專利名稱：一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及道路交通安全研究領域，特別涉及一種駕駛員汽車駕駛行為的綜
合監測系統。技術背景 駕駛行為指的是駕駛員在駕駛車輛過程中根據車輛行駛狀況，周圍道路環境對車輛做出的不同控制行為。駕駛行為直接影響著道路交通安全，統計數據表明，我國每年發生的交通事故中由于駕駛員人為因素而引發的比例為70%左右，造成大約5萬人死亡，給社會發展帶來了嚴重的影響。由人為因素引發的交通事故具體表現為不適當的駕駛行為會增加事故發生的概率，如駕駛員錯誤的操作加速踏板，制動踏板，方向盤使用不正確，不能正確的觀察道路周圍環境等。 道路交通安全研究領域中，經常需要對駕駛員的駕駛行為進行測試，現階段對駕駛行為進行測試通常有兩種方法一種是采用虛擬的交通環境，在實驗室采用計算機虛擬軟件將道路環境投影在屏幕上放映，駕駛員使用駕駛模擬器在屏幕前根據虛擬道路環境進行模擬操作，這種測試方法成本低，安全性高，但是實驗的真實性不高，駕駛員通常不能達到實際駕駛車輛的狀態，這對駕駛行為分析的結果會造成比較大的誤差。第二種方法是對駕駛行為進行分解，然后單獨分析，如單獨地進行駕駛員視覺搜索研究，駕駛員跟車模型研究，駕駛員在緊急情況下的駕駛行為等。這些實驗結果能夠單獨地從某一方面來反應駕駛員的駕駛行為，但是不能將各種駕駛行為特征指標聯系到一起進行分析。
發明內容為了克服上述不足，本實用新型的目的在于提供一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統，該系統能夠同時監測駕駛員視覺行為，駕駛員的操作行為，車輛運行狀態，周圍車輛對駕駛員的影響，以及監測車輛周圍道路環境。[0005] 為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案予以實現。 —種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統，其特征在于，包括CAN總線和掛接在CAN總線上的服務器、微波雷達測距模塊、紅外激光掃描模塊、制動踏板行程測量模塊、方向盤轉角測試模塊、車輛運動狀態測量模塊、車道識別模塊，以及分別通過網線接入服務器的駕駛員眼睛運動測量模塊和環境監控模塊； 所述微波雷達測距模塊，同時測量同車道內試驗車分別與前車的距離和后車的距離； 所述紅外激光掃描模塊，同時測量試驗車與其左前側和左后側車輛的距離和相對方向； 所述制動踏板行程測量模塊，采集駕駛員踩踏制動踏板的輕重程度； 所述方向盤轉角測試模塊，采集試驗車方向盤的轉向和轉角； 所述車輛運動狀態測量模塊，采集試驗車的速度、加速度、航向和位置參數；[0012] 所述車道識別模塊，采集試驗車前方道路中車道位置和車道方向； 所述駕駛員眼睛運動測量模塊，采集駕駛員的眼睛位置、注視方向、注視目標、眨
眼頻率； 所述環境監控模塊，采集試驗車前、后、左、右四個方向的環境圖像； 所述服務器實時接收微波雷達測距模塊、紅外激光掃描模塊、制動踏板行程測量
模塊、方向盤轉角測試模塊、車輛運動狀態測量模塊、車道識別模塊、駕駛員眼睛運動測量
模塊和環境監控模塊的監測信號，并實時存儲和顯示。 本實用新型的進一步改進和特點在于 所述微波雷達測距模塊主要包括依次串聯的兩個微波雷達測距傳感器、具有兩路輸入的第一電壓放大A/D轉換電路、第一單片機、第一 CAN通信單元。 所述紅外激光掃描模塊主要包括依次串聯的兩個紅外激光掃描傳感器、具有四路輸入的第二電壓放大A/D轉換電路、第二單片機、第二 CAN通信單元。 所述制動踏板行程測量模塊包括依次串聯的制動踏板行程測量傳感器、第三單片機和第三CAN通信單元。 所述方向盤轉角測試模塊包括依次串聯的方向盤轉角傳感器、第四單片機和第四CAN通信單元。 所述車輛運動狀態測量模塊包括依次串聯的GPS接收機、第五單片機和第五CAN通信單元。 所述車道識別模塊包括依次串聯的車道識別攝像機、DSP圖像處理裝置和第六CAN通信單元。 所述駕駛員眼睛運動測量模塊包括眼動儀以及與眼動儀連接的以太網通信單元。[0024] 所述環境監控模塊包括以太網絡交換機，以及分別連接以太網交換機的前視、后視、左視、右視數字攝像機。 本實用新型的駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統，通過CAN總線分別掛接服務器、微波雷達測距模塊、紅外激光掃描模塊、制動踏板行程測量模塊、方向盤轉角測試模塊、車輛運動狀態測量模塊、車道識別模塊，分別將駕駛員眼睛運動測量模塊和環境監控模塊通過網線接入服務器；服務器實時接收微波雷達測距模塊、紅外激光掃描模塊、制動踏板行程測量模塊、方向盤轉角測試模塊、車輛運動狀態測量模塊、車道識別模塊、駕駛員眼睛運動測量模塊和環境監控模塊的監測信號，并實時存儲和顯示。因此，該系統能夠同時監測駕駛員視覺行為，駕駛員的操作行為，車輛運行狀態，周圍車輛對駕駛員的影響，以及監測車輛周圍道路環境。 本實用新型采用上述技術方案具有以下優點 1、系統具有良好的抗干擾特性，現階段其他進行駕駛行為實際測試時所用到的儀器容易受到汽車發動機以及其他相關電器運轉所帶來的電磁干擾的影響，而本系統采用CAN總線來連接系統中的各采集模塊，具有良好的抗干擾性。 2、系統中駕駛行為監測的模塊之間相互獨立工作，某個模塊出現故障不會影響到其他模塊的正常工作，保證了系統工作的可靠性。 3、解決了駕駛行為監測時，不同模塊之間的不同步問題。駕駛行為監測需要用一系列的指標來分析，而傳統的系統只能使用其中一部分指標來單獨進行分析，本實用新型能夠實時采集同一時刻的各種駕駛行為指標，真實的反應駕駛員在實際駕駛過程中的駕駛 行為。 4、本實用新型中服務器自動地進行駕駛行為特征數據采集，實時地將試驗數據進 行存儲和顯示，不需要試驗人員進行操作，不需要對駕駛員做出任何限制，完全與實際駕駛 環境一樣，能夠真實地反映駕駛行為的相關特性指標。
圖1為本實用新型的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統的整體框架示意
圖；其中1、服務器；2、微波雷達測距模塊；3、紅外激光掃描模塊；4、制動踏板行車測量模
塊；5、方向盤轉角測試模塊；6、車輛運動狀態測量模塊；7、車道識別模塊；8、駕駛員眼睛運
動測量模塊；9、道路環境監控模塊；10、 CAN總線模塊。 圖2是微波雷達測距模塊的連接示意圖。 圖3是紅外激光掃描模塊的連接示意圖。 圖4是制動踏板行程測量模塊的連接示意圖。 圖5是方向盤轉角測量模塊的連接示意圖。 圖6是車輛運動狀態測量模塊的連接示意圖。 圖7是車道識別模塊的連接示意圖。 圖8是駕駛員眼睛運動測量模塊的連接示意圖。 圖9是環境監控模塊的連接示意圖。
具體實施方式參考圖l，為本實用新型的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統。它包括 CAN總線10和掛接在CAN總線10上的服務器1、微波雷達測距模塊2、紅外激光掃描模塊 3、制動踏板行程測量模塊4、方向盤轉角測試模塊5、車輛運動狀態測量模塊6、車道識別模 塊7，以及分別通過網線接入服務器1的駕駛員眼睛運動測量模塊8和環境監控模塊9。其 中，微波雷達測距模塊，同時測量同車道內試驗車分別與前車的距離和后車的距離；紅外激 光掃描模塊，同時測量試驗車與其左前側和左后側車輛的距離和相對方向；制動踏板行程 測量模塊，采集駕駛員踩踏制動踏板的輕重程度；方向盤轉角測試模塊，采集試驗車方向盤 的轉向和轉角；車輛運動狀態測量模塊，采集試驗車的速度、加速度、航向和位置參數；車 道識別模塊，采集試驗車前方道路中車道位置和車道方向；駕駛員眼睛運動測量模塊，采集 駕駛員的眼睛位置、注視方向、注視目標、眨眼頻率；環境監控模塊，采集試驗車前、后、左、 右四個方向的環境圖像；服務器實時接收微波雷達測距模塊、紅外激光掃描模塊、制動踏板 行程測量模塊、方向盤轉角測試模塊、車輛運動狀態測量模塊、車道識別模塊、駕駛員眼睛 運動測量模塊和環境監控模塊的監測信號，并實時存儲和顯示，用于對駕駛員的駕駛行為 監測與分析研究。 參考圖2，微波雷達測距模塊主要包括依次串聯的兩個微波雷達測距傳感器、具有 兩路輸入的第一電壓放大A/D轉換電路、第一單片機、第一CAN通信單元。兩個微波雷達 測距傳感器分別安裝在試驗車的前、后保險桿中間，分別測量同車道內試驗車分別與前車 的距離和后車的距離。微波雷達測距傳感器返回的信號為微弱的電壓信號，將其輸出的電壓信號接入到第一電壓放大A/D轉換電路，第一電壓放大A/D轉換電路將輸入信號放大到0-5V的范圍內，并經過A/D轉換變成數字電壓信號，輸入第一單片機。第一單片機采集該數字電壓信號，并根據數字電壓信號與所測距離之間的對應關系，計算得到試驗車與前車距離，及其與后車的距離。第一單片機將上述距離數據發送到第一 CAN通信單元，第一 CAN通信單元通過CAN總線向服務器發送上述數據。 參考圖3，紅外激光掃描模塊主要包括依次串聯的兩個紅外激光掃描傳感器、具有四路輸入的第二電壓放大A/D轉換電路、第二單片機、第二CAN通信單元。兩個紅外激光掃描傳感器分別安裝在試驗車的前、后保險桿的左側，分別測量試驗車與其左前側和左后側車輛的距離和相對方向。紅外激光掃描傳感器返回的信號為代表距離和方向的兩路微弱的電壓信號，將該兩路輸出的電壓信號接入到第二電壓放大A/D轉換電路的兩路輸入口 ，第二電壓放大A/D轉換電路將分別將兩路輸入信號放大到0-5V的范圍內，并經過A/D轉換分別變成數字電壓信號，并輸入第二單片機。第二單片機采集上述兩路數字電壓信號，并根據代表距離的數字電壓信號與所測距離之間的對應關系，代表方向的數字電壓信號與所測方向之間的對應關系，分別計算得到試驗車與左前側車輛的距離和方向，及其與左后側車輛的距離和方向。第二單片機將上述距離數據和方向發送到第二 CAN通信單元，第二 CAN通信單元通過CAN總線向服務器發送上述數據。 參考圖4，制動踏板行程測量模塊包括依次串聯的制動踏板行程測量傳感器、第三單片機和第三CAN通信單元。制動踏板行程測量傳感器與試驗車制動踏板連接，測量制動踏板的行程，即采集駕駛員踩踏制動踏板的輕重程度，制動踏板傳感器輸出的數字信號直接接入到第三單片機，第三單片機根據該行程傳感器的輸入信號與制動行程之間的對應關系進行計算，得到該時刻的制動踏板的行程數據。第三單片機將制動踏板的行程數據發送到第三CAN通信單元，第三CAN通信單元通過CAN總線將制動踏板的行程數據向服務器發送。 參考圖5，方向盤轉角測試模塊包括依次串聯的方向盤轉角傳感器、第四單片機和第四CAN通信單元。方向盤轉角傳感器安裝在方向盤下面的轉向柱上，用于采集試驗車方向盤的轉向和轉角；將該方向盤轉角傳感器固定在轉向柱上以后，與方向盤連接為一體，方向盤轉角傳感器轉動的轉向和轉角與方向盤的轉向和轉角完全一樣。方向盤轉角傳感器檢測的試驗車的轉向和轉角信號均為數字信號，并直接輸入第四單片機，第四單片機根據方向盤轉角傳感器輸出的轉向和轉角信號與方向盤的實際轉向和轉角之間的換算公式進行計算，實時采集方向盤的轉角及轉向數據。第四單片機將方向盤的轉角及轉向數據發送到第四CAN通信單元，第四CAN通信單元通過CAN總線向服務器發送上述轉角及轉向數據。[0045] 參考圖6，車輛運動狀態測量模塊包括依次串聯的GPS接收機、第五單片機和第五CAN通信單元。將GPS接收機固定在試驗車內，實時測量試驗車的速度、加速度、航向和位置參數，GPS接收機將上述測量數據接入到第五單片機，第五單片機對GPS接收機輸出的數據進行校驗后，發送到第五CAN通信單元，第五CAN通信單元通過CAN總線向服務器發送上述數據。 參考圖7，車道識別模塊包括依次串聯的車道識別攝像機、DSP圖像處理裝置和第六CAN通信單元，用于采集試驗車前方道路中車道位置和車道方向。車道識別攝像機安裝在試驗車內后視鏡的背面，試驗車運行過程中，車道識別攝像機不斷的采集試驗車的前方道路圖像，并實時輸入到DSP圖像處理裝置中，DSP圖像處理裝置對前方道路圖像進行高速 處理，經過識別之后得到車道位置和車道方向。DSP圖像處理裝置得到的車道位置、車道方 向數據發送到第六CAN通信單元，第六CAN通信單元將上述數據通過CAN總線向服務器發 送。 參考圖8，駕駛員眼睛運動測量模塊包括眼動儀以及將眼動儀連接到交換機的以 太網通信單元。眼動儀安裝在駕駛員正前方的儀表盤上，用于采集駕駛員的眼睛位置、注視 方向、注視目標、眨眼頻率；其中，眼動儀的兩臺紅外攝像機對準駕駛員頭部區域安裝。試驗 車運行過程中，眼動儀通過兩臺紅外攝像機實時的采集駕駛員眼睛的圖像，并對駕駛員眼 睛的圖像進行實時分析處理得到駕駛員眼睛的位置，注視方向，注視目標，眨眼頻率參數， 然后將這些數據通過以太網通信單元發送到服務器中。 參考圖9，環境監控模塊包括以太網絡交換機，以及分別連接以太網交換機的前 視、后視、左視、右視數字攝像機，分別采集試驗車前、后、左、右四個方向的環境圖像。前視、 后視、左視、右視數字攝像機將采集的試驗車的前、后、左、右四個方向的環境圖像，通過以 太網交換機直接輸入到服務器中。
權利要求一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統，其特征在于，包括CAN總線和掛接在CAN總線上的服務器、微波雷達測距模塊、紅外激光掃描模塊、制動踏板行程測量模塊、方向盤轉角測試模塊、車輛運動狀態測量模塊、車道識別模塊，以及分別通過網線接入服務器的駕駛員眼睛運動測量模塊和環境監控模塊；所述微波雷達測距模塊，同時測量同車道內試驗車分別與前車的距離和后車的距離；所述紅外激光掃描模塊，同時測量試驗車與其左前側和左后側車輛的距離和相對方向；所述制動踏板行程測量模塊，采集駕駛員踩踏制動踏板的輕重程度；所述方向盤轉角測試模塊，采集試驗車方向盤的轉向和轉角；所述車輛運動狀態測量模塊，采集試驗車的速度、加速度、航向和位置參數；所述車道識別模塊，采集試驗車前方道路中車道位置和車道方向；所述駕駛員眼睛運動測量模塊，采集駕駛員的眼睛位置、注視方向、注視目標、眨眼頻率；所述環境監控模塊，采集試驗車前、后、左、右四個方向的環境圖像；所述服務器實時接收微波雷達測距模塊、紅外激光掃描模塊、制動踏板行程測量模塊、方向盤轉角測試模塊、車輛運動狀態測量模塊、車道識別模塊、駕駛員眼睛運動測量模塊和環境監控模塊的監測信號，并實時存儲和顯示。
2. 根據權利要求1所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統，其特征在于，所 述微波雷達測距模塊主要包括依次串聯的兩個微波雷達測距傳感器、具有兩路輸入的第一 電壓放大A/D轉換電路、第一單片機、第一 CAN通信單元。
3. 根據權利要求1所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統，其特征在于，所 述紅外激光掃描模塊主要包括依次串聯的兩個紅外激光掃描傳感器、具有四路輸入的第二 電壓放大A/D轉換電路、第二單片機、第二 CAN通信單元。
4. 根據權利要求1所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統，其特征在于，所 述制動踏板行程測量模塊包括依次串聯的制動踏板行程測量傳感器、第三單片機和第三 CAN通信單元。
5. 根據權利要求1所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統，其特征在于，所 述方向盤轉角測試模塊包括依次串聯的方向盤轉角傳感器、第四單片機和第四CAN通信單 元。
6. 根據權利要求1所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統，其特征在于，所 述車輛運動狀態測量模塊包括依次串聯的GPS接收機、第五單片機和第五CAN通信單元。
7. 根據權利要求1所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統，其特征在于，所 述車道識別模塊包括依次串聯的車道識別攝像機、DSP圖像處理裝置和第六CAN通信單元。
8. 根據權利要求1所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統，其特征在于，所 述駕駛員眼睛運動測量模塊包括眼動儀以及與眼動儀連接的以太網通信單元。
9. 根據權利要求1所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統，其特征在于，所 述環境監控模塊包括以太網絡交換機，以及分別連接以太網交換機的前視、后視、左視、右 視數字攝像機。
專利摘要本實用新型涉及道路交通安全研究領域，公開了一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監測系統。它包括CAN總線和掛接在CAN總線上的服務器、微波雷達測距模塊、紅外激光掃描模塊、制動踏板行程測量模塊、方向盤轉角測試模塊、車輛運動狀態測量模塊、車道識別模塊，以及分別通過網線接入服務器的駕駛員眼睛運動測量模塊和環境監控模塊。
文檔編號G01B21/02GK201449449SQ20092003441
公開日2010年5月5日 申請日期2009年9月1日 優先權日2009年9月1日
發明者付銳, 張瓊, 王暢, 袁偉, 郭應時 申請人:長安大學