為了進(jìn)一步提高汽車(chē)駕駛的安全，文中介紹基于INEMO設(shè)計(jì)了車(chē)載智能安全行駛儀設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)對(duì)汽車(chē)行駛過(guò)程中的信息進(jìn)行采集，分析不安全因素并作出預(yù)警，同時(shí)對(duì)駕駛員操作作出提示。并且通過(guò)與周?chē)?chē)輛的信息共享分析行駛環(huán)境，若存在不安全車(chē)輛及時(shí)發(fā)出警示。

一、項(xiàng)目概述

汽車(chē)行駛過(guò)程中，有些不安全因素的信息駕駛員很難捕捉到，如車(chē)胎的溫度和壓力變化等，對(duì)于駕駛新手來(lái)說(shuō)，當(dāng)汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎或者是在不平坦的路面上行駛時(shí)，由于操作不熟練易發(fā)生事故。有些事故是由于駕駛員疲勞駕駛從而對(duì)周?chē)?chē)輛行駛環(huán)境無(wú)法作出判斷而引起的。事故發(fā)生后，由于求救不及時(shí)也導(dǎo)致了進(jìn)一步的生命和財(cái)產(chǎn)損失。因此，為了進(jìn)一步提高汽車(chē)駕駛的安全，本文介紹基于INEMO設(shè)計(jì)了車(chē)載智能安全行駛儀設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)檢測(cè)本車(chē)輛行駛情況，并與裝有該系統(tǒng)的周?chē)?chē)輛無(wú)線(xiàn)通信和進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，由此對(duì)車(chē)輛可能存在的不安全因素進(jìn)行評(píng)估分析，進(jìn)而為駕駛員提供參考信息，并對(duì)不安全的駕駛行為作出報(bào)警，本系統(tǒng)還可以通過(guò) GSM等方式與其他公共管理平臺(tái)或個(gè)人手機(jī)等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而可以為駕駛員提供更多的信息和服務(wù)。另外本系統(tǒng)可存儲(chǔ)車(chē)輛行駛的信息，以此可作為駕駛模擬和事故分析等，可認(rèn)為是汽車(chē)的“黑匣子”。

二、需求分析

2.1 功能要求

本系統(tǒng)功能可分成以下三個(gè)方面

1)自身車(chē)輛行駛狀態(tài)檢測(cè)：通過(guò)檢測(cè)汽車(chē)行駛情況，包括車(chē)速、汽車(chē)直線(xiàn)加速度、垂直加速度(即路面狀況)、轉(zhuǎn)彎情況、輪胎溫度和壓力、車(chē)內(nèi)外的大氣溫度和壓力等。為駕駛員提供駕駛提示信息，避免不適當(dāng)操作。所有數(shù)據(jù)都可以記錄存儲(chǔ)。

2)車(chē)車(chē)互聯(lián)信息共享：系統(tǒng)檢測(cè)一定范圍內(nèi)是否存在相同系統(tǒng)，與其進(jìn)行信息共享，并對(duì)車(chē)輛的行駛狀態(tài)進(jìn)行分析，對(duì)可能造成不安全駕駛和隱患進(jìn)行報(bào)警，保持車(chē)輛安全距離，防止追尾等事故發(fā)生。

3)事故的處理：事故一旦發(fā)生，駕駛員按一鍵即可報(bào)警和向他人求救(手機(jī)短信方式)，若不能主動(dòng)發(fā)出求救，系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)判別事故發(fā)生的功能，把出事地點(diǎn)等情況發(fā)出。

2.2 性能標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)系統(tǒng)功能要求，提出以下標(biāo)準(zhǔn)。

1)在汽車(chē)信息檢測(cè)方面

1.輪胎溫度和壓力檢測(cè)，采集頻率10Hz，四個(gè)輪胎都要檢測(cè)，要求實(shí)時(shí)準(zhǔn)確。

2.可計(jì)算出車(chē)輛行駛速度，誤差不超過(guò)2km/h。

3.檢測(cè)出汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)角度，計(jì)算出轉(zhuǎn)彎半徑，對(duì)汽車(chē)是否側(cè)翻和漂移作出判斷。

4.保證記錄24小時(shí)行駛信息(存儲(chǔ)間隔長(zhǎng))，以及10分鐘的詳細(xì)短間隔存儲(chǔ)。

2)車(chē)車(chē)互聯(lián)方面

保證通信可靠，信息交換頻率在每秒10次以上。

3)事故處理方面

1.事故發(fā)生后系統(tǒng)應(yīng)能繼續(xù)可靠工作，能夠及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)出信息

2.求救信息可以不斷發(fā)出，直到接收到援助

3.自動(dòng)判定事故程序誤報(bào)率在10%以下

三、方案設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理

系統(tǒng)可以分為五個(gè)主要模塊：傳感器采集和處理;車(chē)車(chē)通信和車(chē)網(wǎng)通信;主處理和判定程序;報(bào)警、提示交互服務(wù)界面;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸。

傳感器采集汽車(chē)四個(gè)輪胎以及車(chē)內(nèi)外的大氣的溫度和壓力;加速度傳感器根據(jù)安裝位置和方向不同可測(cè)出汽車(chē)直線(xiàn)行駛加速度和垂直加速度，得到汽車(chē)行駛和路面狀況;陀螺儀可測(cè)出路面的坡度和車(chē)輛轉(zhuǎn)彎的角度等。主處理和判定模塊是對(duì)當(dāng)前自身車(chē)輛行駛信息和其他車(chē)輛信息進(jìn)行分析，并作出判定，根據(jù)判定結(jié)果作出相應(yīng)的報(bào)警和界面提示顯示等。系統(tǒng)可對(duì)采集和處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并可以傳輸給上位機(jī)。上位機(jī)軟件可以根據(jù)這些信息完全模擬出車(chē)輛之前的行駛路徑過(guò)程等，為事故分析等。

3.2 硬件資源配置

1.附件電路板：通信和存儲(chǔ)電路板：無(wú)線(xiàn)接口(車(chē)車(chē)互聯(lián))，GSM(信息上傳)，串口(用于調(diào)試)，CAN(與汽車(chē)ECU的通信)，存儲(chǔ)器等

2.界面顯示電路板：LCD12864液晶，報(bào)警器等

3.主控制板：基于微控制器芯片STM32F103RE的電路板

4.傳感器：LSM303DLH6，LY330ALH，LPR430A，數(shù)字溫度傳感器ADT7420，壓力傳感器

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

在本系統(tǒng)軟件中，有以下幾個(gè)子程序

1.傳感器信號(hào)處理：采集角度，加速度，溫度壓力等模擬信號(hào)并處理為可應(yīng)用參數(shù)值。

2.讀取其他車(chē)輛信息：通過(guò)與通信電路板之間的接口讀取檢測(cè)到的其他車(chē)輛信息。

3.主處理程序，主要包括了輪胎溫度壓力檢測(cè)程序，根據(jù)路面顛簸情況對(duì)車(chē)速進(jìn)行判定的程序，根據(jù)其他車(chē)輛行駛情況對(duì)車(chē)距判定的程序，根據(jù)車(chē)輛轉(zhuǎn)彎角度等情況對(duì)轉(zhuǎn)彎操作進(jìn)行判定的程序以及車(chē)輛是否發(fā)生事故的判定程序。如果超過(guò)預(yù)設(shè)的判定值作出相應(yīng)的處理。

4.事故發(fā)生應(yīng)急程序：若判定事故發(fā)生主動(dòng)報(bào)警，按下報(bào)警鍵也觸發(fā)次程序。

5.提示信息：采集和處理后的重要數(shù)據(jù)均可顯示，以及對(duì)駕駛員操作的提示。

6.報(bào)警信息：判定程序作出報(bào)警判定后進(jìn)行語(yǔ)音提示報(bào)警或蜂鳴器報(bào)警燈。

7.信息記錄：記錄近期詳細(xì)行駛信息，另外對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理保證長(zhǎng)時(shí)間記錄。

各子程序之間關(guān)系如圖所示

3.4 系統(tǒng)軟件流程

系統(tǒng)上電后，初始化設(shè)置各寄存器以及用戶(hù)變量，然后等待進(jìn)入中斷程序。

系統(tǒng)程序主要包括三個(gè)定時(shí)程序，第一個(gè)定時(shí)程序?qū)⒆x取傳感器信號(hào)值和其他車(chē)輛信息值，之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果保存到自定義的變量。第二個(gè)定時(shí)程序是主處理程序，根據(jù)變量值進(jìn)行各種判定。如果判定成功，直接執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作程序。第三個(gè)定時(shí)程序是數(shù)據(jù)記錄和顯示，用于屏幕界面的刷新顯示，數(shù)據(jù)的定時(shí)記錄和更新。