視頻雷達在某型調車輔助駕駛系統上的軟件設計方法

范毅　劉寶成

【摘要】 ? ?介紹了視頻雷達在某型調車輔助駕駛系統上的軟件設計及應用，重點描述了該視頻雷達系統的開發環境、軟件功能及設計方法。

【關鍵詞】 ? ?視頻雷達 ? ?調車輔助駕駛系統 ? ?功能 ? ?設計

引言：

視頻雷達是STAD系統的核心設備之一，用于獲取車列前方圖像信息、與障礙物的相對位置信息，GPS數據信息，并通過無線通信（WiFi或LTE）傳輸給車載設備。由于該產品功能和特點有一定市場需求，通過對視頻雷達功能以及使用環境進行分析研究，對市場和技術兩方面進行了充分調研和評估后，形成該軟件設計方法。

一、視頻雷達系統概述

整個系統由夜視系統、雷達系統、GPS模塊、無線通訊模塊、電源模塊和結構件組成。

1.夜視系統主要用于獲取列車前方視頻信息;

2.雷達系統主要用于獲取列車前方障礙物信息;

3.GPS模塊主要用于獲取當前位置信息;

4.無線通信模塊主要用于實現與車載設備之間的通信;

5.電源模塊主要用于為系統提供穩定可靠的供電。

二、軟件功能描述

系統軟件分為車載端和監控端兩部分，車載端軟件運行在HI3519處理器中，實現視頻采集、視頻編碼、視頻封包傳輸;監控端軟件運行在Android智能終端負責視頻解包、視頻解碼和視頻播放。

三、開發環境簡介

硬件環境：hisi3519視頻主控板，外部接口包括串口，CAN接口，網絡接口，IO接口，SD接口，外部設備包括雷達模塊，GPS模塊，4G模塊，wifi模塊。

軟件環境：車載端：Linux +Arm開發環境，使用unbuntu16.04發布版本，編譯器使用hisi提供的編譯工具鏈;監控端：Android開發環境。

四、車載智能終端數據流程圖

該軟件運行在hisi3519主控板上，linux操作系統，主要實現功能是列車視頻監控，雷達障礙物探測，并將障礙信息（二維坐標數據）轉換到視頻中，能夠在視頻畫面中實時標記障礙物，同時把障礙物信息上傳到主機端，為列車司機提供觀察判斷的條件。

數據流說明：

視頻雷達采集到數據，分析出結果后傳遞給視頻模塊，視頻模塊將雷達數據坐標融合在視頻畫面中，通過RTSP視頻流傳輸到PC端軟件接收并實時顯示，同時雷達數據和GPS數據會發送給PC端軟件進行實時的數字化顯示。

五、車載智能終端軟件功能接口說明

5.1雷達數據采集線程RADAR_work_thread（）

雷達進行障礙物坐標信息的采集，將采集到的二維坐標數據進行數據轉換，雷達采集到的坐標是世界坐標系，而視頻畫面需要圖像坐標系，因此，需要進行坐標系的轉換，把雷達坐標轉換到圖像上，坐標轉換完后，把圖像坐標系提交給視頻模塊中OSD線程SAMPLE_RGN_VpssCoverExDynamicDisplay（），該線程會根據實時得到的坐標進行視頻綠色框標記，從而實現視頻目標跟蹤。

5.2 GPS 數據采集線程GPS_work_recv_thread（）

實現設備速度獲取功能，以及時間獲取功能，主要采集設備速度數據，將速度數據傳輸給雷達，當雷達運動時需要速度數據，同時，速度數據會通過TCP傳輸給PC端進行實時顯示速度信息。

5.3視頻采集線程SAMPLE_VENC_NORMALP_CLASSIC（）

主要實現hisi3519 視頻系統初始化，視頻采集，編碼，分辨率配置，rtsp打包發送等功能。

5.4其他工作線程OTHER_work_thread（）

主要進行4G信號強度，wifi信號強度，電池電量值獲取功能，其中，電池電量是通過串口讀取單片機串口發送來的電量信息（電池由單片機獨立控制）;4G信號強度是通過給主控板發送命令，從而獲取的信號強度值;wifi信號強度是通過標準網絡接口獲取到wifi信號強度。

5.5 Rtsp工作模塊RTSP_work_start（）

該模塊是以庫文件形式提供，該模塊接口使用簡單。

使用方法：caster_init（），初始化rtsp模塊，配置rtsp通信端口

caster_chl_open（），啟動rtsp通信通道

caster_chl_write_video（）向rtsp通道寫入視頻數據，等待客戶端連接

5.6 get_para（）接口說明

該接口實現的功能是配置文件讀寫，主要是雷達參數配置。

5.7自定義網絡通信工作線程TCP_work_thread（）

該線程主要實現pc端與設備端命令交互，雷達數據發送，GPS數據發送。其中，所有需要發送給pc端的數據全部是在各個工作模塊數據解析完成后再發送給PC端，本線程主要處理PC機發送設備控制命令。

六、移動智能終端軟件功能設計

基于 Android 平臺的監控客戶端的總體框架如圖所示，分別由網絡通訊模塊、視頻解碼模塊以及視頻顯示模塊等構成。其中網絡通訊模塊接收來自服務器的所有數據，對數據進行解析，并將視頻數據存入到視頻緩沖區。視頻解碼模塊負責從視頻緩沖區中讀取數據并送入 H. 264 解碼器進行解碼。最后，采用 OpenGL 圖形庫將解碼后圖像繪制到屏幕上實現視頻播放。

視頻數據的接收和解碼都是復雜、持續的過程，如果其中一個過程出現阻塞會影響整個程序的運行，因此，客戶端使用多線程實現數據接收和視頻解碼的并行處理。在整個程序運行過程中，主線程響應用戶操作，負責屏幕刷新工作，并創建兩個子線程：數據接收和視頻解碼子線程，處理過程如圖5所示。

七、結束語

該軟件設計方法已完成了設計和調試，并基本實現了在某型調車輔助系統上的應用，滿足了特路市場的應用需求，并且該軟件設計方法也可以推廣應用于其他相關行業，實現通過視頻雷達監控并傳輸數據從而代替傳統的視頻監控，可大大提高視頻采集的可靠性和準確性。

參考文獻

[1]周俊杰基于單目視覺的夜間車輛和車距檢測南京：南京理工大學，2009

[2]郭磊，李克強，王建強，等一種基于特征的車輛檢測方法汽車工程，2006

[3]崔振華基于視覺和激光雷達的夜間前方車輛探測算法研究長春：吉林大學，2007

[4]郭磊，劉志峰，王建強，等. 雷達與機器視覺的空間同步方法. 清華大學學報（自然科學版），2006，46（11）：1904-1907.

[5] National Transportation Safety Board： Special Investigation Report[R]. 2001.

[6] GiancarloAlessandretti， Alberto Broggi， PietroCerri. Vehicle andGuard Rail Detection Using Radar and Vision Data Fusion[ J].IEEE Transactions On Intelligent Transportation Systems，2007，8（1）：95-105.

范毅，19790620，男，陜西咸陽，漢;大學本科;工程師;計算機應用