驾驶环境信息及驾驶状态信息集成采集装置

1.一种驾驶环境信息及驾驶状态信息集成采集装置，包括控制模块、摄像机、车辆状态传感器、GPS接收机、外部时钟、程序存储器、数据存储器、硬盘、信号调理模块，其特征是：
所述控制模块由TMS320DM6467型号的微控制器构成，摄像机共有六个，一号摄像机放置在驾驶员座位的左前方，采集驾驶员的面部状态信息，二号摄像机放置在驾驶员座位的右前方，采集驾驶员上肢动作操作信息，三号摄像机放置在驾驶员座位的下方，采集驾驶员的脚部动作状态信息，四号、五号摄像机分别放置在车辆前保险杠的左、右两端，采集车辆前方路况信息，六号摄像机放置在车辆后保险杠中间，采集车辆后方路况信息，车辆状态传感器共有四个，分别是方向盘力矩与转角传感器、制动加速度传感器、制动踏板力传感器、制动踏板行程传感器，方向盘力矩与转角传感器安装在方向盘的下方，反馈方向盘的力矩与转角信息，制动加速度传感器安装在车辆的质心处，测量整车的加速度，制动踏板力传感器和制动踏板行程传感器都安装在制动踏板的下方，分别反馈制动踏板被踩下时的踩踏力和位移量，上述的一号、二号、三号摄像机与一号视频解码器的三个输入端连接，四号、五号、六号摄像机与二号视频解码器的三个输入端连接，一号、二号视频解码器的输出端与控制模块的两个数字视频信号的输入端连接，所述方向盘力矩与转角传感器、制动加速度传感器、制动踏板力传感器、制动踏板行程传感器都与信号调理模块的输入端连接，信号调理模块的输出端与模数转换器的模拟信号输入端口连接，模数转换器的数字信号输出端口与控制
2
模块的IC总线接口连接，GPS接收机与控制模块的串行通信接口连接，外部时钟与控制模块的时钟接口连接，程序存储器与控制模块的异步串行存储器接口连接，数据存储器与控制模块的同步串行存储器接口连接，硬盘的地址端口和数据端口分别经过地址总线驱动器和数据总线驱动器与控制模块的硬盘接口连接。

驾驶环境信息及驾驶状态信息集成采集装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型属于智能交通领域，涉及交通信息采集装置。\n背景技术\n[0002] 随着经济的迅猛发展，汽车保有量急剧增加，保证车辆安全行驶，减少交通事故的发生，成为人们日益关注和研究的问题，确保车辆安全行驶的因素很多，但其中最主要的是驾驶员状况(驾驶员操作行为)、交通状况(车辆周边环境)、道路状况(路面条件)三要素。\n[0003] 目前在营运车辆上安装的车辆行驶记录仪，只能单一记录车辆的运行状态数据，不能同步对驾驶员状况(驾驶员操作行为)、交通状况(车辆周边环境)、道路状况(路面条件)作同步的数据采集，从而无法分析交通事故的发生原因，也无法对事故机理进行正确归纳，无法指导驾驶员在遇到紧急状况时应如何规范性操作。因此需要建立面向安全的驾驶环境集成综合采集系统。目前，市场上尚没有能够同时采集人、车、路信息的同步装置。\n实用新型内容\n[0004] 为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种驾驶环境信息及驾驶状态信息集成采集装置，能够在自然驾驶状态下，对驾驶员状况(驾驶员操作行为)、交通状况(车辆周边环境)、道路状况(路面条件)进行实时同步采集并存储；采集的综合数据用来分析交通三要素相互作用对交通安全产生的影响。\n[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：\n[0006] 一种驾驶环境信息及驾驶状态信息集成采集装置，包括控制模块、摄像机、车辆状态传感器、GPS接收机、外部时钟、程序存储器、数据存储器、硬盘、信号调理模块，其特征是：\n所述控制模块由TMS320DM6467型号的微控制器构成，摄像机共有六个，一号摄像机放置在驾驶员座位的左前方，采集驾驶员的面部状态信息，二号摄像机放置在驾驶员座位的右前方，采集驾驶员上肢动作操作信息，三号摄像机放置在驾驶员座位的下方，采集驾驶员的脚部动作状态信息，四号、五号摄像机分别放置在车辆前保险杠的左、右两端，采集车辆前方路况信息，六号摄像机放置在车辆后保险杠中间，采集车辆后方路况信息，车辆状态传感器共有四个，分别是方向盘力矩与转角传感器、制动加速度传感器、制动踏板力传感器、制动踏板行程传感器，方向盘力矩与转角传感器安装在方向盘的下方，反馈方向盘的力矩与转角信息，制动加速度传感器安装在车辆的质心处，测量整车的加速度，制动踏板力传感器和制动踏板行程传感器都安装在制动踏板的下方，分别反馈制动踏板被踩下时的踩踏力和位移量，上述的一号、二号、三号摄像机与一号视频解码器的三个输入端连接，四号、五号、六号摄像机与二号视频解码器的三个输入端连接，一号、二号视频解码器的输出端与控制模块的两个数字视频信号的输入端连接，所述方向盘力矩与转角传感器、制动加速度传感器、制动踏板力传感器、制动踏板行程传感器都与信号调理模块的输入端连接，信号调理模块的输出端与模数转换器的模拟信号输入端口连接，模数转换器的数字信号输出端口与控制\n2\n模块的IC总线接口连接，GPS接收机与控制模块的串行通信接口连接，外部时钟与控制模块的时钟接口连接，程序存储器与控制模块的异步串行存储器接口连接，数据存储器与控制模块的同步串行存储器接口连接，硬盘的地址端口和数据端口分别经过地址总线驱动器和数据总线驱动器与控制模块的硬盘接口连接。\n[0007] 本实用新型有以下积极有益效果：\n[0008] 本装置能够在不干扰正常驾驶的前提下，实时、准确、详实的记录车辆行驶过程中驾驶员状况、交通状况以及道路状况并存储在硬盘上，科研人员可以通过USB接口将采集的多源数据取出，利用行为分析软件对多源数据进行融合，重构道路环境以及驾驶行为；根据融合的数据分析驾驶员的操作行为、车辆周边环境和路面条件的相互作用对交通安全产生的影响，以及交通事故发生的潜在原因，如驾驶员对前方车辆信息(车距、车速等)以及路况信息(障碍物、急转弯、路面湿滑度等)危险性认知的程度，以及遇到紧急情况不理性的惊慌或虚惊时驾驶员的行为特征，从而对事故机理进行总结归纳，防患于未然，指导驾驶员在相应紧急情况时应如何正确操作，提高车辆行驶的安全性，减少交通事故发生的几率。\n附图说明\n[0009] 图1是本实用新型的电路原理图。\n具体实施方式\n[0010] 请参照图1，本实用新型是一种驾驶环境信息及驾驶状态信息集成采集装置，包括车辆状态传感器、GPS接收机、摄像机、控制模块、程序存储器、数据存储器、硬盘、外部时钟、信号调理模块，控制模块采用TMS320DM6467型号的微控制器，摄像机共有六个：\n[0011] 一号摄像机放置在驾驶员座位的左前方，采集驾驶员的面部状态信息。\n[0012] 二号摄像机放置在驾驶员座位的右前方，采集驾驶员上肢动作操作信息。\n[0013] 三号摄像机放置在驾驶员座位的下方，采集驾驶员的脚部动作状态信息。\n[0014] 四号、五号摄像机分别放置在车辆前保险杠的左、右两端，采集车辆前方路况信息。\n[0015] 六号摄像机放置在车辆后保险杠中间，采集车辆后方路况信息。\n[0016] 车辆状态传感器共有四个：分别是方向盘力矩与转角传感器(型号为FCA7300)、制动加速度传感器(型号为FA101-A1-5-L)、制动踏板力传感器(型号为FN2570-6-L3)、制动踏板行程传感器(型号为WDS-300-MPW-C-P)，\n[0017] 方向盘力矩与转角传感器安装在方向盘的下方，反馈方向盘的力矩与转角信息。\n[0018] 制动加速度传感器安装在车辆的质心处，测量整车的加速度。\n[0019] 制动踏板力传感器、制动踏板行程传感器都安装在制动踏板的下方，分别反馈制动踏板被踩下时的踩踏力和位移量。\n[0020] 方向盘力矩与转角传感器、制动加速度传感器、制动踏板力传感器、制动踏板行程传感器都与信号调理模块的输入端连接。\n[0021] 信号调理模块的输出端与模数转换器的模拟信号输入端口连接。\n[0022] 模数转换器的数字信号输出端口与控制模块TMS320DM6467的I2C总线接口SDA、SCL连接。\n[0023] 模数转换器采用德州仪器(TI)推出的单通道12位SAR架构的模数转换器(ADC)\n2\nADS7828，该器件支持IC总线，并采用独特的模拟输入架构，采样速率高达50kHz，可提供\n2\n72dBFS的信噪比(SNR)，功耗仅2.25瓦，数字信号按照IC总线协议串行输出。\n[0024] 上述的一号、二号、三号摄像机与一号视频解码器的三个输入端连接，四号、五号、六号摄像机与二号视频解码器的三个输入端连接，一号、二号视频解码器的输出端分别与控制模块的两个数字视频信号的输入端口VPORT1、VPORT2连接，\n[0025] 一号、二号视频解码器的型号都为TVP5158，TVP5158是美国德州仪器公司(TI)推出的一款全新4通道模数(A/D)视频解码器，非常适合视频多输入的应用。其显著特点是TVP5158的每个通道均采用可编程的水平/垂直(H/V)换算器，允许影像输出比例的缩小，并且能够提供多种选项，以支持全尺寸或按比例缩小影像的单输出或同时输出，从而减轻了微控制器的处理负担。\n[0026] TMS320DM6467实现了在各种视频终端产品间的无缝内容传输。它集成了ARM926EJ-S内核与600MHz C64x+DSP内核，并采用高清视频/影像协处理器(HD-VICP)、视频数据转换引擎以及目标视频端口接口。片上具有64通道增强型DMA控制器EDMA3，支持复杂的数据类型的传输，有利于图像数据的高效传输和格式变更。TMS320DM6467有丰富的外部存储器接口：一个专用的32位、200MHz、256M字节寻址空间的DDR2存储器接口用于接高速、大容量的DDR2存储器，以存储代码和数据；一个8位、64M字节寻址空间的异步存储器接口用于接8位Nor Flash或Nand Flash，以存储固化代码；以及10/100M以太网接口和高速USB2.0主从接口。同时，TMS320DM6467有两个专用的视频输入接口，可方便地与数字视频信号源连接，而且具有视频预处理功能，支持多个视频窗口管理及在视频画面上叠\n2\n加文本数据；另外，TMS320DM6467有IC总线以及32位PCI总线，其中32位PCI总线可方便与PC机连接，实现多板并行工作。\n[0027] GPS接收机(双频诺瓦泰)与控制模块TMS320DM6467的串行通信接口UART连接，外部时钟与控制模块TMS320DM6467的时钟接口CLOCK连接，外部时钟的型号为DS1302，程序存储器与控制模块TMS320DM6467的异步串行存储器接口EMIFA连接，程序存储器的型号为AM29LV800DB，数据存储器与控制模块TMS320DM6467的同步串行存储器接口DDR2EMIF连接，数据存储器的型号为HY57V561620，硬盘DR40的地址端口和数据端口分别经过地址总线驱动器(型号为74HC245)和数据总线驱动器(型号为SN74LVTH16245)与控制模块TMS320DM6467的硬盘接口ATA连接。\n[0028] 本装置借助于方向盘力矩与转角传感器、制动加速度传感器、制动踏板力传感器、制动踏板行程传感器以及一号、二号、三号摄像机完成对驾驶员操作行为的采集，通过GPS(全球定位系统)接收机，完成对车辆位置信息的采集；通过四号、五号、六号摄像机完成对车辆周边信息和道路状况的采集，并存储在硬盘上；科研人员通过USB接口将采集的多源数据取出，利用行为分析软件对多源数据进行融合，重构道路环境。\n[0029] TMS320DM6467提供了16bit可拆分的视频输入端口和16bit可拆分的视频输出端口，输入及输出端口都可以作为2个8bit的接口使用。本方案输入端口扩展了\n2片TVP5158，最多可实现8路图像的采集。在数据处理的过程中，由于图像数据量很大，TMS320DM6467内存有限，所以系统外部扩展程序存储器和数据存储器作为程序和数据缓冲区。在器件选择上，程序存储器选用能电擦写、掉电保护的8Mbit Flash存储器AM29LV800DB，数据宽度可配置成8位或16位。数据存储器选用Hynix公司的HY57V561620，该器件是一款4Bankx4Mxl6Bit的同步高速动态存储器，能够满足数据缓冲的需要。同时，为适应视频数据大容量存储的特点，还采用了硬盘存储方式。\n[0030] 由于综合信息集成采集装置需要对状态发生时对应的时间信息作相应的记录，以便后来的分析使用，所以需要详细的时间信息。由于对时间的实时性要求较高，并在系统断电时，时钟仍要运行，故选择具备掉电检测功能并且提供附加电池供电的时钟芯片DS1302。\nDS1302是美国DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，内含一个实时时钟/日历和31字节的静态RAM，可通过串行接口与微控制器进行通信。其实时时钟/日历电路可提供秒、分、时、日、期、月、年的信息，每个月的天数和闰年的天数可自动调整。该芯片工作时功耗低并支持备用电源供电。\n[0031] 本装置的优点是可以集成采集人车路的综合信息，有更丰富的可视化视频数据，更加直观，使得记录的数据可以更好的研究人车路相互作用对交通安全的影响机理。提高车辆行驶的安全性，减少交通事故发生的几率。