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[分享] 基于MM908E625和Low-G的汽车驾驶状态(疲劳驾驶)监控

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发表于 2015-11-30 11:09:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
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  我国新的《道路交通法》中,为维护道路交通安全,也明文规定了对驾驶速度、连续驾驶时间等。国外一些交通运输发达国家也制定这方面的国家统一法规。是公路汽车驾驶特别是高速公路上的“隐形杀手”,据相关统计,从交通事故的大量案例分析中得出的结论认为:开车人因疲劳驾驶所造成的道路交通事故约占交通事故总数的20%。而疲劳驾驶在死亡交通事故的原因中却占22%-30%,在死亡交通事故的原因中居首位,由此可想疲劳驾驶对道路交通安全的危害性。
  除法规建设外,国内外的汽车厂商也设计出各种仪器设备用于疲劳驾驶监控,一种针对疲劳驾驶的红外线眼球扫描仪在美国研制成功,这种眼球扫描仪外形如同一个小型摄像机,使用也很方便,只要把它安装在仪表盘上,让镜头对准司机,扫描仪就会连续发出红外线信号来扫描司机眼球中的眼白部分,同时判断出疲劳程度并发出“减速停车”、“休息一下”等警告信号。雷诺、尼桑等产业巨头长期研发克服疲劳驾驶一种监视系统,因理论技术应用缺陷仍无法商业推广。日本丰田公司研制的疲劳报警装置,只要驾驶员在操纵转向盘时有一点迟钝,或脉搏有一点异常变化,该装置就能测出这些反应,并发出警告,令座垫振动或自动刹车。
  日本东京大学研制出的疲劳测试器,可戴在司机的手腕上。该测试器内部装有一小型氧气电池电极,能测量司机汗液中的乳酸、氨和酒精含量,然后通过小型无线电发射器把数据传送到研究中心。研究中心通过电脑分析,判定司机的疲劳程度,及时向司机发出警告,避免交通事故的发生。国内也有可有效预防驾驶员违章驾驶、遏制重大交通事故的“汽车行驶记录仪”通过鉴定的报道。
  以上这些方法因这样或那样的问题,达到实用都存在一定的困难。随着电子技术的飞速发展ARCHEAN.net版权所有,通过采用最先进的测试技术,结合嵌入式计算机、网络技术的应用,智能控制技术,对汽车疲劳驾驶状态进行监控,达到减少因疲劳驾驶造成的道路交通事故的目的。
  设计概述
  本设计的目标是应用现代电子技术的最新发展成果,用Motorola公司为第五届嵌入式微处理器“Freescale杯”提供的芯片和传感器,设计基于和的汽车驾驶状态(疲劳驾驶)监控仪。
  监控仪特性:
  1.方向盘的转向轴、油门踏板和刹车踏板多点监控。
  2.加速度传感器信号独立处理,确保实时性。
  3.LIN总线网络,实现汽车中的分布式电子系统控制。
  4.互动平台:驾驶路况选择,更有利于控制系统监控。提供声光、震动报警提示。
  5.大容量数据存储和采集,大屏幕LCD显示,异动驾驶时间段数据查询。
  6.神经元网络技术、模糊控制和专家系统。
  汽车驾驶状态(疲劳驾驶)监控仪的基本思路是当驾驶员正常驾驶、短距离驾驶、短时间驾驶时,没有疲劳驾驶问题,这时监控仪的工作是对驾驶员的驾驶习惯进行数据搜集,建立驾驶习惯数学模型,并根据不断采集的数据进行修正。
  随着连续驾驶时间的增加,监控仪自动进入疲劳驾驶监控状态,如果驾驶员有疲劳症状,必然会反映出与正常驾驶不同的偏差。如:突然急刹车的频率增加、连续大油门时的方向盘突然转向,油门踏板的平稳性变化等。结合神经元网络技术、模糊控制和专家系统,组成对驾驶员的驾驶状态的监控,增加与驾驶员的互动平台,向驾驶员提出驾驶指示、报警等。本人已在自己的自动波车上作过一些尝试,并取得成果。
  加速度传感器Low-G分别被安装在方向盘的转向轴、油门踏板和刹车踏板上,由MCU/DSP嵌入式微处理器MM908E625对传感器的信号进行处理,并组成LIN总线网络。
  传感器除了采用加速度传感器Low-G外,还需要速度和位置传感器。
  硬件描述
  1.硬件系统构成:
  系统主节点为嵌入式PC机,配置PIII处理器、触摸屏提供交互式界面,主节点PC机完成数据库的建立、更新,智能控制程序运行和对LIN子节点的通讯管理。交互式界面提供路段、路况、测控时间等选择,对驾驶状态的等级提示和报警等。
  主节点经过LIN接口板连接到四个LIN子节点,LIN子节点以MM908E625为核心,对加速度、发动机转速、车速、节气门开度和制动踏板位置等物理量进行检测和信号预处理,其中第一、二、三子节点对方向盘的转向轴、油门踏板和刹车踏板加速度传感器Low-G信号独立处理。第四个LIN子节点对发动机转速、车速、节气门开度和制动踏板位置,发动机转速、车速采用霍尔脉冲式传感器,节气门开度、制动踏板位置采用霍尔线性传感器。
  实验表明:加速度信号更能反映汽车驾驶者在正常驾驶和疲劳驾驶时,对车辆的方向盘的转向轴、油门踏板和刹车踏板这三个关键部件的操控效果的不同,正常驾驶时加速度信号的输出电压在中心点电压±0.5V变化,而疲劳驾驶时加速度信号的输出电压在中心点电压±1V变化,且加速度信号变化的频度大于正常驾驶的情况。
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