基于嵌入式車載安全預警系統設計

摘要：針對當前駕駛安全備受關注的現狀，基于ARM Cortex-M3內核的STM32設計了一種車栽安全預警系統，該系統是實現對車輛超速監測、司機超勞監測、車輛定位、藍牙免提和無線通信功能于一體的車載終端。詳述了系統實現各功能模塊的硬件設計方案，以及在軟件方面如何移植μC／OS-Ⅱ實時操作系統，并完成各應用任務的調度和外圍設備管理。
關鍵詞：STM32；μC／OS-Ⅱ；嵌入式；車載系統

隨著社會經濟的發展，汽車已成為人們工作和生活不可缺少的一種交通工具，給人們生活帶來方便的同時交通安全也成為人們日益關注的焦點問題。研究表明駕駛員的違章操作是導致交通事故頻發主要原因之一，所以如何有效遏制交通違章、約束駕駛員不良駕駛習慣，提高車輛的運營安全已經成為一個亟待解決的重大課題。而車載電子裝置與汽車本身關系不大，其開發條件要求相對較低，并且其適用環境更加廣泛，因此車載電子裝置的開發正在成為一個新的熱點。

1 車載安全預警系統功能
本文中的車載安全預警系統設計基于ARM Cortex—M3內核的STM32系列處理器，融合了藍牙無線、定位導航、慣性導航、GSM無線通信等多種高科技技術。主要實現功能有：
(1)超時、超速的實時檢測：通過GPS對車輛的行駛狀態實時跟蹤定位，獲取行駛的時間和速度信息，判斷駕駛員是否超勞，車輛是否超速。
(2)GPS／加速度計組合測速：利用慣性敏感器件加速度計解決GPS使在涵道、山谷內等，出現弱信號或無信號的定位問題，通過自適應卡爾曼濾波數據融合算法獲取更精確的定位信息。
(3)車載電話功能：實現藍牙免提功能，使駕駛員可以專注于駕駛，保證車主在通話過程中的駕駛安全。
(4)行駛狀態檢測：通過加速度傳感器，對行車三維方向上的加速度值進行測量，判斷車輛行駛是否超出加速度安全閾值。
(5)遠程監控功能：基于無線移動通信技術，實現對車輛的遠程動態監控管理，當存在駕駛安全隱患或事故發生時通過無線網絡將當前狀態消息(位置、速度、加速度、時間)及時上報，以便車輛監管部門采取相應的管理調度或急救措施。
(6)監控報警：當駕駛員超速或疲勞駕駛時通過聲光報警及時糾正駕駛者的不規范操作。

2 系統的硬件設計
根據系統設計的功能要求，安全預警系統的整體結構框如圖1所示。