CN107200023A - 一种基于物联网的汽车驾驶行为采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于物联网的汽车驾驶行为采集系统，所述采集系统用于与汽车的OBD接口连接，采集驾驶员的指纹信息、道路违规信息以及汽车状态信息；所述采集系统包括：指纹采集模块，用于采集驾驶员的指纹信息；道路违规采集模块，用于采集道路违规信息；汽车状态采集模块，用于采集汽车行驶的状态信息；所述指纹采集模块、道路违规采集模块和汽车状态采集模块均通过CAN总线与汽车中央处理器连接。克服了现有技术中传统的采集方法带来的误差偏大，结果不准确的缺陷，设计的采集模块和判断模块会使得测量误差小，结果准确，并且是为了从根本意义上去纠正驾驶员的违规、违法等陋习，在自我约束的前提下，制定相应的强制硬件措施。

Description

一种基于物联网的汽车驾驶行为采集系统

技术领域

本发明涉及物联网领域，具体涉及一种基于物联网的汽车驾驶行为采集系统。

背景技术

为了准确判断司机是否存在急加速或急减速这类不利于安全或燃油经济性的驾驶行为，需要对司机的驾驶行为进行监控和管理，驾驶行为一般通过采集车辆行驶数据分析驾驶员的驾车技术是根据采集到的车辆驾驶数据分析驾驶员的驾车技术。

因此单纯只计算加速度来判断司机的驾驶行为，会导致误差偏大，结果不准确。采用传统的采集方法无法适应复杂的路况及不同的车型。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种基于物联网的汽车驾驶行为采集系统，改变了传统技术中的采集方法和判断方法，使得测量误差小，结果准确。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于物联网的汽车驾驶行为采集系统，其改进之处在于，所述采集系统用于与汽车的OBD接口连接，采集驾驶员的指纹信息、道路违规信息以及汽车状态信息；

所述采集系统包括：

指纹采集模块，用于采集驾驶员的指纹信息；

道路违规采集模块，用于采集道路违规信息；

汽车状态采集模块，用于采集汽车行驶的状态信息；

所述指纹采集模块、道路违规采集模块和汽车状态采集模块均通过CAN总线与汽车中央处理器连接。

进一步地，所述汽车状态采集模块包括：

微波雷达测距模块，用于采集同车道内汽车分别与前车的距离和后车的距离；

红外激光扫描模块，用于采集汽车与左前侧和左右后侧车辆的距离和左右方向；

车辆运动状态采集模块，用于汽车的速度、加速度、航向和未知参数；

制动踏板行程测量模块，用于采集驾驶员踩踏制动踏板的轻重程度；

方向盘转角测试模块，用于采集汽车方向盘的转向和转角；

车道识别模块，用于采集汽车前方道路中车道位置和车道方向。

进一步地，所述采集模块，还包括：

驾驶员眼睛运动测量模块，用于采集驾驶员的眼睛位置、主视方向、主食目标和眨眼频率；

环境监测模块，用于采集汽车前、后、左、右四个方向的环境图像；

所述驾驶员眼睛运动测量模块和环境监测模块通过网线与汽车中央处理器连接。

进一步地，所述驾驶员眼睛运动测量模块包括眼动仪以及与眼动仪连接的以太网通信单元。

进一步地，所述环境监测模块包括以太网交换机，以及分别与以太网交换机连接的前视、后视、左视、右视数字摄像机。

进一步地，所述微波雷达测距模块包括依次串联的两个微波雷达测距传感器、具有两路输入的第一电压放大A/D转换电路、第一单片机和第一CAN通信单元。

进一步地，所述红外激光扫描模块包括依次串联的两个红外激光扫描传感器、具有四路输入的第二电压放大A/D转换电路、第二单片机和第二 CAN通信单元。

进一步地，所述制动踏板行程测量模块包括依次串联的制动踏板行程测量传感器、具有四路输入的第三电压放大A/D转换电路、第三单片机和第三CAN通信单元。

进一步地，所述方向盘转角测量模块包括依次串联的方向盘转角传感器、第四单片机和第四CAN通信单元。

进一步地，所述车辆运动状态采集模块包括依次串联的GPS接收机、第五单片机和第五CAN通信单元；

所述车道识别模块包括依次串联的车道识别摄像机、DSP图像处理装置和第六CAN通信单元。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案达到的有益效果是：

搭建基于物联网的汽车驾驶行为采集系统，克服了现有技术中传统的采集方法带来的误差偏大，结果不准确的缺陷，设计的采集模块和判断模块会使得测量误差小，结果准确，并且是为了从根本意义上去纠正驾驶员的违规、违法等陋习，在自我约束的前提下，制定相应的强制硬件措施。此系统为未来汽车自动化驾驶后必要的监控及监管手段，所以涉及的部门和范围比较广泛，可以说是一次汽车和道路监管的革命，特别是道路监管权力部门与其他政府部门的通力合作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是基于物联网的汽车驾驶行为采集系统的结构图；

图2是基于物联网的汽车驾驶行为纠正系统的结构图；

图3是汽车中央处理器与监控中心的连接示意图；

图4是微波雷达测距模块的连接示意图；

图5是红外激光扫描模块的连接示意图；

图6是制动踏板行程测量模块的连接示意图；

图7是方向盘转角测量模块的连接氺意图；

图8是车辆运动状态测量模块的连接示意图；

图9是车道识别模块的连接示意图；

图10是驾驶员眼睛运动测量模块的连接示意图；

图11是环境监测模块的连接示意图。

图中1-指纹采集模块；2-道路违规采集模块；3-汽车状态采集模块；4-CAN总线；5-驾驶员眼睛运动测量模块；6-环境监测模块；7-汽车中央处理器；8-网线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例一、

基于物联网的汽车驾驶行为采集系统的结构图如图1所示，包括：

所述采集系统用于与汽车的OBD接口连接，采集驾驶员的指纹信息、道路违规信息以及汽车状态信息；

所述采集系统包括：

指纹采集模块1，用于采集驾驶员的指纹信息；

道路违规采集模块2，用于采集道路违规信息；

汽车状态采集模块3，用于采集汽车行驶的状态信息；

所述指纹采集模块1、道路违规采集模块2和汽车状态采集模块3均通过CAN总线4与汽车中央处理器7连接。

上述实施例中，所述汽车状态采集模块3包括：

微波雷达测距模块，用于采集同车道内汽车分别与前车的距离和后车的距离；

红外激光扫描模块，用于采集汽车与左前侧和左右后侧车辆的距离和左右方向；

车辆运动状态采集模块，用于汽车的速度、加速度、航向和未知参数；

制动踏板行程测量模块，用于采集驾驶员踩踏制动踏板的轻重程度；

方向盘转角测试模块，用于采集汽车方向盘的转向和转角；

车道识别模块，用于采集汽车前方道路中车道位置和车道方向。

进一步地，所述采集模块，还包括：

驾驶员眼睛运动测量模块5，用于采集驾驶员的眼睛位置、主视方向、主食目标和眨眼频率；

环境监测模块6，用于采集汽车前、后、左、右四个方向的环境图像；

所述驾驶员眼睛运动测量模块5和环境监测模块6通过网线8与汽车中央处理器7连接。

基于物联网的汽车驾驶行为纠正系统，其结构图如图2所示，包括：

采集系统，用于与汽车的OBD接口连接，采集驾驶员的指纹信息、道路违规信息以及汽车状态信息；

计算模块，用于接收采集系统所采集的信息，获得比对数据，并建立比对矩阵；

判断模块，分别与采集系统和计算模块连接，用于接收采集系统采集的汽车状态信息，与计算模块中的比对矩阵进行比对，判断驾驶行为；

还包括：

信号传输模块，与判断模块连接，用于接收判断模块发出的不良驾驶行为 信息，并将不良驾驶行为信息发送至监控中心；

监控中心，用于接收信号传输模块发出的不良驾驶行为信息，并进行记录；

GPS定位模块，用于定位及检测汽车的行驶轨迹。

参考图4，微波雷达测距模块包括依次串联的两个微波雷达测距传感器、具有两路输入的第一电压放大A/D转换电路、第一单片机和第一CAN通信单元。两个微波雷达测距传感器分别安装在汽车的前、后保险扛中间，分别测量同车道汽车分别与前车和后车的距离，微波雷达测距传感器传回的信号为微弱的电压信号，将其输出的电压信号接入到第一电压放大A/D转换电路，第一电压放大A/D转换电路将输入信号放大到0-5V的范围内，并经过A/D转换变成数字电压信号，输入笫一单片机。第一单片机采集该数据电压信号，并根椐数据电压信号与所测距离之间的对应关系，计算得到汽车与前车距离，及其与后车的距离。第一单片机将上述距离数据发送到第一CAN通信单元，第一CAN通信单元通过CAN总线向汽车中央处理器发送上述数据。

參考图5，红外激光扫描模块主要包括依次串联的两个红外激光扫描传感器、具有四路输入的第一电放大A/D转换电路、第二单片机、第二CAN通信单元。两个红外激光扫描传感器分别安装在汽车的前、后保险杆的左侧，分别测量汽车与其左前侧和左后侧车辆的距离和相对方向。红外激光扫描传感器返回的信号为代表距离和方向的两路微弱的电压信号，将该两路输出的电压信号接入到第二电压放人A/D转换电路的两路输入口，第二电压放人A/D转换电路将分别将两路输入信号放大到0-5V的范内，并经过A/D转换分别变成数字电压信号，并输入第二单片机。第二单片机采染上述两路数字电压信号,并根据代表距离的数字电IE信号与所测距离之间的对应关系,代表方向的数字电ffi信号与所测方向之间的对应关系，分别计算得到汽车与左前侧车辆的距离和方向，及其与左后侧车辆的距离和力向。第二单片机将上述距离数据和方向发送到第二CAN通信单元，第二CAN通过CAN总线向汽车中央处理器发送上述数据。

参考图6，制动踏板行程测量模块包栝依次串联的制动踏板行程测量传感器、第三,单片机和第二CAN通信单元。制动踏板行程测虽传感器与汽车制动 踏板连接，测请制动踏板的行程，即采集驾驶员踩踏制动踏板的轻重程度，制动踏板传感器输出的数字信号直接接入到第三单片机，第三单片机根据该行程传感器的输入信号与制动行程之间的对对应关系进行计算，得到该时刻的制动踏板的行程数据。第三单片机将制动踏板的行程数据发送到第三CAN通信单元，第三CAN通信单元通过CAN总线将制动踏板的行程数据向汽车中央处理器发送。

参考图7，方向盘转角测试模块包括依次串联的方向盘转角传感器、第四单片机和第四CAN通信笮元。方向盘转角传感器安装在方向盘下面的转向柱上，用于釆集汽车方肉盘的转向和转角；将该方向盘转角传感器固定在转向柱上以后，与方向盘连接为一体，方向盘转角传感器转动的转向和转角与方问盎的转向和转角完全一样。方向盘转角和传感器检测的汽车的转角和转角信号均为数字信号，并直接输入第四单片机，第四单片机根据方、向盘转角传感器输出的转向和转角信号与方向盘的实际转向和转角之间的换箅公式进行计算,实时采集方向盘的转角及转向数据。第四单片机将方向谠的转角及转向数据发送到笫四CAN通信兀，第四CAN通信笮元通过CAN总线向汽车中央处理器发送上述转角及转向数据。

参考图8，车辆运动状态测量模块包括依次串联的GPS接收机、第五单片机和第五CAN通信单元。将GPS接收机固定在汽车内，实时测量汽车的速度、加速度、航向和位置参数，GPS接收机将上述测星数据接入到第五单片机,第五单片机对CPS接收机输出的数据进行校验后，发送到第五CAN通信单元，第五CAN通信单元通过CAN总线向汽车中央处理器发送上述数据。

参考图9，车道识别模块包括依次串联的车道识别摄像机、DSP图像处装置和第六CAN通信单元，用于釆集汽车前方道路中车道位置和车道方向。车道识别摄像机安装在汽车内珩视镜的背面，汽车运行过程中，车道识别摄像机不断的采集汽车的前方道路图像，并实时输入到DSP图像处理装罝中，DSP图像处理装置对前方迸路图像进行髙速处理,经过识别之后得到车遒位晋和车遒方向。DSP阌像处理装置得到的车道位晋、车道方向数据发送到第六CAN通 信单元，第六CAN通信申.元将上述数据通过CAN总线向汽车中央处理器发送。

参考图10，驾驶员眼睛运动测量模块包括眼动仪以及将眼动仪连接到交换机的以太网通信单元，眼动仪安装在驾驶员正前方的仪表盘上，用于釆集驾驶员的眼睛位罝、注视方向、注视目标、眨眼频率，其中，眼动仪的两台红外摄像机对准驾驶员头部区域安装。试验车运行过程中，眼动仪通过两台红外摄像机实时的采集驾驶员眼晴的图像，并对驾驶员服睛的图像进行实时分桁处理得到涔驶员眼睛的位置，注视方向，注视目标，眨眼频率参数，然后将这些数据通过以太网通信单元发送到汽车中央处理器中。

参考图11，环境监测模块包括以太网络交换机，以及分别连接以太网交换机的前视、后视、左视、右视数字摄像机，分別采集汽车前、后、左、右四个方向的环境图像。前视、后视、左视、右视数宇摄像机将釆集的汽车的前、后、左、右四个方向的环境图像，通过以太网交换机直接输入到汽车中央处理器中。

实施例二、

本发明还提供一种基于物联网的汽车驾驶行为采集系统的实现方法，汽车中央处理器与监控中心的连接示意图如图3所示，主要包括：

一、通过汽车内嵌的中央处理器(行车电脑)，记录相关信息主要为：

1、驾驶人的基本信息：是否有驾驶证、驾驶证是否在有效期、驾驶证状态是否正常等-------通过指纹识别实现。

2、驾驶人状态：有无饮酒、有无疲劳驾驶、有无违规接打电话等。

3、驾驶中的行为记录并语音提醒或强制干预：有无长期占用超车道、有无超速行驶、有无超载、是否疲劳驾驶等。

二、通过物联网技术，交换相关信息主要为：

1、经过第“一”点的行为记录并保存后，有两种方法进行交换：1)通过限速牌、交警提示牌、测速摄像头、违章摄像头等交通管理监管、监督点，通过数据交换技术；2)通过汽车出厂设置并安装终身流量卡等手段；将车辆存取的信息交换至交通关系中心。

2、中心接收数据后，与相关机构及当下法律法规进行数据比对。主要为：1)与公安部进行指纹比对，意义为：确定驾驶人身份，是否为公安部查找的嫌疑人员。2)与车管所比对，意义：车辆是否过检，是否合法上路，保险有无缴纳。3)与交管所数据比对，意义：确认驾驶人是否合法驾驶，是否为查找的嫌疑人员。

3、将第“2”点比对后的数据反馈至汽车中央处理器，如发生，驾驶人为相关部门追逃人员，则汽车强制干预，锁紧窗门，并发送实时定位供有关部门做出相应对策。如只是简单超速20％内，则语音提醒驾驶人员，注意减速；如超过则强制干预，降低到规定速度。

4、通过指纹打卡的人员，确定驾驶人，不允许只打指纹，再给别人驾驶的情况，可以有效的杜绝交通肇事逃逸事件的发生。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于物联网的汽车驾驶行为采集系统，其特征在于，所述采集系统用于与汽车的OBD接口连接，采集驾驶员的指纹信息、道路违规信息以及汽车状态信息；

所述采集系统包括：

指纹采集模块，用于采集驾驶员的指纹信息；

道路违规采集模块，用于采集道路违规信息；

汽车状态采集模块，用于采集汽车行驶的状态信息；

所述指纹采集模块、道路违规采集模块和汽车状态采集模块均通过CAN总线与汽车中央处理器连接。

2.如权利要求1所述的汽车驾驶行为采集系统，其特征在于，所述汽车状态采集模块包括：

微波雷达测距模块，用于采集同车道内汽车分别与前车的距离和后车的距离；

红外激光扫描模块，用于采集汽车与左前侧和左右后侧车辆的距离和左右方向；

车辆运动状态采集模块，用于汽车的速度、加速度、航向和未知参数；

制动踏板行程测量模块，用于采集驾驶员踩踏制动踏板的轻重程度；

方向盘转角测试模块，用于采集汽车方向盘的转向和转角；

车道识别模块，用于采集汽车前方道路中车道位置和车道方向。

3.如权利要求1所述的汽车驾驶行为采集系统，其特征在于，所述采集模块，还包括：

驾驶员眼睛运动测量模块，用于采集驾驶员的眼睛位置、主视方向、主食目标和眨眼频率；

环境监测模块，用于采集汽车前、后、左、右四个方向的环境图像；

所述驾驶员眼睛运动测量模块和环境监测模块通过网线与汽车中央处理器连接。

4.如权利要求3所述的汽车驾驶行为采集系统，其特征在于，所述驾驶员眼睛运动测量模块包括眼动仪以及与眼动仪连接的以太网通信单元。

5.如权利要求4所述的汽车驾驶行为采集系统，其特征在于，所述环境监测模块包括以太网交换机，以及分别与以太网交换机连接的前视、后视、左视、右视数字摄像机。

6.如权利要求2所述的汽车驾驶行为采集系统，其特征在于，所述微波雷达测距模块包括依次串联的两个微波雷达测距传感器、具有两路输入的第一电压放大A/D转换电路、第一单片机和第一CAN通信单元。

7.如权利要求2所述的汽车驾驶行为采集系统，其特征在于，所述红外激光扫描模块包括依次串联的两个红外激光扫描传感器、具有四路输入的第二电压放大A/D转换电路、第二单片机和第二CAN通信单元。

8.如权利要求2所述的汽车驾驶行为采集系统，其特征在于，所述制动踏板行程测量模块包括依次串联的制动踏板行程测量传感器、具有四路输入的第三电压放大A/D转换电路、第三单片机和第三CAN通信单元。

9.如权利要求2所述的汽车驾驶行为采集系统，其特征在于，所述方向盘转角测量模块包括依次串联的方向盘转角传感器、第四单片机和第四CAN通信单元。

10.如权利要求2所述的汽车驾驶行为采集系统，其特征在于，所述车辆运动状态采集模块包括依次串联的GPS接收机、第五单片机和第五CAN通信单元；

所述车道识别模块包括依次串联的车道识别摄像机、DSP图像处理装置和第六CAN通信单元。