PCI總線，其中32位PCI總線可方 便與PC機連接，實現多板並行工作。GPS接收機(雙頻諾瓦泰)與控制模塊TMS320DM6467的串行通信接口 UART連接， 外部時鐘與控制模塊TMS320DM6467的時鐘接口 CLOCK連接，外部時鐘的型號為DS1302，程 序存儲器與控制模塊TMS320DM6467的異步串行存儲器接口 EMIFA連接，程序存儲器的型號 為AM29LV800DB，數據存儲器與控制模塊TMS320DM6467的同步串行存儲器接口 DDR2EMIF 連接，數據存儲器的型號為HY57V561620，硬碟DR40的地址埠和數據埠分別經過地址 總線驅動器(型號為74HC245)和數據總線驅動器(型號為SN74LVTH16245)與控制模塊 TMS320DM6467的硬碟接口 ATA連接。本裝置藉助於方向盤力矩與轉角傳感器、制動加速度傳感器、制動踏板力傳感 器、制動踏板行程傳感器以及一號、二號、三號攝像機完成對駕駛員操作行為的採集，通過 GPS (全球定位系統)接收機，完成對車輛位置信息的採集；通過四號、五號、六號攝像機完 成對車輛周邊信息和道路狀況的採集，並存儲在硬碟上；科研人員通過USB接口將採集的 多源數據取出，利用行為分析軟體對多源數據進行融合，重構道路環境。TMS320DM6467提供了 16bit可拆分的視頻輸入埠和16bit可拆分的視頻 輸出埠，輸入及輸出埠都可以作為2個Sbit的接口使用。本方案輸入埠擴展了 2片TVP5158，最多可實現8路圖像的採集。在數據處理的過程中，由於圖像數據量很 大，TMS320DM6467內存有限，所以系統外部擴展程序存儲器和數據存儲器作為程序和數 據緩衝區。在器件選擇上，程序存儲器選用能電擦寫、掉電保護的8Mbit Flash存儲器AM29LV800DB,數據寬度可配置成8位或16位。數據存儲器選用Hynix公司的HY57V561620， 該器件是一款4BankX4MX16Bit的同步高速動態存儲器，能夠滿足數據緩衝的需要。同時， 為適應視頻數據大容量存儲的特點，還採用了硬碟存儲方式。由於綜合信息集成採集裝置需要對狀態發生時對應的時間信息作相應的記錄，以 便後來的分析使用，所以需要詳細的時間信息。由於對時間的實時性要求較高，並在系統斷 電時，時鐘仍要運行，故選擇具備掉電檢測功能並且提供附加電池供電的時鐘晶片DS1302。 DS1302是美國DALLAS公司推出的涓流充電時鐘晶片，內含一個實時時鐘/日曆和31位元組 的靜態RAM，可通過串行接口與微控制器進行通信。其實時時鐘/日曆電路可提供秒、分、 時、日、期、月、年的信息，每個月的天數和閏年的天數可自動調整。該晶片工作時功耗低並 支持備用電源供電。本裝置的優點是可以集成採集人車路的綜合信息，有更豐富的可視化視頻數據， 更加直觀，使得記錄的數據可以更好的研究人車路相互作用對交通安全的影響機理。提高 車輛行駛的安全性，減少交通事故發生的機率。
權利要求1. 一種駕駛環境信息及駕駛狀態信息集成採集裝置，包括控制模塊、攝像機、車輛狀態 傳感器、GPS接收機、外部時鐘、程序存儲器、數據存儲器、硬碟、信號調理模塊，其特徵是 所述控制模塊由TMS320DM6467型號的微控制器構成，攝像機共有六個，一號攝像機放置在 駕駛員座位的左前方，採集駕駛員的面部狀態信息，二號攝像機放置在駕駛員座位的右前 方，採集駕駛員上肢動作操作信息，三號攝像機放置在駕駛員座位的下方，採集駕駛員的腳 部動作狀態信息，四號、五號攝像機分別放置在車輛前保險槓的左、右兩端，採集車輛前方 路況信息，六號攝像機放置在車輛後保險槓中間，採集車輛後方路況信息，車輛狀態傳感器 共有四個，分別是方向盤力矩與轉角傳感器、制動加速度傳感器、制動踏板力傳感器、制動 踏板行程傳感器，方向盤力矩與轉角傳感器安裝在方向盤的下方，反饋方向盤的力矩與轉 角信息，制動加速度傳感器安裝在車輛的質心處，測量整車的加速度，制動踏板力傳感器和 制動踏板行程傳感器都安裝在制動踏板的下方，分別反饋制動踏板被踩下時的踩踏力和位 移量，上述的一號、二號、三號攝像機與一號視頻解碼器的三個輸入端連接，四號、五號、六 號攝像機與二號視頻解碼器的三個輸入端連接，一號、二號視頻解碼器的輸出端與控制模 塊的兩個數字視頻信號的輸入端連接，所述方向盤力矩與轉角傳感器、制動加速度傳感器、 制動踏板力傳感器、制動踏板行程傳感器都與信號調理模塊的輸入端連接，信號調理模塊 的輸出端與模數轉換器的模擬信號輸入埠連接，模數轉換器的數位訊號輸出埠與控制 模塊的I2C總線接口連接，GPS接收機與控制模塊的串行通信接口連接，外部時鐘與控制模 塊的時鐘接口連接，程序存儲器與控制模塊的異步串行存儲器接口連接，數據存儲器與控 制模塊的同步串行存儲器接口連接，硬碟的地址埠和數據埠分別經過地址總線驅動器 和數據總線驅動器與控制模塊的硬碟接口連接。
專利摘要一種駕駛環境信息及駕駛狀態信息集成採集裝置，包括控制模塊和六個攝像機，一號攝像機採集駕駛員面部狀態信息；二號攝像機採集駕駛員上肢操作信息，三號攝像機採集駕駛員的腳部動作信息，四號、五號攝像機採集車輛前方環境路況信息，六號攝像機採集車輛後方環境路況信息，方向盤力矩與轉角傳感器安裝在方向盤的下方，制動加速度傳感器安裝在車輛的質心處，制動踏板力傳感器、制動踏板行程傳感器安裝在制動踏板的下方，GPS接收機、外部時鐘、程序存儲器、數據存儲器、硬碟分別與控制模塊的對應接口相連，本裝置能夠對交通三要素數據進行同步採集；從而分析駕駛員狀況、交通狀況和道路狀況的相互作用，提高車輛行駛的安全性，減少交通事故。
文檔編號H04N7/18GK201928386SQ20102067167
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月21日 優先權日2010年12月21日
發明者劉清斌, 孔濤, 張春雨, 張海奇, 李斌, 王猛, 蔡勝昔, 蔡蕾 申請人:交通運輸部公路科學研究所