CN106910373A

CN106910373A - 一种适用于车路协同的车辆主动安全智能终端

Info

Publication number: CN106910373A
Application number: CN201510981512.5A
Authority: CN
Inventors: 郑洪江; 王会鲜; 原树宁
Original assignee: Shanghai Pateo Electronic Equipment Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shanghai Pateo Electronic Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2017-06-30

Abstract

本发明提供一种适用于车路协同的车辆主动安全智能终端。所述车辆主动安全智能终端包括：车辆信息采集模块，用于通过CAN总线采集本车的车辆行驶数据信息；DSRC数据收发模块，用于与车路协同系统通信，包括接收周边车辆的车辆行驶数据信息和/或广播所述本车的车辆行驶数据信息；GPS处理模块，用于获取车辆导航定位相关信息，车辆导航定位相关信息包括车辆位置；数据处理中心模块，与车辆信息采集模块、DSRC数据收发模块以及GPS处理模块直接相连，用于结合本车的车辆行驶数据信息以及周边车辆的车辆行驶数据信息、车辆导航定位信息进行分析，确定当前车辆安全状态。本发明能够提高车辆主动安全服务能力。

Description

一种适用于车路协同的车辆主动安全智能终端

技术领域

本发明涉及一种车辆技术领域，特别是涉及一种适用于车路协同的车辆主动安全智能终端。

背景技术

随着科技的进步，汽车的安全被细化，目前汽车安全分为主动安全、被动安全两种概念。为预防汽车发生事故，避免人员受到伤害而采取的安全设计，称为主动安全设计，包括ACC(巡航系统)、BSD(盲点检测系统)、ESP(电子稳定程序)等。它们的特点是提高汽车的行驶稳定性，尽力防止车祸发生。目前的车辆主动安全终端主要由视频图像处理及雷达检测得到车辆周边信息，进而判断车辆危险程度，给出危险警报以及避让、刹车等行为。例如ACC(巡航系统)采用雷达传感器，实时监测车辆与前面车辆(物体)的距离，进而提醒驾驶员注意保持车距。随着技术的发展，汽车主动安全越来越受到重视。

鉴于此，如何找到一种进一步提高车辆主动安全服务能力的解决方案就成了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，用于解决现有技术中的车辆主动安全服务能力有待进一步提高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端包括：车辆信息采集模块，用于通过CAN总线采集本车的车辆行驶数据信息；DSRC数据收发模块，用于与车路协同系统通信，包括接收周边车辆的车辆行驶数据信息和/或广播所述本车的车辆行驶数据信息；GPS处理模块，用于获取车辆导航定位相关信息，所述车辆导航定位相关信息包括车辆位置；数据处理中心模块，与车辆信息采集模块、DSRC数据收发模块以及GPS处理模块直接相连，用于结合所述本车的车辆行驶数据信息以及周边车辆的车辆行驶数据信息、车辆导航定位信息进行分析，确定当前车辆安全状态。

可选地，所述车辆行驶数据信息包括车辆的加速度、速度、刹车、转向灯中的任一种或组合。

可选地，所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端还包括车辆安全处理模块，与所述数据处理中心模块直接相连，用于当所述当前车辆安全状态为不安全时，主动针对所述车辆进行安全处理。

可选地，所述DSRC数据收发模块硬件上支持IEEE802.11p协议。

可选地，所述DSRC数据收发模块的上层协议包括IEEE1609协议栈。

可选地，所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端还与陀螺仪相连，用于获取陀螺仪的相关信息，根据所获取的陀螺仪的相关信息提高所述车辆导航定位信息的精度。

可选地，所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端还包括移动通信模块，所述移动通信模块用于通过移动通信网络与车载信息服务平台交互，获取车载服务信息；所述数据处理中心模块还与所述移动通信模块直接相连，用于结合所述车载服务信息进行分析，确定当前车辆安全状态。

可选地，所述移动通信模块采用4G技术或LTE技术。

可选地，所述数据处理中心模块采用符合车规级的嵌入式开发板。

可选地，所述DSRC数据收发模块通过miniPCI接口与所述数据处理中心模块相连。

可选地，所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端还包括车辆状态显示模块，与所述数据处理中心模块直接相连，用于显示所述当前车辆安全状态。

可选地，所述车辆状态显示模块采用LCD显示屏，通过VGA接口与所述数据处理中心模块直接相连。

如上所述，本发明的一种适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，具有以下有益效果：1，将DSRC设备与车载智能终端融合设计，有机的将路侧设备的信息以及远程服务平台融合起来，构建智能终端。终端融合了车辆总线信息，GPS定位信息、4G移动通信等模块，将车载信息服务与车辆主动安全统一为一体化的系统，从而进一步提高车辆主动安全服务能力。2，采用一主多从的模块化系统方案，GPS数据接收与处理、DSRC数据收发、数据显示模块通过相应接口与主处理器相连，每个功能模块在主处理器协调控制下单独运行，完成数据通信与交互。这种设计模式便于模块故障排查，有利于终端稳定性的提高。

附图说明

图1显示为本发明的一种适用于车路协同的车辆主动安全智能终端的一实施例的模块示意图。

图2显示为本发明的一种适用于车路协同的车辆主动安全智能终端的一实施例的硬件结构示意图。

元件标号说明

1 适用于车路协同的车辆主动安全智能终端

11 车辆信息采集模块

12 DSRC数据收发模

13 GPS处理模块

14 数据处理中心模块

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明提供一种适用于车路协同的车辆主动安全智能终端。所述车辆主动智能终端采用一主多从的模块化系统方案，将分别获取车辆总线信息，GPS定位信息、车路协同信息并对获取的信息进行综合分析判断当前车辆安全状态，从而提高了判断车辆安全状态的信息来源以及判断结果的精确度，大大提高了车辆的主动安全服务能力。所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端可以作为一种OBU(On board Unit，车载单元)。在一个实施例中，如图1所示，所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端1包括车辆信息采集模块11、DSRC数据收发模块12、GPS处理模块13以及数据处理中心模块14。其中：

车辆信息采集模块11用于通过CAN总线采集本车的车辆行驶数据信息。具体地，所述车辆行驶数据信息可以包括车辆的加速度、速度、刹车、转向灯中的任一种或组合。所述车辆行驶数据信息还可以包括通过雷达传感器实时监测获得的本车辆与前面车辆(物体)的距离、通过车外摄像头获得的影像信息等。CAN是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的简称，是ISO国际标准化的串行通信协议，在欧洲已是汽车网络的标准协议。CAN的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。在一个实施例中，所述车辆信息采集模块11通过各种传感器获取本车的车辆行驶数据信息，包括转向传感器(监测方向盘的转向角度)、车轮传感器(监测各个车轮的速度转动)、侧滑传感器(监测车体绕垂直轴线转动的状态)、横向加速度传感器(监测汽车转弯时的离心力)、雷达传感器(实时监测获得的本车辆与前面车辆的距离)等。

DSRC数据收发模块12用于与车路协同系统通信，包括接收周边车辆的车辆行驶数据信息和/或广播所述本车的车辆行驶数据信息。车路协同系统是基于无线通信、传感探测等技术进行车路信息获取，通过车车、车路信息交互和共享，并实现车辆和基础设施之间、车辆与车辆之间的智能协同与配合，达到优化利用系统资源、提高道路交通安全、缓解交通拥堵的目标。DSRC(Dedicated Short Range Communications，专用短程通信技术)是一种高效的无线通信技术，它可以实现在特定小区域内(通常为数十～数百米)对高速运动下的移动目标的识别和双向通信，例如车辆的“车-路”、“车-车”双向通信，实时传输图像、语音和数据信息，将车辆和道路有机连接。2004年，国际标准组织IEEE成立了车载通信环境下无线接入(WAVE)工作站，DSRC标准化的工作也转入IEEE 802.11p和IEEE 1609工作组进行。IEEE802.11p是对IEEE 802.11协议的进一步完善，主要规定了物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)标准。IEEE 1609系列标准主要规定了相应的高层协议。WAVE的物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)是基于IEEE 802.11p实现的，IEEE 802.11p是对IEEE 802.11a的修改，用来适应快速变化的车载环境。在PHY层，IEEE 802.11p主要修改了信道数、信道带宽等。7个10MHz带宽的信道专门用来克服极端的多径环境。数据传输速率为3～27Mbit/s。IEEE 802.11p的MAC部分规定了每个信道的功能以及对数据传输进行优先级控制。而且可以选择性的进行设备准入处理，允许通信设备间传输带有不同基本服务标示集(BSSIDs)的数据帧。WAVE/DSRC系统的上层是IEEE 1609系列标准，它包括IEEE 1609.1、IEEE 1609.2、IEEE 1609.3以及IEEE 1609.4。按照开放式系统互连(OSI)模型从底层到上层的顺序，下面将介绍每一个标准文档的用途。IEEE 1609.4对IEEE 802.11p MAC层提供了增强性的功能，用来支持多信道操作。IEEE 1609.3规定了OSI模型中逻辑链路控制(LLC)层、网络层和传输层的相关功能。在WAVE/DSRC系统中，它提供了针对车对车(V2V)和车对路(V2R)通信的定址和数据传输服务。IEEE 1609.2规定了安全消息的格式和他们的加密、解密过程。IEEE 1609.1定义了在资源管理者和远程设备间的远程管理应用，它被分类到OSI模型的应用层。在一个实施例中，所述DSRC数据收发模块12硬件上支持IEEE 802.11p协议。所述DSRC数据收发模块的上层协议包括IEEE 1609协议栈。

GPS处理模块13用于获取车辆导航定位相关信息，所述车辆导航定位相关信息包括车辆位置。GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。它可以为地球表面绝大部分地区(98％)提供准确的定位、测速和高精度的时间标准，可满足位于全球任何地方或近地空间的用户连续精确的确定三维位置、三维运动和时间的需要。在一个实施例中，所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端1还与陀螺仪相连，用于获取陀螺仪的相关信息，根据所获取的陀螺仪的相关信息提高所述车辆导航定位信息的精度。人们利用陀螺的力学性质所制成的各种功能的陀螺装置称为陀螺仪。车用陀螺仪采用的是音叉形振荡式陀螺仪即＂侧滑传感器＂，它属于微机械陀螺仪。

数据处理中心模块14与车辆信息采集模块11、DSRC数据收发模块12以及GPS处理模块13直接相连，用于结合所述本车的车辆行驶数据信息以及周边车辆的车辆行驶数据信息、车辆导航定位信息进行分析，确定当前车辆安全状态。在一个实施例中，数据处理中心模块14可以利用陀螺仪来判断车的转向，利用加速度传感器来判断车上下坡的状态，利用速度信号来计算车的行驶距离。三者结合，极大的减少了单靠GPS处理模块13获取的GPS信号不良产生的误差，从而提高的导航的精度。同时根据从DSRC数据收发模块12获取的周边车辆的车辆行驶数据信息，结合本车的车辆自身相连信息以及车辆位置以及车路协同系统发出的其他信息，精确确定当前车辆安全状态。所述数据处理中心模块14采用符合车规级的嵌入式开发板。所谓车规级是车用导航的规格级别，车规级至少符合以下标准：1、高性能处理器车规级MCU专门处理CAN总线信息及控制逻辑，保障系统可靠运行。2、高清音视频硬件解码音视频文件的解码，支持前后座声场及左右平衡位置调节。3、全兼容原车CAN总线协议及原车线束完美匹配原车协议，正常显示车辆行车电脑信息4、快速定位及精准导航支持加装陀螺仪功能，定位精度提高车线级别，配套所有类别的地图数据等。在一个实施例中，所述DSRC数据收发模块12通过miniPCI接口与所述数据处理中心模块14相连。

在一个实施例中，所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端1还包括车辆安全处理模块，与所述数据处理中心模块14直接相连，用于当所述当前车辆安全状态为不安全时，主动针对所述车辆进行安全处理。在一个实施例中，当数据处理中心模块14判断车辆存在过度转向或不足转向的车辆安全问题时，将控制ESP(电子稳定程序)迅速制动右前轮使其恢复附着力，产生一种相反的转矩而使汽车保持在原来的车道上，从而有效的防止了车辆行驶失控。

在一个实施例中，所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端1还包括移动通信模块，所述移动通信模块用于通过移动通信网络与车载信息服务平台交互，获取车载服务信息；所述数据处理中心模块14还与所述移动通信模块直接相连，用于结合所述车载服务信息进行分析，确定当前车辆安全状态。所述移动通信模块采用4G技术或LTE技术。4G技术是第四代通讯技术的简称。LTE是英文Long Term Evolution的缩写。LTE也被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。它改进并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。车载信息服务又叫定位互动服务，是基于车载GPS并使用车载电话与远程呼叫中心连通提供实时交流互动服务。所述数据处理中心模块14通过获取到的车载服务信息，能够更准确地判断当期车辆安全状态。

在一个实施例中，所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端1还包括车辆状态显示模块，与所述数据处理中心模块14直接相连，用于显示所述当前车辆安全状态。在一个实施例中个，所述车辆状态显示模块采用LCD显示屏(Liquid Crystal Display，液晶显示器)，通过VGA接口与所述数据处理中心模块直接相连。VGA(Video Graphics Array)是IBM在1987年随PS/2机一起推出的一种视频传输标准，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点。

在一个实施例中，如图2所示，所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端的硬件结构包括数据处理中心模块14，所述数据处理中心模块14采用了具有功耗低，稳定性良好等特点的符合车规级的Freescale I.MX6嵌入式开发板作为研发基础。该开发板采用ARM架构的Cortex A9处理器，主频1GHz，512MB DDR内存，Linux嵌入式操作系统，具有串口、USB接口、以太网接口、CAN接口、音频口、视频口、PCI口等，能够很好满足终端系统的设计需求。所述数据处理中心模块14通过CAN接口与车辆信息采集模块11相连，车辆信息采集模块11主要完成OBU内外各模块的连接，为数据可靠通信和交互提供保障。采用CAN(Controller Area Network)总线接口与车辆连接，通过CAN总线接口采集车辆加速度、速度、刹车、转向灯等动态信息。所述数据处理中心模块14通过VGA接口外接车辆状态显示模块相连，所述车辆状态显示模块采用了LCD显示屏，主要从开发板(数据处理中心模块14)上接收数据处理后的结果，处理后的结果以预警信息以图片的方式提供给驾驶者，直观、简便。所述数据处理中心模块14还直接与GPS处理模块13相连，GPS模块选取UBLOXLEA4S模块，模块包括基带与射频模块，外置天线，接收灵敏度高，定位实时精确。GPS模块主要完成GPS定位信号与同步时间的提取，对GPS信号进行解调和滤波处理，解算出GPS卫星的导航报文，获得车辆导航定位的位置、方向等数据。所述数据处理中心模块14(LMX6嵌入式开发板)与DSRC数据收发模块12相连，DSRC数据收发模块12选择Unex公司的DCMA-86P2模块，模块采用miniPCI接口，需要将开发板PCI接口转换为miniPCI接口。模块可工作于5.850～5.925GHz的频率范围内，支持IEEE 802.11p协议，传输速率达到13.5Mbps，DSRC数据收发模块12包含主控模块及射频模块。

为了实现上述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端1的功能，在Freescale开发板嵌入式硬件设计基础上进行系统软件设计，Linux系统提供串口、USB、PCI、CAN、LCD等设备驱动程序，降低了系统软件开发的难度，应用层程序通过调用标准接口对设备进行操作。硬件DSRC数据收发模块12实现了物理层与部分MAC层协议，驱动程序需要对PCI控制器进行设置，通过PCI接口配置DSRC模块，包括初始化、设置发送接收操作、中断处理等。上层协议由Linux内核实现，编写IEEE 1609协议栈，实现1609.4、1609.3、1609.2等协议。同时，Linux给应用层用户提供Socket API接口，用户由具体应用调用接口实现相应的应用，例如，可编写车辆防碰撞应用、车辆换道警示等车辆主动安全应用。由于Linux操作系统内核中已经存在的TCP/IP网络协议栈模块以及无线网卡的驱动程序。本实施例中，通过修改Atherosath5k驱动程序实现DCMA-86P2网卡的IEEE 802.11p协议规定的逻辑功能。GPS处理模块则采用已有的GPS驱动程序。对以下DSRC数据收发模块12进行单独开发：WSMP单元，实现IEEE 1609.3的路由层功能；LLC单元，整合WSMP和IPv6的数据报文；虚拟网卡层单元，实现IEEE 1609.4所的多信道协调控制；管理层的WME和MLME单元，为通信双方提供了数据传输通道，并完成WAVE协议栈的参数的设置与获取等功能。

综上所述，本发明的一种适用于车路协同的车辆主动安全智能终端采用一主多从的模块化系统方案，GPS数据接收与处理、DSRC数据收发、数据显示模块通过相应接口与主开发板相连，每个功能模块在主开发板协调控制下单独运行，完成数据通信与交互。这种设计模式便于模块故障排查，有利于终端稳定性的提高。同时，由于具备多个信息获取渠道，可以综合利用路侧设备的信息以及远程服务平台融合起来，将车载信息服务与车辆主动安全统一在一起处理，大大提高了车辆的主动安全服务能力。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，其特征在于，所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端包括：

车辆信息采集模块，用于通过CAN总线采集本车的车辆行驶数据信息；

DSRC数据收发模块，用于与车路协同系统通信，包括接收周边车辆发出的车辆行驶数据信息和/或广播所述本车的车辆行驶数据信息；

GPS处理模块，用于获取车辆导航定位相关信息，所述车辆导航定位相关信息包括车辆位置；

数据处理中心模块，与车辆信息采集模块、DSRC数据收发模块以及GPS处理模块直接相连，用于结合所述本车的车辆行驶数据信息以及周边车辆的车辆行驶数据信息、车辆导航定位信息进行分析，确定当前车辆安全状态。

2.根据权利要求1所述的适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，其特征在于：所述车辆行驶数据信息包括车辆的加速度、速度、刹车、转向灯中的任一种或组合。

3.根据权利要求1所述的适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，其特征在于：所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端还包括车辆安全处理模块，与所述数据处理中心模块直接相连，用于当所述当前车辆安全状态为不安全时，主动针对所述车辆进行安全处理。

4.根据权利要求1所述的适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，其特征在于：所述DSRC数据收发模块硬件上支持IEEE802.11p协议。

5.根据权利要求1所述的适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，其特征在于：所述DSRC数据收发模块的上层协议包括IEEE1609协议栈。

6.根据权利要求1所述的适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，其特征在于：所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端还与陀螺仪相连，用于获取陀螺仪的相关信息，根据所获取的陀螺仪的相关信息提高所述车辆导航定位信息的精度。

7.根据权利要求1所述的适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，其特征在于：所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端还包括移动通信模块，所述移动通信模块用于通过移动通信网络与车载信息服务平台交互，获取车载服务信息；所述数据处理中心模块还与所述移动通信模块直接相连，用于结合所述车载服务信息进行分析，确定当前车辆安全状。

8.根据权利要求1所述的适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，其特征在于：所述数据处理中心模块采用符合车规级的嵌入式开发板。

9.根据权利要求1所述的适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，其特征在于：所述DSRC数据收发模块通过miniPCI接口与所述数据处理中心模块相连。

10.根据权利要求1所述的适用于车路协同的车辆主动安全智能终端，其特征在于：所述适用于车路协同的车辆主动安全智能终端还包括车辆状态显示模块，与所述数据处理中心模块直接相连，用于显示所述当前车辆安全状态。