專利名稱：一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明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(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
駕駛行為指的是駕駛員在駕駛車輛過程中根據(jù)車輛行駛狀況，周圍道路 環(huán)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(tǒng)計 數(shù)據(jù)表明，我國每年發(fā)生的交通事故中由于駕駛員人為因素而引發(fā)的比例為
70%左右，造成大約5萬人死亡，給社會發(fā)展帶來了嚴重的影響。由人為因素 引發(fā)的交通事故具體表現(xiàn)為不適當?shù)鸟{駛行為會增加事故發(fā)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(huán)境等。
道路交通安全研究領域中，經(jīng)常需要對駕駛員的駕駛行為進行測試，現(xiàn)
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(huán)境，在 實驗室采用計算機虛擬軟件將道路環(huán)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(jù)虛擬道路環(huán)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(tài)， 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(lián)系到 一起進行分析。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種駕駛員汽車駕駛行為的 綜合監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠同時監(jiān)測駕駛員視覺行為，駕駛員的操作行為， 車輛運行狀態(tài)，周圍車輛對駕駛員的影響，以及監(jiān)測車輛周圍道路環(huán)境。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)。
一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，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(zhuǎn)角測試模塊、車輛運動狀態(tài)測量模塊、車道 識別模塊，以及分別通過網(wǎng)線接入服務器的駕駛員眼睛運動測量模塊和環(huán)境 監(jiān)控模塊；
所述微波雷達測距模塊，同時測量同車道內(nèi)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(zhuǎn)角測試模塊，采集試驗車方向盤的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角； 所述車輛運動狀態(tài)測量模塊，采集試驗車的速度、加速度、航向和位置 參數(shù)；
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(huán)境監(jiān)控模塊，采集試驗車前、后、左、右四個方向的環(huán)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(zhuǎn)角測試模塊、車輛運動狀態(tài)測量模塊、車道識別模 塊、駕駛員眼睛運動測量模塊和環(huán)境監(jiān)控模塊的監(jiān)測信號，并實時存儲和顯
本發(fā)明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(lián)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(zhuǎn)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(lián)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(zhuǎn)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(lián)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(zhuǎn)角測試模塊包括依次串聯(lián)的方向盤轉(zhuǎn)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(tài)測量模塊包括依次串聯(lián)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(lián)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(wǎng)通 信單元。
所述環(huán)境監(jiān)控模塊包括以太網(wǎng)絡交換機，以及分別連接以太網(wǎng)交換機的前視、后視、左視、右視數(shù)字攝像機。
本發(fā)明的駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，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(zhuǎn)角測試模塊、車輛運動狀態(tài)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(huán)境監(jiān)控模塊通過網(wǎng)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(zhuǎn) 角測試模塊、車輛運動狀態(tài)測量模塊、車道識別模塊、駕駛員眼睛運動測量 模塊和環(huán)境監(jiān)控模塊的監(jiān)測信號，并實時存儲和顯示。因此，該系統(tǒng)能夠同 時監(jiān)測駕駛員視覺行為，駕駛員的操作行為，車輛運行狀態(tài)，周圍車輛對駕 駛員的影響，以及監(jiān)測車輛周圍道路環(huán)境。
本發(fā)明采用上述技術方案具有以下優(yōu)點
1、 系統(tǒng)具有良好的抗干擾特性，現(xiàn)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(fā)動機以及其他相關電器運轉(zhuǎn)所帶來的電磁干擾的
影響，而本系統(tǒng)采用CAN總線來連接系統(tǒng)中的各采集模塊，具有良好的抗干擾性。
2、 系統(tǒng)中駕駛行為監(jiān)測的模塊之間相互獨立工作，某個模塊出現(xiàn)故障不
會影響到其他模塊的正常工作，保證了系統(tǒng)工作的可靠性。
3、 解決了駕駛行為監(jiān)測時，不同模塊之間的不同步問題。駕駛行為監(jiān)測 需要用一系列的指標來分析，而傳統(tǒng)的系統(tǒng)只能使用其中一部分指標來單獨 進行分析，本發(fā)明能夠?qū)崟r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、 本發(fā)明中服務器自動地進行駕駛行為特征數(shù)據(jù)采集，實時地將試驗數(shù) 據(jù)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(huán)境一樣，能夠真實地反映駕駛行為的相關特性指標。


圖1為本發(fā)明的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)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(zhuǎn)角測試模塊；6、車輛運動狀態(tài)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(huán)境監(jiān)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(zhuǎn)角測量模塊的連接示意圖。
圖6是車輛運動狀態(tài)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(huán)境監(jiān)控模塊的連接示意圖。
具體實施例方式
參考圖1，為本發(fā)明的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)。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(zhuǎn)角測試模塊5、車輛運動狀態(tài)測量模塊6、車道識別模塊7，以及分別通過網(wǎng)線接入服務器1的駕駛員眼睛運動測量模塊8和環(huán)境監(jiān)控模塊9。其中，微波雷達測距模塊，同時測量同車道內(nèi)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(zhuǎn)角測試模塊，采集 試驗車方向盤的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角；車輛運動狀態(tài)測量模塊，采集試驗車的速度、 加速度、航向和位置參數(shù)；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(huán)境監(jiān)控模塊，采集試驗車前、后、左、右四個方向 的環(huán)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(zhuǎn)角測試模塊、車輛運動狀態(tài)測量模塊、車道識 別模塊、駕駛員眼睛運動測量模塊和環(huán)境監(jiān)控模塊的監(jiān)測信號，并實時存儲 和顯示，用于對駕駛員的駕駛行為監(jiān)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(lián)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(zhuǎn)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， 分別測量詞車道內(nèi)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(zhuǎn)換電路，第一電壓放大A/D轉(zhuǎn)換電路將輸入信號放大到0-5V的范圍 內(nèi)，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字電壓信號，輸入第一單片機。第一單片機采集 該數(shù)字電壓信號，并根據(jù)數(shù)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(shù)據(jù)發(fā)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(fā)送上述數(shù) 據(jù)。
參考圖3，紅外激光掃描模塊主要包括依次串聯(lián)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(zhuǎn)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(zhuǎn)換電路的兩路輸入口，第二電壓放大 A/D轉(zhuǎn)換電路將分別將兩路輸入信號放大到0-5V的范圍內(nèi)，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換 分別變成數(shù)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(shù)字 電壓信號，并根據(jù)代表距離的數(shù)字電壓信號與所測距離之間的對應關系，代 表方向的數(shù)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(shù)據(jù)和方向發(fā)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(fā)送上述數(shù)據(jù)。
參考圖4，制動踏板行程測量模塊包括依次串聯(lián)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(shù)字信號直接接入到第三單片機，第三單片機根據(jù)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(shù)據(jù)。第三單片機將制動踏板的行程數(shù)據(jù)發(fā)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(shù)據(jù)向服務器發(fā) 送。
參考圖5，方向盤轉(zhuǎn)角測試模塊包括依次串聯(lián)的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、第四 單片機和第四CAN通信單元。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器安裝在方向盤下面的轉(zhuǎn)向柱 上，用于采集試驗車方向盤的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角；將該方向盤轉(zhuǎn)角傳感器固定在轉(zhuǎn) 向柱上以后，與方向盤連接為一體，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角與 方向盤的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角完全一樣。方向盤轉(zhuǎn)角傳感器檢測的試驗車的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角信號均為數(shù)字信號，并直接輸入第四單片機，第四單片機根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角 傳感器輸出的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角信號與方向盤的實際轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角之間的換算公式進 行計算，實時采集方向盤的轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)。第四單片機將方向盤的轉(zhuǎn)角及
轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)發(fā)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(fā)送上述轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)。
參考圖6，車輛運動狀態(tài)測量模塊包括依次串聯(lián)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(nèi)，實時測量試驗車的 速度、加速度、航向和位置參數(shù)，GPS接收機將上述測量數(shù)據(jù)接入到第五單片 機，第五單片機對GPS接收機輸出的數(shù)據(jù)進行校驗后，發(fā)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(fā)送上述數(shù)據(jù)。
參考圖7，車道識別模塊包括依次串聯(lián)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(nèi)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(jīng)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(shù)據(jù)發(fā)送到 第六CAN通信單元，第六CAN通信單元將上述數(shù)據(jù)通過CAN總線向服務器發(fā) 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(wǎng)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(qū)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(shù)，然后 將這些數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)通信單元發(fā)送到服務器中。
參考圖9，環(huán)境監(jiān)控模塊包括以太網(wǎng)絡交換機，以及分別連接以太網(wǎng)交換 機的前視、后視、左視、右視數(shù)字攝像機，分別采集試驗車前、后、左、右 四個方向的環(huán)境圖像。前視、后視、左視、右視數(shù)字攝像機將采集的試驗車 的前、后、左、右四個方向的環(huán)境圖像，通過以太網(wǎng)交換機直接輸入到服務 器中。
權利要求
1、一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，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(zhuǎn)角測試模塊、車輛運動狀態(tài)測量模塊、車道識別模塊，以及分別通過網(wǎng)線接入服務器的駕駛員眼睛運動測量模塊和環(huán)境監(jiān)控模塊；所述微波雷達測距模塊，同時測量同車道內(nèi)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(zhuǎn)角測試模塊，采集試驗車方向盤的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角；所述車輛運動狀態(tài)測量模塊，采集試驗車的速度、加速度、航向和位置參數(shù)；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(huán)境監(jiān)控模塊，采集試驗車前、后、左、右四個方向的環(huán)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(zhuǎn)角測試模塊、車輛運動狀態(tài)測量模塊、車道識別模塊、駕駛員眼睛運動測量模塊和環(huán)境監(jiān)控模塊的監(jiān)測信號，并實時存儲和顯示。
2、 根據(jù)權利要求l所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述微波雷達測距模塊主要包括依次串聯(lián)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(zhuǎn)換電路、第一單片機、第一 CAN 通信單元。
3、 根據(jù)權利要求l所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其 特征在于，所述紅外激光掃描模塊主要包括依次串聯(lián)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(zhuǎn)換電路、第二單片機、第二 CAN 通信單元。
4、 根據(jù)權利要求l所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其 特征在于，所述制動踏板行程測量模塊包括依次串聯(lián)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(jù)權利要求l所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其 特征在于，所述方向盤轉(zhuǎn)角測試模塊包括依次串聯(lián)的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、第 四單片機和第四CAN通信單元。
6、 根據(jù)權利要求l所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其 特征在于，所述車輛運動狀態(tài)測量模塊包括依次串聯(lián)的GPS接收機、第五單 片機和第五CAN通信單元。
7、 根據(jù)權利要求l所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其 特征在于，所述車道識別模塊包括依次串聯(lián)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(jù)權利要求l所述的一種駕.駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，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(wǎng)通信單元。
9、 根據(jù)權利要求l所述的一種駕駛員汽車駕駛行為的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述環(huán)境監(jiān)控模塊包括以太網(wǎng)絡交換機，以及分別連接以太網(wǎng)交 換機的前視、后視、左視、右視數(shù)字攝像機。
全文摘要
本發(fā)明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(jiān)測系統(tǒng)。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(zhuǎn)角測試模塊、車輛運動狀態(tài)測量模塊、車道識別模塊，以及分別通過網(wǎng)線接入服務器的駕駛員眼睛運動測量模塊和環(huán)境監(jiān)控模塊。
文檔編號B60R16/02GK101643053SQ20091002375
公開日2010年2月10日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權日2009年9月1日
發(fā)明者銳 付, 瓊 張, 暢 王, 偉 袁, 郭應時 申請人:長安大學