CN108205930A - 一种车辆行为多级预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆行为多级预警系统，包括异常行为采集模块、数据处理模块和多级模糊控制系统，所述异常行为采集模块将检测到的异常行为信息通过数据处理模块处理后传输到多级模糊控制系统，所述多级模糊控制系统连接有发出预警信号的策略执行模块，所述多级模糊控制系统包括判断车主行为的一级模糊控制器、判断交通行为的二级模糊控制器以及判断车辆本身能量系统行为的三级模糊控制器，本发明通过模糊控制技术，有效的将最容易导致交通事故的几种问题，通过在车体上，以成本低、简单的设计方式将其结合起来，能有效的避免交通事故。

Description

一种车辆行为多级预警系统

技术领域

本发明涉及车辆行为预警技术领域，具体为一种车辆行为多级预警系统。

背景技术

交通事故是当前世界各国所面临的严重社会问题之一，已被公认为当今世界危害人类生命安全的第一大公害，每年因交通事故的原因至少使50万人死亡，欧美各国的交通事故统计分析表明，交通事故中80％～90％是人的因素造成的，根据美国国家公路交通安全署的统计，在美国的公路上，每年由于司机在驾驶过程中跌入睡眠状态而导致大约10万起交通事故，约有1500起直接导致人员死亡，711万起导致人员伤害.在欧洲的情况也大致相同，如在德国境内的高速公路上25％导致人员伤亡的交通事故，都是由疲劳驾驶引起的，根据2001年中国交通部的统计，我国48％的车祸由驾驶员疲劳驾驶引起，直接经济损失达数十万美元，有关汽车驾驶员的疲劳检测问题，随着高速公路的发展和车速的提高，目前已成为汽车安全研究的重要一环。

随着人们生活水平的提高，汽车成为人们主要的出行方式，极大地方便了人们的日常生活，但随着汽车数量的增加，交通变得越来越拥挤，以至于交通事故时常发生，如何预防和减少交通事故，提高道路通行能力成为很多学者研究的重点。汽车防碰撞预警系统就是为了解决这一问题而设计的，其作用就是在汽车行驶过程中时刻检测汽车的安全状态，如果存在碰撞危险，则会发出报警提醒驾驶员减速行驶，如果驾驶员没有采取措施，则预警系统会主动制动减速以避免发生碰撞。

车辆行为准确来说可以包括驾驶行为、交通行为，车辆自身状态等因素在内，由于这些因素都能产生交通事故，所以能有效的将这些行为通过一个简单的系统方法来实现预警，从一定程度上避免这些行为所造成的事故是具有重大意义的。

现有的针对车辆实体的方法存在以下缺陷：

(1)对于车辆异常行的管理还不完善，在实际中，疲劳驾驶的检测仪器太昂贵，而且不方便安装车体内，虽然检测精度高，但是并不适用于广大认命群众，缺乏一个有效简便的疲劳预警方法；

(2)忽略了车体本身动力系统所带来的安全隐患问题；

(3)对于交通事故，没有一个及时的判断和处理手段，不能有效的实现交通事故的预警，在第一时间抢救事故人员。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明的目的之一种车辆行为多级预警系统，效的将最容易导致交通事故的几种问题，通过在车体上，以成本低、简单的设计方式将其结合起来，能有效的避免交通事故。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车辆行为多级预警系统，包括异常行为采集模块、数据处理模块和多级模糊控制系统，所述异常行为采集模块将检测到的异常行为信息通过数据处理模块处理后传输到多级模糊控制系统，所述多级模糊控制系统连接有发出预警信号的策略执行模块，所述多级模糊控制系统包括判断车主行为的一级模糊控制器、判断交通行为的二级模糊控制器以及判断车辆本身能量系统行为的三级模糊控制器。

进一步地，所述异常行为采集模块包括车主疲劳信息采集单元、汽车碰撞采集单元和汽车能量系统检测单元。

进一步地，所述车主疲劳信息采集单元包括安装在汽车方向盘的转动轴上的TLE5012角度传感器，所述TLE5012角度传感器对方向盘的角度变化信息进行检测，并通过通信接口单元将数据传输至数据处理模块，处理后的信号传输至一级模糊控制器，所述TLE5012角度传感器在完成每次数据采集后通过软件进行复位操作。

进一步地，：所述汽车碰撞采集单元包括设置在汽车车体上的一个或若干个碰撞传感器；

所述碰撞传感器检测汽车的碰撞力信息，并通过数据处理模块传输至二级模糊控制器，所述二级模糊控制器连接有碰撞力参数设置模块，通过碰撞力参数设置模块预先设置好不同级别的碰撞力指数，将二级模糊控制器得到的实时碰撞力指数与预先设置的碰撞力参数作比较，根据比较结果，所述二级模糊控制器对策略执行模块发出不同的指令。

进一步地，所述汽车能量系统检测单元包括能量ECU，所述能量ECU通过LIN总线与汽车的智能发电机、智能蓄电池传感器相连，通过CAN总线与汽车的发动机电控节气门、仪表相连，所述能量ECU通过数据处理模块与三级模糊控制器连接。

进一步地，所述策略执行模块包括相互独立的疲劳驾驶预警单元、交通事故预警单元和车辆自体状态提醒单元；

所述疲劳驾驶预警单元包括设置在方向盘内的语音报警模块、设置在汽车副驾驶位置顶端车体上的闪灯模块；

所述交通事故预警单元包括设置在汽车动力系统的电气连接线路的断路控制模块、以及与远程监控终端进行信号传递的无线信号传输模块，所述无线信号传输模块与二级模糊控制器连接；

所述车辆自体状态提醒单元包括融入汽车仪表的蓄电池寿命提醒单元。

进一步地，所述TLE5012角度传感器所采集的信息通过Matlab对数据进行降噪处理后传输至一次模糊控制器。

进一步地，所述一级模糊控制器的方向盘的角度变化信息判断方法为：

首先，选择基准时间，在基准时间内通过TLE5012角度传感进行采样，计算在基准时间内总采样点数P；

然后，计算总采样点数中角速度小于设定阈值的点数T；

定义判断疲劳驾驶的参数M＝T/P。

进一步地，所述通信接口单元为SPI接口通信单元，并且通信接口单元通过CC2530芯片实现TLE5012角度传感器与数据处理模块之间的无线通信。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过模糊控制技术，有效的将最容易导致交通事故的几种问题，通过在车体上，以成本低、简单的设计方式将其结合起来，能有效的避免交通事故；首先，通过在车体上安装相对现有疲劳检测技术来说，成本很低的角度传感器，通过一定的算法去判断疲劳程度，并通过简单设计的声、光报警系统实现预警功能；并且对车体本身动力系统也有实时监测功能，在出现交通事故的同时，通过远程监控终端及时确认信息并且及时采取相对应的处理方法。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，本发明提供了一种车辆行为多级预警系统，包括异常行为采集模块、数据处理模块和多级模糊控制系统，异常行为采集模块将检测到的异常行为信息通过数据处理模块处理后传输到多级模糊控制系统，多级模糊控制系统连接有发出预警信号的策略执行模块，多级模糊控制系统包括判断车主行为的一级模糊控制器、判断交通行为的二级模糊控制器以及判断车辆本身能量系统行为的三级模糊控制器；利用多级模糊控制系统实现对汽车多种异常行为的处理判断和对应的策略的执行，解决了汽车的疲劳驾驶、交通事故以及车体自身系统保养等多种问题。

异常行为采集模块包括车主疲劳信息采集单元、汽车碰撞采集单元和汽车能量系统检测单元。

策略执行模块包括相互独立的疲劳驾驶预警单元、交通事故预警单元和车辆自体状态提醒单元。

车辆自体状态提醒单元包括融入汽车仪表的蓄电池寿命提醒单元。

由于驾驶员的驾驶行为可以通过方向盘的转动进行反映，当驾驶员处于精神疲劳状态下时，容易出现反应迟钝、注意力不集中等现象，使得对车辆的控制精度降低，通过检测驾驶员对方向盘操作的信息，可以实现对疲劳驾驶的识别。研究发现，处于清醒状态时，驾驶员主要通过连续小幅度方向盘的修正实现对车辆的控制；当处于疲劳状态时，驾驶员的驾驶行为会变得很不规则，会出现长时间的方向盘静止或突然大幅度的调整方向盘的现象。

因此，在本发明中，车主疲劳信息采集单元包括安装在汽车方向盘的转动轴上的TLE5012角度传感器，TLE5012角度传感器对方向盘的角度变化信息进行检测，并通过通信接口单元将数据传输至数据处理模块，处理后的信号传输至一级模糊控制器，TLE5012角度传感器在完成每次数据采集后通过软件进行复位操作。

对方向盘角度信息进行处理，提取数据相关特征，从提取的特征中识别方向盘角度变化情况同疲劳状态之间的关系，在方向盘转动轴上安装TLE5012无线传感器节点，每次采集数据后，由软件对传感器进行复位，传感器采集到的角度数据是以上一采样时刻方向盘的位置为基准位置，这样，就省去了计算差的过程。得到的角度数据采集的数据量很大，利用Matlab对数据进行降噪处理，Matlab选择合适的小波基函数对数据进行降噪处理，采用软阈值的极大极小值原理对数据进行降噪。

一级模糊控制器的方向盘的角度变化信息判断方法为：

首先，选择基准时间，在基准时间内通过TLE5012角度传感进行采样，计算在基准时间内总采样点数P；

然后，计算总采样点数中角速度小于设定阈值的点数T；

定义判断疲劳驾驶的参数M＝T/P。

根据上述计算判断方式，可以将疲劳状态分为清醒、疲劳和非常疲劳状态，通过M的百分比来识别出驾驶员的疲劳状态，根据疲劳试验，综合处M的百分比参数的具体值。

采用上述方法判断疲劳驾驶的具体状况，并通过疲劳驾驶预警单元来进行危险防范，其具体包括设置在方向盘内的语音报警模块、设置在汽车副驾驶位置顶端车体上的闪灯模块。

其中，语音报警模块的语音芯片采用ISD1420语音录放芯片，并通过报警蜂鸣器实现近距离报警，由于将语音报警模块设置在方向盘内，可以在方向盘上开设几个微孔结构，可以第一时间提醒驾驶员。

由于在现实中，一般远距离开车都有人陪同，将闪灯模块安装在副驾驶位置的顶端车体上，首先，驾驶员可以感触到闪亮信息，坐在后座以及副驾驶上的都可以感受到，因此，这个位置一般来说为最佳提醒位置，也可以避免对驾驶员视线有直接性的干扰。其闪灯模块是通过不同颜色的LED灯组成灯串，通过简单的程序控制实现。

汽车碰撞采集单元包括设置在汽车车体上的一个或若干个碰撞传感器。

碰撞传感器检测汽车的碰撞力信息，并通过数据处理模块传输至二级模糊控制器，二级模糊控制器连接有碰撞力参数设置模块，通过碰撞力参数设置模块预先设置好不同级别的碰撞力指数，将二级模糊控制器得到的实时碰撞力指数与预先设置的碰撞力参数作比较，根据比较结果，二级模糊控制器对策略执行模块发出不同的指令。

交通事故预警单元包括设置在汽车动力系统的电气连接线路的断路控制模块、以及与远程监控终端进行信号传递的无线信号传输模块，无线信号传输模块与二级模糊控制器连接；根据预先设置的碰撞力参数的不同等级，选择关闭汽车动力系统，如果是轻微的碰撞，则不会开启断路控制系统，严重碰撞后，开启断路控制系统关闭汽车动力系统的线路，并且通过无线信号传输技术将车体信息(车牌等)发送至远程监控终端，远程监控终端能在第一时间调用卫星确认事实，及时采取对策。能有限避免目前交通事故处理不及时所带来的问题。

汽车能量系统检测单元包括能量ECU，能量ECU通过LIN总线与汽车的智能发电机、智能蓄电池传感器相连，通过CAN总线与汽车的发动机电控节气门、仪表相连，能量ECU通过数据处理模块与三级模糊控制器连接。

智能蓄电池传感器具体采用F18_智能型蓄电池传感器，收集汽车蓄电池电流、电压、温度等参数，实时估计出蓄电池SOC，并把SOC传给能量ECU，能量ECU收集电控节气门参数和车速信息对汽车驾驶意图做出模糊推理，根据由判断得出的汽车驾驶意图和当前蓄电池SOC，能量ECU再次进行模糊推理，确定发电机工作模式；蓄电池采用分区管理的方案，能量ECU通过智能蓄电池传感器采集蓄电池SOC，对蓄电池实时在线监控与保护，改善其使用状况，从而有效地延长蓄电池的使用寿命；能量ECU结合蓄电池SOC和汽车行驶工况确定发电机工作模式，完成制动能量回收，增强汽车的动力性能，实现节省燃油消耗。最重要的是，通过对汽车蓄电池的工作模式和状态数据的积累，判断汽车蓄电池的使用状态及寿命，及时更换汽车蓄电池，避免不必要的交通事故。

本发明通过模糊控制技术，有效的将最容易导致交通事故的几种问题，通过在车体上，以成本低、简单的设计方式将其结合起来，能有效的避免交通事故；首先，通过在车体上安装相对现有疲劳检测技术来说，成本很低的角度传感器，通过一定的算法去判断疲劳程度，并通过简单设计的声、光报警系统实现预警功能；并且对车体本身动力系统也有实时监测功能，在出现交通事故的同时，通过远程监控终端及时确认信息并且及时采取相对应的处理方法。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种车辆行为多级预警系统，其特征在于，包括异常行为采集模块、数据处理模块和多级模糊控制系统，所述异常行为采集模块将检测到的异常行为信息通过数据处理模块处理后传输到多级模糊控制系统，所述多级模糊控制系统连接有发出预警信号的策略执行模块，所述多级模糊控制系统包括判断车主行为的一级模糊控制器、判断交通行为的二级模糊控制器以及判断车辆本身能量系统行为的三级模糊控制器。

2.根据权利要求1所述的一种车辆行为多级预警系统，其特征在于：所述异常行为采集模块包括车主疲劳信息采集单元、汽车碰撞采集单元和汽车能量系统检测单元。

3.根据权利要求2所述的一种车辆行为多级预警系统，其特征在于：所述车主疲劳信息采集单元包括安装在汽车方向盘的转动轴上的TLE5012角度传感器，所述TLE5012角度传感器对方向盘的角度变化信息进行检测，并通过通信接口单元将数据传输至数据处理模块，处理后的信号传输至一级模糊控制器，所述TLE5012角度传感器在完成每次数据采集后通过软件进行复位操作。

4.根据权利要求2所述的一种车辆行为多级预警系统，其特征在于：所述汽车碰撞采集单元包括设置在汽车车体上的一个或若干个碰撞传感器；

所述碰撞传感器检测汽车的碰撞力信息，并通过数据处理模块传输至二级模糊控制器，所述二级模糊控制器连接有碰撞力参数设置模块，通过碰撞力参数设置模块预先设置好不同级别的碰撞力指数，将二级模糊控制器得到的实时碰撞力指数与预先设置的碰撞力参数作比较，根据比较结果，所述二级模糊控制器对策略执行模块发出不同的指令。

5.根据权利要求2所述的一种车辆行为多级预警系统，其特征在于：所述汽车能量系统检测单元包括能量ECU，所述能量ECU通过LIN总线与汽车的智能发电机、智能蓄电池传感器相连，通过CAN总线与汽车的发动机电控节气门、仪表相连，所述能量ECU通过数据处理模块与三级模糊控制器连接。

6.根据权利要求1所述的一种车辆行为多级预警系统，其特征在于：所述策略执行模块包括相互独立的疲劳驾驶预警单元、交通事故预警单元和车辆自体状态提醒单元；

所述疲劳驾驶预警单元包括设置在方向盘内的语音报警模块、设置在汽车副驾驶位置顶端车体上的闪灯模块；

所述交通事故预警单元包括设置在汽车动力系统的电气连接线路的断路控制模块、以及与远程监控终端进行信号传递的无线信号传输模块，所述无线信号传输模块与二级模糊控制器连接；

所述车辆自体状态提醒单元包括融入汽车仪表的蓄电池寿命提醒单元。

7.根据权利要求3所述的一种车辆行为多级预警系统，其特征在于：所述TLE5012角度传感器所采集的信息通过Matlab对数据进行降噪处理后传输至一次模糊控制器。

8.根据权利要求3所述的一种车辆行为多级预警系统，其特征在于：所述一级模糊控制器的方向盘的角度变化信息判断方法为：

首先，选择基准时间，在基准时间内通过TLE5012角度传感进行采样，计算在基准时间内总采样点数P；

然后，计算总采样点数中角速度小于设定阈值的点数T；

定义判断疲劳驾驶的参数M＝T/P。

9.根据权利要求3所述的一种车辆行为多级预警系统，其特征在于：所述通信接口单元为SPI接口通信单元，并且通信接口单元通过CC2530芯片实现TLE5012角度传感器与数据处理模块之间的无线通信。