CN106347280A - 一种多功能汽车辅助驾驶系统及方法 - Google Patents

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Abstract

发明提供了一种多功能汽车辅助驾驶系统及方法，涉及汽车领域。其特征在于，所述系统包括：用于实时监测驾驶员是否饮酒的究竟监测系统、用于实时监测汽车内部有害气体是否超标的气体监测系统和用于检测汽车是否发生碰撞的碰撞检测系统；所述酒精监测系统、气体监测系统和碰撞检测系统分别信号连接于主控制器；所述主控制器用于根据各个系统发送过来的监测结果控制汽车的运行，它分别信号连接于显示装置和汽车机械控制部分；所述显示装置包括：显示监测结果的显示器和发出报警信号的语音报警装置。本发明具有功能多、智能化、监测结果准确和安全性高等优点。

Description

一种多功能汽车辅助驾驶系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别涉及一种多功能汽车辅助驾驶系统及方法。
背景技术
驾驶辅助系统是当前国际智能交通系统研究的重要内容，它是利用机器视觉和传感器技术实现对驾驶员周围环境状况实时通报，并在本车可能发生潜在危险时及时警示驾驶员采取有效措施，消除事故隐患。
智能车辆是利用传感器技术、信号处理技术、通讯技术、计算机技术等,辨识车辆所处的环境和状态,根据各传感器所得到的信息做出分析和判断,或者给司机发出劝告和报警信息,提请司机注意规避危 险;并能在紧急情况下,帮助司机操作车辆(即辅助驾驶),防止事故的发生。
早期智能车辆研究主要集中在如何采用各种传感器技术实现车辆全自动化无人驾驶,随着研究的深入,重点着眼于提高汽车的安全性、舒适性以及提供优良的人车交互界面,并努力向 市场推广智能车辆相关技术的应用。 1998年美国运输部认为日益严重的交通事故是最迫切需要解决的问题,开始组织实施智能车辆先导IVI(IntelligentVehicleInitiative)计划。该计划的基本宗旨和目标是预防交通事故及其引起的人员伤亡,提高安全性,并以人为因素为基础,防止驾驶员精神分散,
安全辅助驾驶技术主要目的是提高汽车行驶的安全性,通过安装在车辆及道路上的各种传感器掌握本车、道路以及周围车辆的状况等信息,为驾驶员提供劝告或预警信号,并在一定的条件下能对车辆实施控制。从近几年的国际智能车辆和智能交通会议看,安全辅助驾驶技术的研究主要包括以下几个部分:车辆偏离预警与保持、车辆周围障碍物检测、驾驶员状态检测、车辆运动控制与通讯等。下面分别介绍一下这些技术的主要内容及研究现状。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种基于ZigBee技术的辅助驾驶系统及方法，本发明具有功能多、智能化、监测结果准确和安全性高等优点。
本发明采用的技术方案如下：
一种多功能汽车辅助驾驶系统，其特征在于，所述系统包括：用于实时监测驾驶员是否饮酒的究竟监测系统、用于实时监测汽车内部有害气体是否超标的气体监测系统和用于检测汽车是否发生碰撞的碰撞检测系统；所述酒精监测系统、气体监测系统和碰撞检测系统分别信号连接于主控制器；所述主控制器用于根据各个系统发送过来的监测结果控制汽车的运行，它分别信号连接于显示装置和汽车机械控制部分；所述显示装置包括：显示监测结果的显示器和发出报警信号的语音报警装置。
所述酒精监测系统包括：用于采集驾驶员周围空气中酒精浓度数据的半导体酒精传感器；所述半导体酒精传感器信号连接于用于根据采集到的酒精浓度数据计算得出驾驶员体内酒精含量的数据处理器；所述数据处理器信号连接于主控制器。
所述气体监测系统包括：用于监测汽车内部一氧化碳浓度的一氧化碳传感器、用于监测汽车内部二氧化碳浓度的二氧化碳传感器和用于监测汽车内部氧气浓度的氧气传感器；所述一氧化碳传感器、二氧化碳传感器和氧气传感器分别信号连接于判断器，所述判断器用于根据各个传感器获取的数据信息计算得出汽车内部氧气浓度、一氧化碳浓度和二氧化碳浓度，将计算得出的结果发送至主控制器。
所述碰撞检测系统包括：用于获取汽车水平加速度的水平加速度传感器、用于获取汽车垂直加速度的垂直加速度传感器、用于获取汽车水平速度的水平速度传感器、用于获取汽车垂直速度的垂直速度传感器和压力传感器；所述水平加速度传感器、垂直加速度传感器、水平速度传感器、垂直速度传感器和压力传感器分别信号连接于判别器；所述判别器，用于根据各个传感器发送过来的数据信息，判断是否应该打开安全气囊，判断结果发送至主控制器。
一种多功能汽车辅助驾驶系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统启动，系统初始化；
步骤2：驾驶员启动汽车时，气体监测系统开始检测汽车内的气体浓度，将检测到汽车内的气体浓度发送给主控制器；
步骤3：主控制器根据接收到的浓度数据，判断汽车内的各项气体浓度是否满足设定的阈值，若满足，则将检测结果发送到显示装置进行显示；若不满足，则出发控制命令到显示装置中的语音报警装置发出报警信号；
步骤4：酒精监测系统开始监测驾驶员位置附近的酒精浓度，主控制器根据监测的酒精浓度，判断是否满足设定的阈值，若满足，则只将检测结果发送到显示装置进行显示；如不满足，则发出控制命令到汽车机械控制部分，禁止汽车启动，同时发送控制命令到显示装置中的语音报警装置发出报警信号；
步骤5：汽车行进过程中，碰撞检测系统实时检测汽车是否发生碰撞，以及碰撞的程度是否需要打开安全气囊，将判断结构实时发送给主控制器；主控制器根据接收到的判断结果，发送控制命令到汽车机械控制部分，控制汽车安全气囊打开。
所述数据处理器根据半导体酒精传感器计算得出驾驶员体内酒精浓度的方法为：半导体酒精传感器获取的驾驶员身边的酒精含量为：；将该酒精含量归一化为每1ml空气中的酒精浓度含量为： ；根据如下公式得出驾驶员体内的酒精浓度含量为：；其中r为矫正值，根据汽车内外的温度得出。
所述判别器根据各个传感器发送过来的数据信息判断是否发生碰撞的方法包括以下步骤：
步骤1：获取汽车碰撞时的水平加速度 、垂直加速度；
步骤2：对 采用以下公式进行处理：
；其中，为当前时间点、为采样点数，为采样频率；
步骤3：将水平减速度和垂直加速度采用如下公式进行合成叠加：
；其中为双向合成积分量； 为合成因数，表征两个方向加速度在合成算法中的权重。
步骤4：获取汽车碰撞时的水平方向速度和垂直方向速度的合成向量参数为 ，设定函数,将该函数和上述S(n,k，ρ)相乘，得到：
;
步骤5：设定
其中参数C表征是否监测到有人；
步骤6：设定气囊的弹出概率为：，从而可以得出
计算p(w1)和p(w2)的后验概率，；
基于最小错误率的贝叶斯决策规则为：如果 >，则把归类于弹出状态，反之若 >，则把x归类于不弹出状态。
采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：
1、功能多：本发明的汽车辅助驾驶系统，同时具备酒精浓度监测、汽车内气体浓度监测和碰撞检测功能，功能多样，大大提升了系统的实用性；同时，由于对汽车安全的多个方面都进行了监测，对汽车驾驶的安全性也有很高的提升。
2、智能化：本发明的汽车辅助驾驶系统，各个系统根据获取的数据信息自动判断当前状况，将判断结果发送给主控制器，主控制器直接根据判断结果控制汽车的运行，整个过程智能化程度非常高。
采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：
1、功能多：本发明的汽车辅助驾驶系统，同时具备酒精浓度监测、汽车内气体浓度监测和碰撞检测功能，功能多样，大大提升了系统的实用性；同时，由于对汽车安全的多个方面都进行了监测，对汽车驾驶的安全性也有很高的提升。
2、智能化：本发明的汽车辅助驾驶系统，各个系统根据获取的数据信息自动判断当前状况，将判断结果发送给主控制器，主控制器直接根据判断结果控制汽车的运行，整个过程智能化程度非常高。
3、监测结果准确：本发明的汽车辅助驾驶系统，对于酒精浓度的监测，在监测过程中进行了温度的补偿，保证了在不同环境状况下，酒精浓度监测的准确性。同时本发明的汽车碰撞检测系统，除了针对加速度数据信息进行监测以外，还对速度信息进行了监测，综合处理，使得安全气囊不会在一些没有必要的情况下弹出。
4、安全性高：本发明的汽车辅助驾驶系统，在汽车发生碰撞时，能够迅速的作出反应，弹出安全气囊，保证驾驶员的安全。
附图说明
图1是本发明的一种多功能汽车辅助驾驶系统及方法的系统结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明实施例1中提供了一种多功能汽车辅助驾驶系统，系统结构如图1所示：
一种多功能汽车辅助驾驶系统，其特征在于，所述系统包括：用于实时监测驾驶员是否饮酒的究竟监测系统、用于实时监测汽车内部有害气体是否超标的气体监测系统和用于检测汽车是否发生碰撞的碰撞检测系统；所述酒精监测系统、气体监测系统和碰撞检测系统分别信号连接于主控制器；所述主控制器用于根据各个系统发送过来的监测结果控制汽车的运行，它分别信号连接于显示装置和汽车机械控制部分；所述显示装置包括：显示监测结果的显示器和发出报警信号的语音报警装置。
所述酒精监测系统包括：用于采集驾驶员周围空气中酒精浓度数据的半导体酒精传感器；所述半导体酒精传感器信号连接于用于根据采集到的酒精浓度数据计算得出驾驶员体内酒精含量的数据处理器；所述数据处理器信号连接于主控制器。
所述气体监测系统包括：用于监测汽车内部一氧化碳浓度的一氧化碳传感器、用于监测汽车内部二氧化碳浓度的二氧化碳传感器和用于监测汽车内部氧气浓度的氧气传感器；所述一氧化碳传感器、二氧化碳传感器和氧气传感器分别信号连接于判断器，所述判断器用于根据各个传感器获取的数据信息计算得出汽车内部氧气浓度、一氧化碳浓度和二氧化碳浓度，将计算得出的结果发送至主控制器。
所述碰撞检测系统包括：用于获取汽车水平加速度的水平加速度传感器、用于获取汽车垂直加速度的垂直加速度传感器、用于获取汽车水平速度的水平速度传感器、用于获取汽车垂直速度的垂直速度传感器和压力传感器；所述水平加速度传感器、垂直加速度传感器、水平速度传感器、垂直速度传感器和压力传感器分别信号连接于判别器；所述判别器，用于根据各个传感器发送过来的数据信息，判断是否应该打开安全气囊，判断结果发送至主控制器。
本发明实施例2中提供了一种多功能汽车辅助驾驶系统的方法，
一种多功能汽车辅助驾驶系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统启动，系统初始化；
步骤2：驾驶员启动汽车时，气体监测系统开始检测汽车内的气体浓度，将检测到汽车内的气体浓度发送给主控制器；
步骤3：主控制器根据接收到的浓度数据，判断汽车内的各项气体浓度是否满足设定的阈值，若满足，则将检测结果发送到显示装置进行显示；若不满足，则出发控制命令到显示装置中的语音报警装置发出报警信号；
步骤4：酒精监测系统开始监测驾驶员位置附近的酒精浓度，主控制器根据监测的酒精浓度，判断是否满足设定的阈值，若满足，则只将检测结果发送到显示装置进行显示；如不满足，则发出控制命令到汽车机械控制部分，禁止汽车启动，同时发送控制命令到显示装置中的语音报警装置发出报警信号；
步骤5：汽车行进过程中，碰撞检测系统实时检测汽车是否发生碰撞，以及碰撞的程度是否需要打开安全气囊，将判断结构实时发送给主控制器；主控制器根据接收到的判断结果，发送控制命令到汽车机械控制部分，控制汽车安全气囊打开。
所述数据处理器根据半导体酒精传感器计算得出驾驶员体内酒精浓度的方法为：半导体酒精传感器获取的驾驶员身边的酒精含量为： ；将该酒精含量归一化为每1ml空气中的酒精浓度含量为： ；根据如下公式得出驾驶员体内的酒精浓度含量为：；其中r为矫正值，根据汽车内外的温度得出。
所述判别器根据各个传感器发送过来的数据信息判断是否发生碰撞的方法包括以下步骤：
步骤1：获取汽车碰撞时的水平加速度 、垂直加速度；
步骤2：对 采用以下公式进行处理：
；其中，为当前时间点、为采样点数，为采样频率；
步骤3：将水平减速度和垂直加速度采用如下公式进行合成叠加：
；其中为双向合成积分量； 为合成因数，表征两个方向加速度在合成算法中的权重。
步骤4：获取汽车碰撞时的水平方向速度和垂直方向速度的合成向量参数为 ，设定函数,将该函数和上述S(n,k，ρ)相乘，得到：
;
步骤5：设定
其中参数C表征是否监测到有人；
步骤6：设定气囊的弹出概率为： ，从而可以得出
计算p(w1)和p(w2)的后验概率，；
基于最小错误率的贝叶斯决策规则为：如果>，则把 归类于弹出状态，反之若 >，则把x归类于不弹出状态。
本发明实施例3中提供了一种多功能汽车辅助驾驶系统及方法，系统结构如图1所示：
一种多功能汽车辅助驾驶系统，其特征在于，所述系统包括：用于实时监测驾驶员是否饮酒的究竟监测系统、用于实时监测汽车内部有害气体是否超标的气体监测系统和用于检测汽车是否发生碰撞的碰撞检测系统；所述酒精监测系统、气体监测系统和碰撞检测系统分别信号连接于主控制器；所述主控制器用于根据各个系统发送过来的监测结果控制汽车的运行，它分别信号连接于显示装置和汽车机械控制部分；所述显示装置包括：显示监测结果的显示器和发出报警信号的语音报警装置。
所述酒精监测系统包括：用于采集驾驶员周围空气中酒精浓度数据的半导体酒精传感器；所述半导体酒精传感器信号连接于用于根据采集到的酒精浓度数据计算得出驾驶员体内酒精含量的数据处理器；所述数据处理器信号连接于主控制器。
所述气体监测系统包括：用于监测汽车内部一氧化碳浓度的一氧化碳传感器、用于监测汽车内部二氧化碳浓度的二氧化碳传感器和用于监测汽车内部氧气浓度的氧气传感器；所述一氧化碳传感器、二氧化碳传感器和氧气传感器分别信号连接于判断器，所述判断器用于根据各个传感器获取的数据信息计算得出汽车内部氧气浓度、一氧化碳浓度和二氧化碳浓度，将计算得出的结果发送至主控制器。
所述碰撞检测系统包括：用于获取汽车水平加速度的水平加速度传感器、用于获取汽车垂直加速度的垂直加速度传感器、用于获取汽车水平速度的水平速度传感器、用于获取汽车垂直速度的垂直速度传感器和压力传感器；所述水平加速度传感器、垂直加速度传感器、水平速度传感器、垂直速度传感器和压力传感器分别信号连接于判别器；所述判别器，用于根据各个传感器发送过来的数据信息，判断是否应该打开安全气囊，判断结果发送至主控制器。
一种多功能汽车辅助驾驶系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统启动，系统初始化；
步骤2：驾驶员启动汽车时，气体监测系统开始检测汽车内的气体浓度，将检测到汽车内的气体浓度发送给主控制器；
步骤3：主控制器根据接收到的浓度数据，判断汽车内的各项气体浓度是否满足设定的阈值，若满足，则将检测结果发送到显示装置进行显示；若不满足，则出发控制命令到显示装置中的语音报警装置发出报警信号；
步骤4：酒精监测系统开始监测驾驶员位置附近的酒精浓度，主控制器根据监测的酒精浓度，判断是否满足设定的阈值，若满足，则只将检测结果发送到显示装置进行显示；如不满足，则发出控制命令到汽车机械控制部分，禁止汽车启动，同时发送控制命令到显示装置中的语音报警装置发出报警信号；
步骤5：汽车行进过程中，碰撞检测系统实时检测汽车是否发生碰撞，以及碰撞的程度是否需要打开安全气囊，将判断结构实时发送给主控制器；主控制器根据接收到的判断结果，发送控制命令到汽车机械控制部分，控制汽车安全气囊打开。
所述数据处理器根据半导体酒精传感器计算得出驾驶员体内酒精浓度的方法为：半导体酒精传感器获取的驾驶员身边的酒精含量为： ；将该酒精含量归一化为每1ml空气中的酒精浓度含量为： ；根据如下公式得出驾驶员体内的酒精浓度含量为：；其中r为矫正值，根据汽车内外的温度得出。
所述判别器根据各个传感器发送过来的数据信息判断是否发生碰撞的方法包括以下步骤：
步骤1：获取汽车碰撞时的水平加速度 、垂直加速度；
步骤2：对 采用以下公式进行处理：
；其中，为当前时间点、为采样点数，为采样频率；
步骤3：将水平减速度和垂直加速度采用如下公式进行合成叠加：
；其中为双向合成积分量； 为合成因数，表征两个方向加速度在合成算法中的权重。
步骤4：获取汽车碰撞时的水平方向速度和垂直方向速度的合成向量参数为 ，设定函数,将该函数和上述S(n,k，ρ)相乘，得到：
;
步骤5：设定
其中参数C表征是否监测到有人；
步骤6：设定气囊的弹出概率为： ，从而可以得出
计算p(w1)和p(w2)的后验概率，；
基于最小错误率的贝叶斯决策规则为：如果>，则把归类于弹出状态，反之若 >，则把x归类于不弹出状态。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种多功能汽车辅助驾驶系统，其特征在于，所述系统包括：用于实时监测驾驶员是否饮酒的究竟监测系统、用于实时监测汽车内部有害气体是否超标的气体监测系统和用于检测汽车是否发生碰撞的碰撞检测系统；所述酒精监测系统、气体监测系统和碰撞检测系统分别信号连接于主控制器；所述主控制器用于根据各个系统发送过来的监测结果控制汽车的运行，它分别信号连接于显示装置和汽车机械控制部分；所述显示装置包括：显示监测结果的显示器和发出报警信号的语音报警装置。
2.如权利要去1所述的多功能汽车辅助驾驶系统，其特征在于，所述酒精监测系统包括：用于采集驾驶员周围空气中酒精浓度数据的半导体酒精传感器；所述半导体酒精传感器信号连接于用于根据采集到的酒精浓度数据计算得出驾驶员体内酒精含量的数据处理器；所述数据处理器信号连接于主控制器。
3.如权利要求1或2所述的多功能汽车辅助驾驶系统，其特征在于，所述气体监测系统包括：用于监测汽车内部一氧化碳浓度的一氧化碳传感器、用于监测汽车内部二氧化碳浓度的二氧化碳传感器和用于监测汽车内部氧气浓度的氧气传感器；所述一氧化碳传感器、二氧化碳传感器和氧气传感器分别信号连接于判断器，所述判断器用于根据各个传感器获取的数据信息计算得出汽车内部氧气浓度、一氧化碳浓度和二氧化碳浓度，将计算得出的结果发送至主控制器。
4.如权利要求3所述的多功能汽车辅助驾驶系统，其特征在于，所述碰撞检测系统包括：用于获取汽车水平加速度的水平加速度传感器、用于获取汽车垂直加速度的垂直加速度传感器、用于获取汽车水平速度的水平速度传感器、用于获取汽车垂直速度的垂直速度传感器和压力传感器；所述水平加速度传感器、垂直加速度传感器、水平速度传感器、垂直速度传感器和压力传感器分别信号连接于判别器；所述判别器，用于根据各个传感器发送过来的数据信息，判断是否应该打开安全气囊，判断结果发送至主控制器。
5.一种基于权利要求1至5之一所述的多功能汽车辅助驾驶系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：系统启动，系统初始化；
步骤2：驾驶员启动汽车时，气体监测系统开始检测汽车内的气体浓度，将检测到汽车内的气体浓度发送给主控制器；
步骤3：主控制器根据接收到的浓度数据，判断汽车内的各项气体浓度是否满足设定的阈值，若满足，则将检测结果发送到显示装置进行显示；若不满足，则出发控制命令到显示装置中的语音报警装置发出报警信号；
步骤4：酒精监测系统开始监测驾驶员位置附近的酒精浓度，主控制器根据监测的酒精浓度，判断是否满足设定的阈值，若满足，则只将检测结果发送到显示装置进行显示；如不满足，则发出控制命令到汽车机械控制部分，禁止汽车启动，同时发送控制命令到显示装置中的语音报警装置发出报警信号；
步骤5：汽车行进过程中，碰撞检测系统实时检测汽车是否发生碰撞，以及碰撞的程度是否需要打开安全气囊，将判断结构实时发送给主控制器；主控制器根据接收到的判断结果，发送控制命令到汽车机械控制部分，控制汽车安全气囊打开。
6.如权利要求5所述的多功能汽车辅助驾驶系统的方法，其特征在于，所述数据处理器根据半导体酒精传感器计算得出驾驶员体内酒精浓度的方法为：半导体酒精传感器获取的驾驶员身边的酒精含量为：；将该酒精含量归一化为每1ml空气中的酒精浓度含量为：；根据如下公式得出驾驶员体内的酒精浓度含量为：；其中r为矫正值，根据汽车内外的温度得出。
7.如权利要求5所述的多功能汽车辅助驾驶系统的方法，其特征在于，所述判别器根据各个传感器发送过来的数据信息判断是否发生碰撞的方法包括以下步骤：
步骤1：获取汽车碰撞时的水平加速度、垂直加速度；
步骤2：对采用以下公式进行处理：
；其中，为当前时间点、为采样点数，为采样频率；
步骤3：将水平减速度和垂直加速度采用如下公式进行合成叠加：
；其中为双向合成积分量；为合成因数，表征两个方向加速度在合成算法中的权重；
步骤4：获取汽车碰撞时的水平方向速度和垂直方向速度的合成向量参数为，设定函数,将该函数和上述S(n,k，ρ)相乘，得到：
;
步骤5：设定
其中参数C表征是否监测到有人；
步骤6：设定气囊的弹出概率为：，从而可以得出
计算p(w1)和p(w2)的后验概率，；
基于最小错误率的贝叶斯决策规则为：如果> ，则把归类于弹出状态，反之若> ，则把x归类于不弹出状态。
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