基于MM908E625和Low-G的汽車疲勞駕駛監(jiān)控
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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(kāi)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(duì)道路交通安全的危害性。我國(guó)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(duì)駕駛速度、連續(xù)駕駛時(shí)間等。國(guó)外一些交通運(yùn)輸發(fā)達(dá)國(guó)家也制定這方面的國(guó)家統(tǒng)一法規(guī)。
除法規(guī)建設(shè)外，國(guó)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(duì)疲勞駕駛的紅外線眼球掃描儀在美國(guó)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(duì)準(zhǔn)司機(jī)，掃描儀就會(huì)連續(xù)發(fā)出紅外線信號(hào)來(lái)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(hào)。雷諾、尼桑等產(chǎn)業(yè)巨頭長(zhǎng)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(wú)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(cè)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(cè)試器，可戴在司機(jī)的手腕上。該測(cè)試器內(nèi)部裝有一小型氧氣電池電極，能測(cè)量司機(jī)汗液中的乳酸、氨和酒精含量，然后通過(guò)小型無(wú)線電發(fā)射器把數(shù)據(jù)傳送到研究中心。研究中心通過(guò)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(guó)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(guò)鑒定的報(bào)道。
以上這些方法因這樣或那樣的問(wèn)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，通過(guò)采用最先進(jìn)的測(cè)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(duì)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(hào)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(tái)：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(chǔ)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(méi)有疲勞駕駛問(wèn)題，這時(shí)監(jiān)控儀的工作是對(duì)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(huì)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(duì)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(tái)，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(guò)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(duì)傳感器的信號(hào)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(kù)的建立、更新，智能控制程序運(yùn)行和對(duì)LIN 子節(jié)點(diǎn)的通訊管理。交互式界面提供路段、路況、測(cè)控時(shí)間等選擇，對(duì)駕駛狀態(tài)的等級(jí)提示和報(bào)警等。
主節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)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(duì)加速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)氣門開(kāi)度和制動(dòng)踏板位置等物理量進(jìn)行檢測(cè)和信號(hào)預(yù)處理，其中第一、二、三子節(jié)點(diǎn)對(duì)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(hào)獨(dú)立處理。第四個(gè)LIN 子節(jié)點(diǎn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)氣門開(kāi)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(kāi)度、制動(dòng)踏板位置采用霍爾線性傳感器。
實(shí)驗(yàn)表明：加速度信號(hào)更能反映汽車駕駛者在正常駕駛和疲勞駕駛時(shí)，對(duì)車輛的方向盤的轉(zhuǎn)向軸、油門踏板和剎車踏板這三個(gè)關(guān)鍵部件的操控效果的不同，正常駕駛時(shí)加速度信號(hào)的輸出電壓在中心點(diǎn)電壓±0.5V 變化，而疲勞駕駛時(shí)加速度信號(hào)的輸出電壓在中心點(diǎn)電壓±1V 變化，且加速度信號(hào)變化的頻度大于正常駕駛的情況。
第四個(gè)LIN 子節(jié)點(diǎn)的測(cè)量信號(hào)作為模糊控制器的輸入限定條件。
評(píng)論