CN209149378U - 一种智能汽车行车数据的记录与分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能汽车行车数据的记录与分析装置，智能汽车行车数据的记录与分析装置，包括MPU微处理器，以及与MPU微处理器连接的车外环视摄像头接口电路、车内摄像头接口电路、GPS/BD接口电路、陀螺仪/加速度计接口电路、OBD接口电路和4G接口电路。本装置获取车辆在行驶过程中的相关环境信息以及人为干预信息，并实时采集车辆自身的相关数据，实现数据的实时回传，且通过各信息和数据实现车辆事件记录、分析和重现，使得该装置的集成度高，功能全面，且通用性强，成本易于控制。

Description

一种智能汽车行车数据的记录与分析装置

技术领域

本实用新型属于数据记录与分析领域，具体涉及一种智能汽车行车数据的记录与分析装置。

背景技术

根据多地对智能网联汽车道路测试管理规范的要求，智能汽车在进行道路测试时，测试主体需具备对测试车辆进行实时远程监控的能力，同时具备对测试车辆事件进行记录、分析和重现的能力，要将车辆控制模式、车辆位置及车辆速度、加速度等运动状态实时回传，并记录车辆的环境感知与响应状态、灯光、信号实时状态、车辆外部360度视频监控情况，以及反映测试驾驶人和人机交互状态的车内视频及语音监控情况等。

要满足上述要求，需要采用360度视频采集装置、功能完备的V-BOX(车辆性能数据记录仪)、高精度定位装置、支持多种传感器的数据采集分析系统等等若干后期加装设备。

目前在国内，具备上述某单一功能的设备的合资品牌和自主品牌均有应用，但同时存在价格昂贵(例如V-BOX仅具备基础功能的低配版本仍需15万起)、功能单一的缺陷。随着智能汽车的快速发展和国家政策推动，亟需一种兼具上述多种功能于一体的数据记录和分析装置，这样可以在一定程度上减少智能汽车在测试过程中需要加装的设备数量，避免多源数据采集记录和读取的复杂性，降低设备研制和采购成本，同时能够满足各相关部门提出的智能汽车测试管理要求。基于上述原因，迫切需要研制一种用于智能汽车在封闭园区、半开放道路及公开道路上行驶过程中的数据采集、安全存储、实时回传、事件识别与分析等，能够实现第三方机构对智能汽车行驶全过程以及发生事故后的事件还原的数据记录与分析装置。

实用新型内容

本实用新型提供了一种智能汽车行车数据的记录与分析装置，该装置能够实现智能汽车行车数据的读取、记录和分析，且功能全面，成本易于控制。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

一种智能汽车行车数据的记录与分析装置，所述智能汽车行车数据的记录与分析装置，包括MPU微处理器，以及与MPU微处理器连接的车外环视摄像头接口电路、车内摄像头接口电路、GPS/BD接口电路、陀螺仪/加速度计接口电路、OBD接口电路和4G接口电路，其中：

所述车外环视摄像头接口电路连接4路车外环视摄像头，用于采集智能汽车周围的外界环境信息，并通过MIPI-CSI总线将外界环境信息发送至MPU微处理器；

所述车内摄像头接口电路连接车内前置摄像头和车内人机交互摄像头，分别用于采集智能汽车行驶方向上的前方路况信息与车内的人机交互信息，并通过USB接口将前方路况信息和人机交互信息发送至MPU微处理器；

所述GPS/BD接口电路连接GPS/BD天线，用于采集智能汽车的位置信息，并通过串口将位置信息发送至MPU微处理器；

所述陀螺仪/加速度计接口电路用于获取智能汽车的姿态和加速度，并通过IIC总线与MPU微处理器连接；

所述OBD接口电路与智能汽车的CAN总线的OBD端口连接，用于获取智能汽车的驾驶信息，并将驾驶信息发送至MPU微处理器；

所述4G接口电路通过USB接口与MPU微处理器连接，所述4G接口电路连接4G天线，并通过4G天线提供的4G信号连接至后台控制中心。

作为优选，所述车外环视摄像头接口电路采用ISL79987芯片或MAX9286芯片连接4路车外环视摄像头，4路车外环视摄像头的广角均为180度且分别安装在智能汽车车体的前、后、左、右四个方位上。

作为优选，所述车内摄像头接口电路包括USB HUB芯片，所述USB HUB芯片扩展有4路USB接口；

所述车内人机交互摄像头包括车内方向盘摄像头和车内脚踏板摄像头，所述USBHUB芯片通过扩展的USB接口连接车内前置摄像头、车内方向盘摄像头和车内脚踏板摄像头。

作为优选，所述陀螺仪/加速度计接口电路采用MPU6050芯片获取智能汽车的姿态和加速度，所述MPU6050芯片通过IIC总线与MPU微处理器连接。

作为优选，所述OBD接口电路包括TJA1051芯片，所述TJA1051芯片的RXD引脚和TXD引脚与MPU微处理器的对应引脚连接，所述TJA1051芯片的CAN_H引脚和CAN_L引脚与所述OBD端口的对应引脚连接。

作为优选，所述MPU微处理器还连接有WIFI接口电路，所述WIFI接口电路通过以太网与MPU微处理器连接，所述WIFI接口电路连接WIFI天线，并通过WIFI天线提供的WIFI信号连接至指定接收车辆。

作为优选，所述MPU微处理器还连接有存储接口电路，所述存储接口电路采用eMMC存储芯片进行数据存储，所述eMMC存储芯片通过SDIO接口与MPU微处理器连接。

本实用新型提供的一种智能汽车行车数据的记录与分析装置，采用摄像头接口电路外接摄像头获取车辆在行驶过程中的相关环境信息以及人为干预信息，并实时采集车辆自身的相关数据，通过各信息和数据实现车辆事件记录、分析和重现；通过4G或WIFI实现数据实时回传。该装置的集成度高，功能全面，避免了各设备之间数据接口不统一或数据记录时间不同步等缺陷，并通过MPU微处理器将各设备采集的数据进行整合，避免数据丢失或过于分散，使得本装置通用性强，成本易于控制。

附图说明

图1为本实用新型的智能汽车行车数据的记录与分析装置的一种实施例结构示意图；

图2为图1中的视频/报文等数据采集设备的一种实施例结构示意图；

图3为图1中车内摄像头接口电路的一种实施例结构示意图；

图4为图1中车外环视摄像头接口电路的一种实施例结构示意图；

图5为图1中GPS/BD接口电路的一种实施例结构示意图；

图6为图1中OBD接口电路的一种实施例结构示意图；

图7为图1中陀螺仪/加速度计接口电路的一种实施例结构示意图；

图8为图1中4G接口电路的一种实施例结构示意图；

图9为图1中WIFI接口电路的一种实施例结构示意图；

图10为图1中存储接口电路的一种实施例结构示意图；

图11为图1中自动识别接口电路的一种实施例结构示意图；

图12为图1中以太网接口电路的一种实施例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本实用新型。

本实施例提供一种智能汽车行车数据的记录与分析装置，适用于智能汽车测试监管和行驶数据采集，能够实现第三方机构对智能汽车行驶全过程以及发生事故后事件的还原。

如图1所示，本实施例的智能汽车行车数据的记录与分析装置，包括进行数据综合处理的MPU微处理器，以及与MPU微处理器连接的车外环视摄像头接口电路、车内摄像头接口电路、GPS/BD接口电路、陀螺仪/加速度计接口电路、OBD接口电路和4G接口电路。还包括与MPU微处理器连接的以太网接口电路、WIFI接口电路、存储接口电路、自动识别接口电路。

由图可见，本装置集成有多种接口电路，不仅集成度高，还可与多种外部测试设备，例如：视频/报文数据采集设备、RJ45连接器、4G天线或WIFI天线等进行选配，便于使用者根据需要进行外部设备的连接，易于控制测试成本。

如图2所示，在智能汽车监测过程中通常需要对智能汽车的周围环境以及车辆自身信息进行采集。因此，常用的视频/报文数据采集设备包括车内前置摄像头、车内方向盘摄像头、车内脚踏板摄像头、车外环视摄像头以及GPS/BD天线。

由图可见，车内前置摄像头、车内方向盘摄像头和车内脚踏板摄像头共同连接至车内摄像头接口电路；智能汽车的CAN总线的OBD端口连接至OBD接口电路；车外环视摄像头连接至车外环视摄像头接口电路；GPS/BD天线连接至GPS/BD接口电路。

各设备均有对应设计的接口电路，避免了不同设备工作时相互干扰，而多种接口电路又均连接至同一MPU微处理器，以保证各接口电路工作的相关性，便于采集数据的汇总，以及防止出现数据采集时间不一致的问题。

如图3所示，车内摄像头接口电路连接车内前置摄像头和车内人机交互摄像头，分别用于采集智能汽车行驶方向上的前方路况信息与车内的人机交互信息，并通过USB接口将前方路况信息和人机交互信息发送至MPU微处理器。该车内人机交互摄像头包括车内方向盘摄像头和车内脚踏板摄像头。

具体地，车内摄像头接口电路包括USB HUB芯片，且USB HUB芯片扩展有4路USB接口。USB HUB芯片通过1路USB接口连接车内前置摄像头，用于采集车辆行驶方向上的实时原始视频流数据。

USB HUB芯片通过1路USB接口连接车内方向盘摄像头，通过1路USB接口连接车内脚踏板摄像头，用于采集自动驾驶模式下人为干预事件的原始视频流数据。

USB HUB芯片的1路USB接口通过UP-LINK接口与MPU微处理器连接，将原始视频流数据发送至MPU微处理器，以进行视频流数据的编码、压缩、转码、存储和发送等后续处理。

如图4所示，车外环视摄像头接口电路连接4路车外环视摄像头，用于采集智能汽车周围的外界环境信息，并通过MIPI-CSI总线将外界环境信息发送至MPU微处理器。

具体地，所述车外环视摄像头接口电路采用视频合成芯片ISL79987芯片或MAX9286芯片连接4路车外环视摄像头，这4路车外环视摄像头的广角均为180度且分别安装在智能汽车车体的前、后、左、右四个方位上。

本实施例中采用的视频合成芯片ISL79987芯片为模拟接口、MAX9286芯片为数字接口，视频合成芯片将4路车外环视摄像头采集到的车外各方向的视频流数据转换为MPU微处理器能够识别的MIPI-CSI2接口的串行数据，并通过MIPI-CSI总线将视频数据发送给MPU微处理器，由MPU微处理器完成最后的360度环视视频的合成、压缩、转码、存储和发送。

如图5所示，GPS/BD接口电路连接GPS/BD天线，用于采集智能汽车的位置信息，并通过串口将位置信息发送至MPU微处理器。

具体地，GPS/BD接口电路包括GPS/BD模组，GPS/BD模组通过端口连接GPS/BD天线，GPS/BD模组通过串口将所述GPS/BD天线采集的位置信息发送至MPU微处理器。

在GPS/BD模组的选用时，由于高精度GPS/BD模组(支持RTK，厘米级模组)的体积较常规米级GPS/BD模组的体积大，因而本实施例的智能汽车行车数据的记录与分析装置中支持两种规格的GPS/BD模组，常规米级模组采用M8Q作为智能汽车行车数据的记录与分析装置的定位模组；高精度模组采用UM4B0/ZED-F9P作为智能汽车行车数据的记录与分析装置的定位模组。

GPS/BD天线将采集到的卫星信号发送至GPS/BD模组，GPS/BD模组将卫星信号转换为对应的GPS/BD报文数据并通过串口发送给MPU微处理器，并最终由MPU微处理器完成GPS/BD报文数据的合成、存储和发送。

如图6所示，OBD接口电路与智能汽车的CAN总线的OBD端口连接，用于获取智能汽车的驾驶信息，并将驾驶信息发送至MPU微处理器。

具体地，OBD接口电路包括TJA1051芯片，所述TJA1051芯片的RXD引脚和TXD引脚与MPU微处理器的对应引脚连接，所述TJA1051芯片的CAN_H引脚和CAN_L引脚与所述OBD端口的对应引脚连接，从而获取智能汽车的驾驶信息，并将驾驶信息发送至MPU微处理器，所述的驾驶信息包括驾驶模式和发动机转速等车辆的实时信息。

如图7所示，陀螺仪/加速度计接口电路用于获取智能汽车的姿态和加速度，并通过IIC总线与MPU微处理器连接。

具体地，陀螺仪/加速度计接口电路采用MPU6050芯片获取智能汽车的姿态和加速度，所述MPU6050芯片通过IIC总线与MPU微处理器连接。

在智能汽车的监测过程中，对智能汽车的姿态分析具有重要的意义。本实施例使用的用于测量智能汽车姿态和加速度的MPU6050芯片，可以测量智能汽车X,Y,Z三轴的姿态信息以及X,Y,Z三轴的加速度信息，MPU6050芯片通过IIC总线将采集的姿态/加速度信息发送至MPU微处理器，并由MPU微处理器完成姿态/加速度信息的数据合成、存储和发送。

为了能够及时对车辆进行远程监控和分析，需要将所采集的数据实时回传至后台控制中心。并且，通常在进行智能汽车道路测试时，会较近距离地随行一辆智能汽车，该智能汽车为指定接收车辆，作为裁判车辆对测试智能汽车的表现进行评判。

如图8所示，本实施例的4G接口电路通过USB接口与MPU微处理器连接，所述4G接口电路连接4G天线，并通过4G天线提供的4G信号连接至后台控制中心。

具体地，该4G接口电路包括4G模组，4G模组连接有4G天线，且4G模组通过USB接口与MPU微处理器进行数据交互。

该4G模组主要用于完成将从MPU微处理器获得的视频数据、GPS/BD报文数据、姿态/加速度信息、车辆实时CAN数据发送至所述后台控制中心，这些数据将在后台控制中心的大屏幕上进行展示，以便于后台人员对车辆进行实时监控。

如图9所示，本实施例的WIFI接口电路通过以太网与MPU微处理器连接，所述WIFI接口电路连接WIFI天线，并通过WIFI天线提供的WIFI信号连接至指定接收车辆。

具体地，该WIFI接口电路包括WIFI模组，WIFI模组连接有WIFI天线，且WIFI模组通过以太网与MPU微处理器进行数据交互。

该WIFI模组将从MPU微处理器获得视频数据、GPS/BD报文数据、姿态/加速度信息、车辆实时CAN数据发送至所述裁判车辆服务器，以便于裁判车辆中可实时直播自动驾驶测试的相关信息。

需要说明的是，该WIFI模组支持WIFI无线路由功能，可与WIFI AP终端进行无线通信。

为了避免数据丢失，本实施例在智能汽车行车数据的记录与分析装置中设置有存储接口电路，存储接口电路用于储存所述外界环境信息、前方路况信息、人机交互信息位置信息和姿态、加速度信息和驾驶信息等。

如图10所示，本实施例的存储接口电路采用eMMC存储芯片进行数据存储，所述eMMC存储芯片通过SDIO接口与MPU微处理器连接。

本实施例采用的eMMC存储芯片为大容量存储芯片，具有128GB的存储空间，可存储MPU微处理器接收的视频数据、GPS/BD报文数据、姿态/加速度信息、车辆实时CAN数据等，可支持循环覆盖和数据保护，实现数据的实时记录。

为了提高本实施例的智能汽车行车数据的记录与分析装置的智能化，避免需要人工判断智能汽车在行驶过程中对环境因素的识别是否正确，本实施例设置了自动识别接口电路。

如图11所示，自动识别接口电路包括自动识别模块，且自动识别模块中预设有识别算法，自动识别模块通过以太网(ETH)或PCIE接口与MPU微处理器连接。

该自动识别模块通过机器学习人工智能的识别算法，将车内方向盘摄像头和车内脚踏板摄像头采集的人机交互信息的视频流数据进行处理，以识别智能汽车在行驶过程中人为干预的次数和时间点；将车内前置摄像头采集到的视频流数据进行处理以识别车外道路中的行人、车道线、标识牌(例如限速牌)、红绿灯等环境单元体，对视频流进行处理后得出识别结果，并将识别结果发送至MPU微处理器。

需要说明的是，自动识别模块对车内前置摄像头采集的视频流数据进行环境单元体识别后，可进一步根据获取的智能汽车的驾驶信息判断车辆在行驶过程中对车外道路中的行人、车道线、标识牌(例如限速牌)、红绿灯等环境单元体的识别是否正确，并将该判断结果发送至MPU微处理器，由MPU微处理器发送至后台控制中心或裁判车辆后，后台人员可直观地了解智能汽车的性能，避免了人工校验的过程。其中，自动识别模块中预设的识别算法采用现有的图像/视频识别算法，算法本身不作为本实用新型的改进重点。

本实施例的智能汽车行车数据的记录与分析装置中集成有多种设备，为了便于多设备的连接，在智能汽车行车数据的记录与分析装置中还设置有以太网接口电路。

如图12所示，以太网接口电路包括以太网交换芯片，该芯片可对外提供5路10M/100M/1000M自适应的以太网接口，MPU微处理器通过RGMII接口和该太网交换芯片相连，用于管理该太网交换芯片，其余4路以太网接口中有两路用于连接外部设备(如V2X设备、RJ45、激光雷达设备等)，1路用于连接WIFI模组，1路用于连接图像的自动识别模块。

需要说明的是，本实施例中MPU微处理器与各接口电路之间的交互协议、各接口电路与对应设备之间的交互协议均采用现有技术实现，不作为本实用新型的改进重点。

本实施例的智能汽车行车数据的记录与分析装置集成多种功能，实现一体化的数据采集、安全存储、实时回传、事件识别与分析等，且装置以接口电路为主，便于使用者自由选取需要使用的设备。当然，智能汽车行车数据的记录与分析装置中的接口电路以及其所适宜连接使用的设备不仅限于上述列举的，例如，本实施例的智能汽车行车数据的记录与分析装置中还可连接音频采集装置，用于采集自动驾驶车辆在运行过程中人机交互的语音信息以及通过指挥中心下达相关语音指令，便于后期的责任判断。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种智能汽车行车数据的记录与分析装置，其特征在于，所述智能汽车行车数据的记录与分析装置，包括MPU微处理器，以及与MPU微处理器连接的车外环视摄像头接口电路、车内摄像头接口电路、GPS/BD接口电路、陀螺仪/加速度计接口电路、OBD接口电路和4G接口电路，其中：

所述车外环视摄像头接口电路连接4路车外环视摄像头，用于采集智能汽车周围的外界环境信息，并通过MIPI-CSI总线将外界环境信息发送至MPU微处理器；

所述车内摄像头接口电路连接车内前置摄像头和车内人机交互摄像头，分别用于采集智能汽车行驶方向上的前方路况信息与车内的人机交互信息，并通过USB接口将前方路况信息和人机交互信息发送至MPU微处理器；

所述GPS/BD接口电路连接GPS/BD天线，用于采集智能汽车的位置信息，并通过串口将位置信息发送至MPU微处理器；

所述陀螺仪/加速度计接口电路用于获取智能汽车的姿态和加速度，并通过IIC总线与MPU微处理器连接；

所述OBD接口电路与智能汽车的CAN总线的OBD端口连接，用于获取智能汽车的驾驶信息，并将驾驶信息发送至MPU微处理器；

所述4G接口电路通过USB接口与MPU微处理器连接，所述4G接口电路连接4G天线，并通过4G天线提供的4G信号连接至后台控制中心。

2.根据权利要求1所述的智能汽车行车数据的记录与分析装置，其特征在于，所述车外环视摄像头接口电路采用ISL79987芯片或MAX9286芯片连接4路车外环视摄像头，4路车外环视摄像头的广角均为180度且分别安装在智能汽车车体的前、后、左、右四个方位上。

3.根据权利要求1所述的智能汽车行车数据的记录与分析装置，其特征在于，所述车内摄像头接口电路包括USB HUB芯片，所述USB HUB芯片扩展有4路USB接口；

所述车内人机交互摄像头包括车内方向盘摄像头和车内脚踏板摄像头，所述USB HUB芯片通过扩展的USB接口连接车内前置摄像头、车内方向盘摄像头和车内脚踏板摄像头。

4.根据权利要求1所述的智能汽车行车数据的记录与分析装置，其特征在于，所述陀螺仪/加速度计接口电路采用MPU6050芯片获取智能汽车的姿态和加速度，所述MPU6050芯片通过IIC总线与MPU微处理器连接。

5.根据权利要求1所述的智能汽车行车数据的记录与分析装置，其特征在于，所述OBD接口电路包括TJA1051芯片，所述TJA1051芯片的RXD引脚和TXD引脚与MPU微处理器的对应引脚连接，所述TJA1051芯片的CAN_H引脚和CAN_L引脚与所述OBD端口的对应引脚连接。

6.根据权利要求1所述的智能汽车行车数据的记录与分析装置，其特征在于，所述MPU微处理器还连接有WIFI接口电路，所述WIFI接口电路通过以太网与MPU微处理器连接，所述WIFI接口电路连接WIFI天线，并通过WIFI天线提供的WIFI信号连接至指定接收车辆。

7.根据权利要求1所述的智能汽车行车数据的记录与分析装置，其特征在于，所述MPU微处理器还连接有存储接口电路，所述存储接口电路采用eMMC存储芯片进行数据存储，所述eMMC存储芯片通过SDIO接口与MPU微处理器连接。