淺談構建智能車聯網主動防御體系的重要性

阮耀江

紹興市上虞天閏運輸有限公司 浙江省紹興市 312300

1 引言

當今人們對汽車的駕駛安全性、舒適性越來越重視，但隨著我國汽車的保有量的增加，我國的交通事故也逐年增多。車載主動防御系統是一種可以通過收集外界交通道路狀況，并對道路信息進行分析識別后，作出判斷的智能系統，可以有效降低汽車在行駛過程中發生事故的概率，從而降低交通的壓力。

2 車載聯網主動防御系統簡述

傳統的車輛安全防護系統主要為被動防御，其主要是由安全帶、安全氣囊等構成，被動防御系統主要是在事故發生后，用以減輕事故對車輛中的人員帶來的傷害，主要是用在事故發生之后，不能有效降低車輛的事故發生率。

主動防御系統是一種對車輛外部行駛環境進行信息采集后，并經過智能處理器進行分析處理轉換，最后輸出相關信號干預車輛駕駛行為控制的新型智能系統。該系統主要是對車輛發生事故之前的干預控制，可以有效降低車輛行駛事故的發生概率。同時該系統還可以進行相應的車聯網信息互換，可以實現車輛與車輛之間的信息共享。以及還可以實現交通調度信息監控，能夠了解感知整個交通實時狀況，有助于車主對交通路況的了解熟悉。

3 車載主動防御系統的創建

車載主動防御系統主要是基于信號收集器、傳感器、信號處理器、圖像處理系統的集成綜合智能系統。簡要分為信息采集系統、處理器、控制器等系統單元。信息采集主要由CCD等各類傳感器和GPS構成，用以對汽車路況信息進行實時收集。處理器通常采用高性能的MCU處理器，主要將信息轉換為數字信號，用以保證數據信息的處理。控制器主要是接收處理器發出的數字信號，從而能及時做出操作動作。

車輛在行駛過程中，車載光電設備將汽車行駛過程中的路況進行信息采集，通常的信息采集器采用CCD傳感器，CCD傳感器因為能夠很好地將圖像信號轉變為數字信號而被廣泛應用。數字信號傳輸給處理器后，處理器將路況信息進行分析處理及整理，生成的控制信號，再傳輸給車輛控制設備，從而引導車輛行駛。

4 車載主動防御系統的方案與措施

4.1 系統硬件方案

車載主動防御系統的硬件系統方案，主要以ARM11為核心，內核型號ARM117JZF-S，處理器選擇Samsung S3C6410A的處理器芯片，主頻采用533MHZ，外圍的設備為4G網卡、LCD屏、揚聲器、麥克風、GPS接收器、攝像頭。其主要的外接設備與功能見表1。

表1 外接設備選型與功能表

4.2 軟件系統方案

軟件系統主要由信息采集、信息處理、信息上傳、信息獲取、語音圖像功能模塊組成。信息的采取主要包含車輛位置信息與車輛四周的圖像信息。信息的處理包括提取汽車道路路況、四周車輛信息識別以及語音圖像的壓縮編碼，圖像的處理目的主要是利用單目測距模型獲得當前車輛與前方車輛距離。信息上傳主要包含車輛標識信息、時間信息、車輛自身狀況信息的上傳。

4.3 系統工作流程

圖1 軟件系統結構圖

系統的工作流程主要有身份注冊登錄、數據的互換和退出三個過程。系統啟動時，系統需要進行身份注冊登錄，注冊信息幀格式是SIM號、IP地址、端口號；系統向4G接入管理單元發起請求，4G接入管理單元轉發注冊請求到中心管理平臺；管理平臺驗證注冊信息，當該用戶的SIM號存在于該系統數據庫中，則更新用戶的IP地址，系統顯示用戶為在線狀態；系統的信息采集，會每隔5秒準備一幀數據，采集數據包含車輛的自身狀態數據、GPS位置定位信息，與前方車輛目標距離數據；采集的信息輸入中心管理服務器，對其相關數據進行分析并上傳接口保存至數據庫中；系統發出查詢和語音請求，中心管理服務器調用數據分析相應接口相應請求；系統發出退出請求，中心管理平臺處理請求，返回處理結果，流程退出。

4.4 系統主要防御措施

系統的主要防御系統中，車輛在行駛過程中通過智能主動防御系統可以進行車距測量主動預警及干預，系統可以對車輛在車道偏離或者追尾碰撞中，通過車載攝像系統對前方路況進行視頻信息采集，根據車載系統采集的前方車輛車道情況、車輛運動狀態、與其之間的相對距離和相對速度信息后，處理器對上述信息進行處理分析，判斷車輛是否出現車道偏離以及與前方車輛是否有追尾風險，系統根據會發生事故危險程度，通過聲音、圖像人機交換，對駕駛人員進行提前預警，或者進行介入干預。

車載主動防御系統，還可以進行超速預警及報警提示，疲勞駕駛狀態預警，夜間限速及復雜路況提示，遠程故障診斷和調試，車道偏離報警，前向溜車預警，車距監測預警，前車啟動提醒。

5 主動防御系統的影響因素

車輛行駛過程狀況的采集，其主要的影響因素是系統對圖像的分析和識別。采集系統受到圖像的光線以及天氣等因素的影響較大，因為外界圖像為彩色圖像，但彩色圖像包含的信息量過大，會嚴重影響系統對圖像的信息處理速度，所以一般系統都會對圖像進行灰度化處理，從而過濾掉圖像中不必要的信息，增強有用的信息。

安全車距是車輛在行駛過程中與前車必須保持的行車距離，車輛與前車只有保持該安全距離，才不會導致與前車發生追尾事故。同時在預警輸出中，如果因為主動防止追尾系統報警頻率過高，反而會導致駕駛人員駕駛疲勞出現麻木，但報警距離過低駕駛人員又不能及時做出有效反應，因此控制車輛間距距離報警也是信息處理的重要因素。可以通過對汽車車牌進行大小測量，從而來控制計算出相應的安全距離數據。具體數據如表2。

表2 模擬計算兩車行車安全距離

6 主動防御系統未來展望

汽車的智能化一定是后期汽車發展的趨勢，主動防御系統必定是后期車載智能系統發展的主流方向。當前車輛智能主動防御系統可進行聯網設置，通過安全預警設備及手機APP對車輛在行駛過程中，對汽車追尾、危險碰撞、駕駛人員的疲勞駕駛狀態或行為進行主動預警或者主動干預。

主動防御系統還可以融合自動駕駛系統，在后續無人汽車駕駛系統上，通過主動防御系統可以保證汽車在道路上行駛的安全性，從而極大地提高無人車輛駕駛系統的穩定性與可行性。進而也從側面對無人駕駛系統提供了技術支撐，可以讓無人駕駛技術在實際應用中貢獻自己的技術力量。

7 結語

車載聯網智能主動防御系統在我國發展較晚，但是經過近10多年的發展也取得了較大的進步，主動防御系統也已經引起了人們極大的重視和關注。汽車的智能化發展必定是后期汽車發展的主要方向，加快我國的車載智能化主動防御系統的發展，就是對汽車行業最大的技術支持。