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        基于MM908E625和Low-G的汽車疲勞駕駛監控

        作者: 時間:2013-01-22 來源:網絡 收藏
        引言

        疲勞駕駛是公路汽車駕駛特別是高速公路上的“隱形殺手”,據相關統計,從交通事故的大量案例分析中得出的結論認為: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。我國新的《道路交通法》中,為維護道路交通安全,也明文規定了對駕駛速度、連續駕駛時間等。國外一些交通運輸發達國家也制定這方面的國家統一法規。

        除法規建設外,國內外的汽車廠商也設計出各種儀器設備用于,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小型攝像機,使用也很方便,只要把它安裝在儀表盤上,讓鏡頭對準司機,掃描儀就會連續發出紅外線信號來掃描司機眼球中的眼白部分,同時判斷出疲勞程度并發出“減速停車”、“休息一下”等警告信號。雷諾、尼桑等產業巨頭長期研發克服疲勞駕駛一種監視系統,因理論技術應用缺陷仍無法商業推廣。日本豐田公司研制的疲勞報警裝置,只要駕駛員在操縱轉向盤時有一點遲鈍,或脈搏有一點異常變化,該裝置就能測出這些反應,并發出警告,令座墊振動或自動剎車。

        日本東京大學研制出的疲勞測試器,可戴在司機的手腕上。該測試器內部裝有一小型氧氣電池電極,能測量司機汗液中的乳酸、氨和酒精含量,然后通過小型無線電發射器把數據傳送到研究中心。研究中心通過電腦分析,判定司機的疲勞程度,及時向司機發出警告,避免交通事故的發生。國內也有可有效預防駕駛員違章駕駛、遏制重大交通事故的“汽車行駛記錄儀”通過鑒定的報道。

        以上這些方法因這樣或那樣的問題,達到實用都存在一定的困難。隨著電子技術的飛速發展,通過采用最先進的測試技術,結合嵌入式計算機、網絡技術的應用,智能控制技術,對汽車疲勞駕駛狀態進行監控,達到減少因疲勞駕駛造成的道路交通事故的目的。

        設計概述

        本設計的目標是應用現代電子技術的最新發展成果,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,設計基于的汽車駕駛狀態(疲勞駕駛)監控儀。

        監控儀特性:

        1. 方向盤的轉向軸、油門踏板和剎車踏板多點監控。
        2. 加速度傳感器信號獨立處理,確保實時性。
        3. LIN總線網絡,實現汽車中的分布式電子系統控制。
        4. 互動平臺:駕駛路況選擇,更有利于控制系統監控。提供聲光、震動報警提示。
        5. 大容量數據存儲和采集,大屏幕LCD顯示,異動駕駛時間段數據查詢。
        6. 神經元網絡技術、模糊控制和專家系統。

        汽車駕駛狀態(疲勞駕駛)監控儀的基本思路是當駕駛員正常駕駛、短距離駕駛、短時間駕駛時,沒有疲勞駕駛問題,這時監控儀的工作是對駕駛員的駕駛習慣進行數據搜集,建立駕駛習慣數學模型,并根據不斷采集的數據進行修正。

        隨著連續駕駛時間的增加,監控儀自動進入狀態,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、連續大油門時的方向盤突然轉向,油門踏板的平穩性變化等。結合神經元網絡技術、模糊控制和專家系統,組成對駕駛員的駕駛狀態的監控,增加與駕駛員的互動平臺,向駕駛員提出駕駛指示、報警等。本人已在自己的自動波車上作過一些嘗試,并取得成果。

        加速度傳感器分別被安裝在方向盤的轉向軸、油門踏板和剎車踏板上,由MCU/DSP嵌入式微處理器對傳感器的信號進行處理,并組成LIN總線網絡。

        傳感器除了采用加速度傳感器外,還需要速度和位置傳感器。

        硬件描述

        1. 硬件系統構成:

        系統主節點為嵌入式PC 機,配置PIII 處理器、觸摸屏提供交互式界面,主節點PC 機完成數據庫的建立、更新,智能控制程序運行和對LIN 子節點的通訊管理。交互式界面提供路段、路況、測控時間等選擇,對駕駛狀態的等級提示和報警等。

        主節點經過LIN 接口板連接到四個LIN 子節點,LIN 子節點以 為核心,對加速度、發動機轉速、車速、節氣門開度和制動踏板位置等物理量進行檢測和信號預處理,其中第一、二、三子節點對方向盤的轉向軸、油門踏板和剎車踏板加速度傳感器Low-G 信號獨立處理。第四個LIN 子節點對發動機轉速、車速、節氣門開度和制動踏板位置,發動機轉速、車速采用霍爾脈沖式傳感器,節氣門開度、制動踏板位置采用霍爾線性傳感器。

        實驗表明:加速度信號更能反映汽車駕駛者在正常駕駛和疲勞駕駛時,對車輛的方向盤的轉向軸、油門踏板和剎車踏板這三個關鍵部件的操控效果的不同,正常駕駛時加速度信號的輸出電壓在中心點電壓±0.5V 變化,而疲勞駕駛時加速度信號的輸出電壓在中心點電壓±1V 變化,且加速度信號變化的頻度大于正常駕駛的情況。

        第四個LIN 子節點的測量信號作為模糊控制器的輸入限定條件。

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