專利名稱：道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)的信息集中平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種信息的采集與顯示系統(tǒng)，尤其涉及一種在車輛道路安全信息感知 增強及危險預(yù)警系統(tǒng)中用以進行狀態(tài)切換和控制的信息采集與顯示平臺。
背景技術(shù)：
國外對于智能汽車及環(huán)境感知技術(shù)的研究起歩于20世紀80年代，最初的研究目的是
為了軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，后來逐歩滲透到民用領(lǐng)域，比較知名的研究機構(gòu)包括美國國防部
及其下屬機構(gòu)DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency )、美國的卡內(nèi)基一梅 隆大學(xué)(簡稱CMU)、德國的聯(lián)邦國防大學(xué)(簡稱UBM)、意大利的帕爾馬大學(xué)、Mobileye 公司和Volvo公司。也有一些企業(yè)開發(fā)了基于汽車主動安全技術(shù)的產(chǎn)品，例如由德國的 DaimlerChrysler公司和美國的Iteris公司聯(lián)合開發(fā)的AutoVue系統(tǒng)、Mobileye公司開發(fā)的 AWS系統(tǒng)、Nissan公司的北美分公司Infiniti公司研發(fā)的LDW系統(tǒng)和豐田公司開發(fā)的 STAR系統(tǒng)等。
國內(nèi)對于智能汽車環(huán)境感知技術(shù)方面的研究比國外起歩要晚， 一些科研院所從20世 紀90年代開始進行相關(guān)領(lǐng)域的研究工作。例如吉林大學(xué)智能車輛課題組從20世紀90 年代開始自動引導(dǎo)車的研究，先后開發(fā)出多個型號的自動引導(dǎo)車輛，如JLUIV-4實驗型智 能汽車。西安交通大學(xué)的Springrobot智能汽車實驗平臺，在該實驗平臺的基礎(chǔ)上，西安 交通大學(xué)人工智能與機器人研究所智能車輛課題組開展了結(jié)合視覺、雷達的車道檢測研 究、車輛檢測研究及攝像機標定方法的研究。清華大學(xué)計算機系和汽車系在道路環(huán)境感知 方面均有研究，主要是針對駕駛安全輔助技術(shù)開展研究工作，在車道識別技術(shù)、車輛檢測 技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)方面取得了一系列突破，建立了THASV-II安全汽車平臺。國防科技大學(xué) 和上海交大都在此研究領(lǐng)域進行了研究工作。
目前，在道路行駛環(huán)境感知技術(shù)領(lǐng)域存在一些技術(shù)問題和不足，主要有以下幾個方面 (1)對復(fù)雜環(huán)境適用性不夠強；(2)信息感知傳感器技術(shù)有待發(fā)展；(3)系統(tǒng)集成度不 高。針對道路環(huán)境感知技術(shù)中所存在的上述技術(shù)問題和不足，需要在下述幾個方面進一歩 展丌研究工作，其趨勢表現(xiàn)在(1)復(fù)雜環(huán)境感知技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用；(2)集成化；(3) 成本低廉的安全輔助系統(tǒng)；(4) IV與ITS的資源共用；(5)主動安全、被動安全及通信
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車輛道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)(road condition perception and forward collision warning system _PWS)屬于一種車輛安全輔助駕駛系統(tǒng)，它是智能交通系統(tǒng) (ITS)中的重要研究內(nèi)容，其目的就是使車輛在較差的環(huán)境中能夠識別路況信息，增強
3駕駛?cè)嗽诓焕h(huán)境下對環(huán)境的感知能力，以輔助駕駛?cè)税踩熊嚒；诙鄠鞲衅餍畔⑷诤?的駕駛?cè)烁兄鰪娂夹g(shù)、自動駕駛技術(shù)等，不僅是目前國內(nèi)外相關(guān)科技人員研究的重要內(nèi) 容，也是未來基于ITS的汽車安全技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。
車輛道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)(road condition perception and forward collision warning system —PWS)主要用于提高車輛在夜間及彎道時對于危險情況的辨 識，同時通過輔助照明及夜視系統(tǒng)增強駕駛員的可視距離及范圍。PWS還具有網(wǎng)絡(luò)接口 (CAN/LIN網(wǎng)絡(luò))，傳感器信息以及預(yù)警信號可以更好的同車身上的其他系統(tǒng)共享，增加 整車的集成度，提高信息的利用率。通常，PWS擁有兩個子系統(tǒng)，即它整合了前向碰撞 預(yù)警系統(tǒng)(FCW)和自適應(yīng)前照燈系統(tǒng)(AFS)， FCW和AFS兩個系統(tǒng)之間由CAN線連 接。其中，F(xiàn)CW系統(tǒng)不但是一個主控節(jié)點，而且還用于道路信息的采集，情況辨識及碰 撞監(jiān)測，在FCW系統(tǒng)中通過裝備一臺紅外攝像機以寬展駕駛員夜間的可視距離。AFS系 統(tǒng)用于增強車輛在夜間彎道行駛時的照明，可以根據(jù)不同的路況和駕駛條件調(diào)節(jié)近光燈的 照明方向，使其達到最佳的照明效果。
現(xiàn)有的PWS系統(tǒng)中，大部分采用PC機進行信息的采集，使用顯示器進行顯示。也 有一些簡單的系統(tǒng)并沒有顯示單元，而是以聲音和指示燈等形式提示用戶。采用PC機進 行采集和顯示雖然處理速度快，效果好但其成本較高，維護性差，系統(tǒng)龐大。同時大部分 PC都是交流供電，用于車載時要加逆變器將直流變?yōu)榻涣魇褂?，使系統(tǒng)成本更高。對于 一些沒有顯示單元的系統(tǒng)，其簡單的提示并不能使用戶清楚的明白當(dāng)前狀況，直接降低了 系統(tǒng)的可用性。

實用新型內(nèi)容
本實用新型提供一種道路安全信息感知增強及危險預(yù)系統(tǒng)(PWS)的信息集中平臺， 該信息集中平臺用來切換和控制上述PWS系統(tǒng)信息的采集及顯示。
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)的信息集
中平臺包括分別與MCU模塊連接的圖像處理模塊、CAN收發(fā)器和報警裝置；在所述MCU 模塊與所述圖像處理模塊之間設(shè)置有視頻切換及放大模塊，所述圖像處理模塊通過其上的 UART串行接口與MCU模塊實現(xiàn)通信；所述視頻切換及放大模塊與所述圖像處理模塊的 連接是通過輸入與輸出視頻信號來實現(xiàn)的；所述視頻切換及放大模塊和所述MCU模塊均 與一顯示器連接；所述視頻切換及放大模塊還設(shè)置有兩個信號接收端口及一個視頻信號輸 出端口；所述視頻切換及放大模塊的兩個視頻信號接收端口分別接收來自于信息集中平臺 外部的彩色CDD和紅外CDD的視頻信號；所述視頻切換及放大模塊通過所述的視頻信 號輸出端口向所述顯示器輸出PAL制視頻信號。
本實用新型道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)的信息集中平臺，其中，所述視頻 切換及放大模塊由兩塊MAX4020和一塊MAX4567芯片構(gòu)成，所述MAX4567芯片是視 頻信號切換的電子開關(guān)，所述MAX4020芯片為高速端到端的信號運算放大器。所述MCU模塊與所述CAN收發(fā)器之間的連接采用串行總線。所述CAN收發(fā)器通過CAN接口與信 息集中平臺外部實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。所述CAN接口采用高速CAN500K接口。所述報警裝置 由指示燈和蜂鳴器構(gòu)成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是
(1) 由于本實用新型信息集中平臺可以接入兩路視頻信號，進行切換，大大擴展了 系統(tǒng)功能，紅外CCD增強了系統(tǒng)在夜間外部光線不足情況下的可視性；
(2) 本實用新型信息集中平臺中全部使用單片機和嵌入式系統(tǒng)，維護簡單體積小， 使用+ 12V供電，有利與車載安裝和使用；
G)具有LCD屏顯示，實時顯示處理后的彩色圖像，同時可以顯示系統(tǒng)參數(shù)和報警， 信息量大，更為直觀的表現(xiàn)使用戶可以很快理解。


圖1是本實用新型道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)的信息集中平臺硬件框圖； 圖2是圖1中所示視頻切換及放大模塊的功能示意圖； 圖3是圖1中所示信息集中平臺的工作過程控制流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一歩詳細描述。
附圖中主要零部件和細節(jié)的說明ioo信息集中平臺，200顯示器，300FCW模塊， 400AFS模塊，510紅外CCD， 520彩色CCD， 101圖像處理模塊，102MCU模塊，103CAN 收發(fā)器，104報警裝置，105視頻切換及放大模塊。
本實用新型信息集中平臺100與其外部的AFS系統(tǒng)400之間采用高速CAN接口 ，所 述CAN接口采用高速CAN500K接口。該信息集中平臺100用來進行外部圖像的采集和 顯示諸如車輛狀態(tài)、碰撞預(yù)警等信息；與此同時，還可以進行系統(tǒng)狀態(tài)控制和圖像的切換 等功能。
本實用新型道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)的信息集中平臺其硬件結(jié)構(gòu)如圖 l所示，包括分別與MCU模塊102連接的圖像處理模塊101、 CAN收發(fā)器103和報警裝 置104，在所述MCU模塊102與所述圖像處理模塊101之間設(shè)置有視頻切換及放大模塊 105。
所述視頻切換及放大模塊105設(shè)置有兩個視頻信號接收端口及一個視頻信號輸出端 口 ，用于接入輸入及輸出視頻信號，所述MCU模塊102通過通用的I/O接口與視頻切換 及放大模塊105連接；所述圖像處理模塊101通過其上的UART串行接口與MCU模塊 102實現(xiàn)通信，所述視頻切換及放大模塊105通過輸入與輸出視頻信號與圖像處理模塊101 連接。與此同時，所述視頻切換及放大模塊105還與外部的前向碰撞預(yù)警(FCW)系統(tǒng)的視 頻輸出以及紅外CCD連接。另外，本實用新型信息集中平臺外部設(shè)置有顯示器200，該顯示器200同時與所述視 頻切換及放大模塊105和MCU模塊102連接，S卩通過PAL制視頻信號同視頻切換及 放大模塊105連接，從而接收來自于視頻切換及放大模塊105的PAL視頻信號，并通過 顯示器200上的按鍵向MCU模塊102輸入指令，MCU模塊102將要顯示的信息及控制 狀態(tài)字傳送到圖像處理模塊101，并通用1/0接口用于控制報警裝置104中的指示燈和蜂 鳴器，及視頻切換及放大模塊和按鍵的讀取等。指示燈和蜂鳴器用于FCW系統(tǒng)300的報 警及系統(tǒng)狀態(tài)的指示。CAN收發(fā)器103通過串行總線與MCU模塊102連接，該CAN收 發(fā)器103同時通過高速CAN500K接口依次與信息集中平臺外部的AFS模塊400和FCW 模塊300連接。
本實用新型信息集中平臺中的圖像處理模塊101用來系統(tǒng)信息的顯示等，其通過串口 與MCU模塊102進行通信，所述視頻切換及放大模塊105用于視頻信號的放大及切換分 配，其輸入為FCW系統(tǒng)300處理后的彩色CCD信號520和一個紅外CCD510的視頻信 號。MCU模塊102通過通用10 口可以選擇這兩路視頻信號中的一路輸入DM355模塊， 同時圖像處理模塊IOI的輸出信號通過視頻切換及放大模塊105放大后輸入到外部的顯示 器200的液晶顯示屏上進行顯示。所述CAN收發(fā)器103采用AMIS30660高速CAN接口， MCU模塊102通過該高速CAN接口與高速CAN網(wǎng)絡(luò)通信，實現(xiàn)與FCW系統(tǒng)300和AFS 系統(tǒng)400數(shù)據(jù)共享。
下面結(jié)合具體實施例對上述主要功能部件作進一歩詳細描述
1. MCU模塊102
如圖1所示，所述MCU模塊采用R8C21237，它是瑞薩公司生產(chǎn)的低功耗、高性能 的8位微控制器。標準片上外設(shè)包括8位多功能定時器、16位定時器、UART/時鐘同步 串行接口、電壓檢測電路、上電復(fù)位電路、高/低速片上振蕩器、檢測定時器等。同時加 入了UART、 IIC總線接口 (IIC) /芯片選擇時鐘同歩串行接口、 10位A/D轉(zhuǎn)換器和振蕩 停止檢測功能。配備硬件LIN模塊和CAN模塊。最高工作頻率為20MHz。提供48引腳 封裝擁有豐富的I/O資源同時嵌入了數(shù)據(jù)閃存(1 KBx2塊)。
本實用新型信息集中平臺主要利用該MCU模塊的通用1/0接口、通用定時器和CAN 通信控制器等。其中，通用定時器主要用來定時為MCU模塊和電源管理模塊清狗；CAN 通信控制器的主要功能是與CAN收發(fā)器AMIS30660接合，二者結(jié)合共同完成CAN信號 的調(diào)理和收發(fā)功能。通用1/0接口用于控制指示燈和蜂鳴器，視頻切換及放大模塊和按鍵 的讀取等。
2. 圖像處理模塊IOI (即DM255模塊)
所述圖像處理模塊(DM355模塊)采用采用TI公司TMS320DM355嵌入式處理器， 該處理器包括一個ARM926E-J內(nèi)核和一個MPEG4/JPEG硬件編解碼內(nèi)核，支持Linux2.6 操作系統(tǒng)，可以運行MPEG4 ， JPEG, G.711等多種音視頻編解碼算法。擁有4Gb Nand Flash 及1Gb DDR2內(nèi)存，支持多種存儲器接口，音視頻接口和通信接口，其中包括CVBS端
6子，3.5mm標準麥克風(fēng)插槽及耳機插槽，Micro SD卡接口， USB2.0接口， 10/100Mbps 以太網(wǎng)RJ45接口， UART接口， JTAG接口等。
本實用新型信息集中平臺主要利用DM355模塊的UART接口和其視頻處理功能。其 中，UART串行接口用于同MCU模塊102通信，將系統(tǒng)信息及狀態(tài)控制字傳輸過來；而 視頻處理功能將系統(tǒng)信息與輸入的視頻信號進行圖像疊加為一路視頻信號，輸出到視頻切 換及放大模塊105最后顯示到液晶屏200上。
3. 視頻切換及放大模塊105
所述視頻切換及放大模塊由兩塊MAX4020和一塊MAX4567芯片構(gòu)成，其中，芯片 MAX4567是一款專門用于視頻信號切換的電子丌關(guān)，開關(guān)迅速串?dāng)_小，通過信號頻帶寬； 芯片MAX4020為高速端到端的信號運算放大器，成本低廉，功耗小。視頻切換及放大模 塊105中使用芯片MAX4567用于視頻信號的切換，使用芯片MAX4020用于視頻信號的 放大。所述視頻切換及放大模塊105的功能如圖2所示，紅外CCD視頻信號和FCW系 統(tǒng)處理后的彩色CCD信號首先進入第一 MAX4020芯片進行一級信號放大，防止信號衰 減。然后兩路信號進入MAX4567芯片進行視頻切換，在這里由MCU控制切換哪路視頻。 切換后的視頻信號經(jīng)第二 MAX4020芯片一級放大后接入圖像處理模塊DM355的視頻信 號輸入端。經(jīng)該DM355處理后的視頻信號經(jīng)其視頻信號輸出端接入第二 MAX4020芯片 一級放大后接入顯示器液晶屏的視頻信號的輸入端。
4. CAN收發(fā)器103 (AMIS30660接口)
所述CAN收發(fā)器采用Amis30660收發(fā)器，可以用于12V和24V的系統(tǒng)。由于有較 寬的電壓范圍，它具有更好的EMI特性。符合ISO 11898-2標準，高速可達1Mbit/s。同 時具有過熱保護，過壓過流保護等功能。
結(jié)合圖l、圖2和圖3描述一個工作循環(huán)的過程
(1) 啟動本實用新星信息集中平臺301;
(2) MCU模塊102進行變量定義及其初始化302;其中，包括MCU模塊102串口 模塊的初始化(諸如波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位和停止位的設(shè)定)，CAN收發(fā)器103
的初始化(諸如波特率、ID和數(shù)據(jù)格式的設(shè)定)，通用I/O 口的設(shè)定(諸如輸入輸
出方向及默認值的設(shè)定)等。
(3) 外圍設(shè)備的初始化及其狀態(tài)的設(shè)定303; g卩通過串口啟動圖像處理模塊
101DM355的linux系統(tǒng)，并引導(dǎo)系統(tǒng)進入命令文件夾，啟動應(yīng)用程序。設(shè)置報警裝置104 中指示燈的顯示狀態(tài)；將視頻切換及放大模塊105切換到默認狀態(tài)(即彩色CCD520
輸出)。
(4) 若DM355模塊處于完全啟動狀態(tài)，順序執(zhí)行下一步，否則等待其完全啟動304; 此時，圖像處理模塊101DM355處理后的視頻將輸入視頻切換及放大模塊105，進而顯示 在顯示器200的液晶屏上。(5) CAN總線信息及命令接收，包括接收來自于AFS系統(tǒng)400和FCW系統(tǒng)300的 信息及控制狀態(tài)305;
(6) 檢測是否有"切換"按鈕按下，如果按下則切換視頻306，否則不切換；
(7) 切換視頻后307， MCU模塊102通過串口將系統(tǒng)信息及控制字傳送給圖像處理 模塊101 (DM355模塊)308;
(8) 通過CAN收發(fā)器103發(fā)送信息集中平臺的信息309，返回上述歩驟(5)繼續(xù) 采集或顯示信息。
盡管結(jié)合附圖對本實用新型進行了上述描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體 實施方式，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這 些均屬于本實用新型的保護之列。
權(quán)利要求1.一種道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)的信息集中平臺，包括分別與MCU模塊連接的圖像處理模塊、CAN收發(fā)器和報警裝置，其特征在于在所述MCU模塊與所述圖像處理模塊之間設(shè)置有視頻切換及放大模塊，所述圖像處理模塊通過其上的UART串行接口與MCU模塊實現(xiàn)通信；所述視頻切換及放大模塊與所述圖像處理模塊的連接是通過輸入與輸出視頻信號來實現(xiàn)的；所述視頻切換及放大模塊和所述MCU模塊均與一顯示器連接；所述視頻切換及放大模塊還設(shè)置有兩個視頻信號接收端口及一個視頻信號輸出端口；所述視頻切換及放大模塊的兩個信號接收端口分別接收來自于信息集中平臺外部的彩色CDD和紅外CDD的視頻信號；所述視頻切換及放大模塊通過所述的視頻信號輸出端口向所述顯示器輸出PAL制視頻信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)的信息集中平臺， 其特征在于所述視頻切換及放大模塊由兩塊MAX4020和一塊MAX4567芯片構(gòu)成，所 述MAX4567芯片是視頻信號切換的電子丌關(guān)，所述MAX4020芯片為高速端到端的信號 運算放大器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)的信息集中平臺， 其特征在于所述MCU模塊與所述CAN收發(fā)器之間的連接采用串行總線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)的信息集中平臺， 其特征在于所述CAN收發(fā)器通過CAN接口與信息集中平臺外部實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)的信息集中平臺， 其特征在于所述CAN接口采用高速CAN500K接口 。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)的信息集中平臺， 其特征在于所述報警裝置由指示燈和蜂鳴器構(gòu)成。
專利摘要本實用新型公開了一種道路安全信息感知增強及危險預(yù)警系統(tǒng)的信息集中平臺，包括分別與MCU模塊連接的圖像處理模塊、CAN收發(fā)器和報警裝置，所述MCU模塊與所述圖像處理模塊之間設(shè)置有視頻切換及放大模塊，所述圖像處理模塊通過其UART串行接口與MCU模塊實現(xiàn)通信；所述視頻切換及放大模塊與所述圖像處理模塊的連接是通過輸入與輸出視頻信號來實現(xiàn)的；所述視頻切換及放大模塊和所述MCU模塊均與一顯示器連接；所述視頻切換及放大模塊還設(shè)置有兩個視頻信號接收端口及一個視頻信號輸出端口；所述視頻切換及放大模塊的兩個信號接收端口分別接收來自于信息集中平臺外部的彩色CDD和紅外CDD的視頻信號；所述視頻切換及放大模塊通過所述的視頻信號輸出端口向所述顯示器輸出PAL制視頻信號。
文檔編號B60R21/01GK201294605SQ200820143318
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者輝 戎, 健 曹, 旭 王, 龔進峰 申請人:中國汽車技術(shù)研究中心