一种车载嵌入式系统
2019-11-26

一种车载嵌入式系统

本发明公开了一种车载嵌入式系统,包括通过总线连接的车载嵌入式平台、车载显示器、车载无线通信单元、GPS接收仪、车载式数字图像信息获取单元以及电子地图数据库;所述车载嵌入式平台内设置有中央控制单元、安全监控控制单元、汽车自动导航控制单元、汽车故障诊断控制单元及家车互动控制单元,所述中央控制单元协调其他各个控制单元以及系统内其它装置的运行,从而实现多功能的合一。相对现有技术,本发明可满足人们对于汽车“方便、安全、经济、效能”全方位的需求,具有结构简单合理、实施容易、使用方便、安全等特点。

志物、障碍物,下标i用于表示当前时间:2)根据所述目标边沿的动态位置坐标,分别计算/7—、户虽,pfr,A/,A/,Aa,以及横向误差《=^(,)-〃掘和纵向误差《—P揚,7=/,6);3)根据误差4及《的数值及符号,结合道路的直观图像,用威脉优先级处理模块、系统决策控制模块,按下述方法给车辆当前的安全等级给出定量描述,并给出控制对策:①当0《《以及A、/《A^。时,=/=告警控制系统不发出告警信号,车载显示器显示的告警威胁等级颜色为绿色,本车可以继续在自己的车道内安全行驶;②当c/,^0但A/、《Sw时,车载显示器显示的告警威胁等级颜色为黄色,声光告警装置发出柔和告警信号,告警本车司机迅速使车返自己的行车道行车:③当os《但《szv时,车载显示器显示的威胁等级信号为橙,,声光告警装置向本车司机发出告警提示,而且控制本车的喇叭/照明灯等,向位于本车浙/后的车辆发出声光告警信号,让它们加快或降低行车速度,以免发生碰撞或追尾;④当《so且《.szv时,告警控制系统发出高声告警信号,车载l显示器显示的威胁等级信号为红色,此时,系统一方面通过声光告警装置用特殊声光告诉本车司机,另一方面则通过鸣笛、亮车灯等方式,向位于本车前后的车辆发出声光告警提,信号,与此同时,系统在所述系统工作协调服务软件的协调下,由所述的安全监控控制单元将系统决策控制模块输出的决策控制信息通过总线送给电控单元,通过自动控制油门的大小改变行车速度,通过刹车制动使车迅速停止行驶,或通过地盘加力系统改变车的行驶方向,使本车迅速脱离危险;⑤当本车与其他车辆发生追尾、碰撞、擦伤或其他重大交通專故,以至于使本车无法继续正常行车时,所述监控告警系统可通过车载无线通信单元逸时向远程服务中心发出告警、求救信息。由于该功能可以通过系统的自动实现,在长时间偏离自己的行车道、或临近由其他车辆或障碍物的情况下,可以自动告警,并将威胁显示在显示器J:,可以使驾驶员避开危险,有效地避免因驾驶员疏忽造成的事故,同时在必要时还可以自动控制车辆进行

后面;数字图像预处理模块由专用数字信号处理芯片,该芯片设有+组图像预处理模块软件,用于进行图像失真校正、平滑滤波降噪处理、图像增强与锐化处理、边沿检测处理等处理,其作用是有效滤除各种干扰、减少图像失真,以便为安全监控提供更准确、可靠的依据。由自动变焦数码摄像机和数码摄像头等数码摄像装置送来的原始由像信号,通过缓冲电路送到所述数字信号处理芯片的信号输入端,交由所述数字图像预站理模块进行处理,以得出高保真数字图像数据,然后通过控制总线CAN/LIN和串口RS-232;送给安全监控控制单元的视频图像主处理模块做进一步处理。顺便提及,对原始图像进行顿处理是非常必要的,这是因为,虽然以图像为信息源较简单、便宜,但由于摄像头与目标的位置关系易带来失真、热噪声、光污染以及其他干扰,这些因素有时是很严重的,因而必须先把这些无用乃至破坏性的信息去掉,这就是为什么先要进行预处理的原因。参见图7,在系统图像处理与决策控制单元中,数字信号处理芯片陵系统工作协调服务软件的协调控制,包括视频图像主处理模块、图像显示控制模块、威扭优先级处理模块、系统决策控制模块,所述视频图像主处理模块通过总线接收车载数字te像信息获取单元输出的预处理图像信息,经其处理得出本车周围的矢量数字图像后,分别送给图像显示控制模块和威胁优先级处理模块进行图像显示和威胁种类和威胁等级的判定处理,当威胁优先级处理模块从矢量数字图像中提取出威胁等级信息后,一路送车载显求器进行威胁等级显示,一路送给所述系统决策控制模块进行处理,并根据威胁等级制定申系统的控制决策,发出相应的指令。决策实现的过程是:通过安全监控控制单元将系统决策控制模块输^的控制信息,通过控制总线交给所述车载显示器、声光告警装置、各有关的电控单元或琳载无线通信单元,或进行威胁等级显示、或发出声光告警,或通过一组电控单元(使控制机械装置刹车、改变行驶方向及行车速度)迅速改变汽车的运动状态,以便使本车迅速脱,危险区。需要时,系统决策控制模块将通过安全监控控制单元直接控制车载无线通信单^向远程服务中心发出请求支援信息。

这种导航单元,不仅可以向车载式自动导航单元发送交通状况信息,而且还可以根据车载式自动导航单元的请求,将GPS定位信息、优选和/或最佳行车路线以及相应的交通状况信息发送给车载式自动导航控制单元。其过程是:当所述技术服务与管理工作站收到所述车载嵌入式系统的导航请求信号时,所述数据交换控制单元,就将暂存于交通态势缓存器中的当前交通状况态势图数据,和本车的导航请求信息一起送到所述导航信息处理单元的程序入口,并通过导航计算,得出本车所经过区域的交通路况和行车路线图等导航信息,然后再通过所述GPRS/GSM/GPS组合天线、无线通信系统,把所述导雄信息发送给所述车载式自动导航系统继续进行处理,最终生成本车的最佳行车路线及其附近的交通路况,并把它们叠加显示在所述车载导航装置的显示器上。图14显示了所述车载无线通信模块(GPRS/GSM通信系统下)的一个实施例,其包括串行接口、控制模块、TCP/IP处理模块、GPRS/GSM无线传输模块^l及GPRS/GSM天线,它们之间依次相接,在所述控制模块与所述TCP/IP处理模块之间以及所述TCP/IP处理模块与所述GPRS/GSM无线传输模块之间各有两个相互平行的双向传输通道,其中一个用于传送指令,另一个用于传送数据,所述串行接口的输入端通过总线与所述自动导航控制单元相接,所述天线用于发射和接收信息,实现本系统与所述远程导航单元之间的双向信息交换。图15给出了所述最优导航定位计算子系统的一个实施例,其由最优导航定位数学模型及其求解计算程序库和模型与算法选择控制程序组成,在所述最佳导航定位数学模型求解计算程序库中包括n个最优导航定位模型及其求解计算子程序,每个于程序都有相应的选择代码;所述的模型与算法选择控制程序由"缓冲寄存器单元、模型与算法选择控制指令生成程序,以及与其外部进行数据交换的控制单元"组成;在所述的缓冲寄存器单元中,暂存有"模型与算法选择控制字"以及从GPS接收仪和远程导航单元送来的原始定位导航数据信息;当需要对车辆自身定位导航时,模型与算法选择控制程序首先对缓冲寄存器单元进行扫描,查出选择控制字的具体数值,接着由其模型与算法选择控制指令生成程序,生成导航定位程序的选择控制命令,并按此命令从最佳导航定位数学模型求解计算程序库中将对应的最佳导航定位计算程序调出,然后由其数据交换的控制单元将暂存于缓冲寄存器单元中的原始数据,传送给已"选中的"最佳导航定位计算程序的程序入口,作为其输入数据,接着进行导航定位计算,最终得出本车的即时位置或最佳行车路线,并在显示器与车载人工输入单元的地图背景上标识叠加方式或其他相应方式(如加亮)显示出来;当汽车沿导航路线行驶时,如前方路况、地形不好,以至于可能出现偉险时,在显示器上应有危险等级标识或使航线闪烁,同时通过所述声光告警提示装置及时向司机发出告警提示,以确保行车安全。鉴于本系统可以独立使用,因而无法与所述远程导航单元通信的't青况下,也可以进行自主导航,其主要步骤如下-1)从电子地理信息子系统的地图数据库中,调出车辆目前所在库域的高分辨率交通电子地图,并以背景的方式把它显示在车载显示器与车载人工输入单元释示器上;2)在自动导航控制单元及中央控制单元的协调控制下,将GPS磁收仪输出的坐标代码转化为所在位置的标识信息,在显示器显示的电子地图的实际位置上i叠加显示出所在位置标识;3)输入行车目的地,在不考虑路面交通状况的情况下,用所雄最优导航定位计算子系统中的最优导航程序确定出最佳行车路线,并把此行车线标注布显示器显示的电子地图上。该功能由于将GPS定位同电子地图有机地结合起来,将GPS竭位产生的经纬度转化为电子地图上的位置显示,驾驶员随时可以通过显示器直观地看到车辆所在相对位置和周围的道路环境;由于将电子地图同交通状况信息有机地结合起辨,在显示器显示出的电子地图上自动标注出优选和/最佳行车路线,并自动标注出相应l的交通状况信息,使驾驶员随时可以通过显示器直观地看到相应的行车路线以及相应的实时交通状况,根据个人情况正确地选择行车路线。四、家车互动功能-参考图1及图16,所述家车互动控制单元用于控制所述车载无傘通信单元依据约

后面;数字图像预处理模块由专用数字信号处理芯片,该芯片设有+组图像预处理模块软件,用于进行图像失真校正、平滑滤波降噪处理、图像增强与锐化处理、边沿检测处理等处理,其作用是有效滤除各种干扰、减少图像失真,以便为安全监控提供更准确、可靠的依据。由自动变焦数码摄像机和数码摄像头等数码摄像装置送来的原始由像信号,通过缓冲电路送到所述数字信号处理芯片的信号输入端,交由所述数字图像预站理模块进行处理,以得出高保真数字图像数据,然后通过控制总线CAN/LIN和串口RS-232;送给安全监控控制单元的视频图像主处理模块做进一步处理。顺便提及,对原始图像进行顿处理是非常必要的,这是因为,虽然以图像为信息源较简单、便宜,但由于摄像头与目标的位置关系易带来失真、热噪声、光污染以及其他干扰,这些因素有时是很严重的,因而必须先把这些无用乃至破坏性的信息去掉,这就是为什么先要进行预处理的原因。参见图7,在系统图像处理与决策控制单元中,数字信号处理芯片陵系统工作协调服务软件的协调控制,包括视频图像主处理模块、图像显示控制模块、威扭优先级处理模块、系统决策控制模块,所述视频图像主处理模块通过总线接收车载数字te像信息获取单元输出的预处理图像信息,经其处理得出本车周围的矢量数字图像后,分别送给图像显示控制模块和威胁优先级处理模块进行图像显示和威胁种类和威胁等级的判定处理,当威胁优先级处理模块从矢量数字图像中提取出威胁等级信息后,一路送车载显求器进行威胁等级显示,一路送给所述系统决策控制模块进行处理,并根据威胁等级制定申系统的控制决策,发出相应的指令。决策实现的过程是:通过安全监控控制单元将系统决策控制模块输^的控制信息,通过控制总线交给所述车载显示器、声光告警装置、各有关的电控单元或琳载无线通信单元,或进行威胁等级显示、或发出声光告警,或通过一组电控单元(使控制机械装置刹车、改变行驶方向及行车速度)迅速改变汽车的运动状态,以便使本车迅速脱,危险区。需要时,系统决策控制模块将通过安全监控控制单元直接控制车载无线通信单^向远程服务中心发出请求支援信息。

定的通信协议,与设置于家庭内的家电控制系统进行通信,从而相互之间的互动控制。所述家庭内的家电控制系统包括家庭通信单元和家庭互动控制单元,所述车载无线通信单元和所述家庭通信单元通过公共通信网络相互通信,其中所述车载无线通信单元接收所述家车互动控制单元送来的控制信息,依通信协议生成控制代码,发送给所述家庭通信单元,所述车载无线通信单元还接收由家庭通信年元发来的控制代码,传送给所述家车互动控制单元,由家车互动控制单元生成对车载电子设备的控制指令,所述家庭通信单元接收所述家庭互动控制单元送来的控制信息,依通信协议生成控制代码,发送给所述车载无线通信单元,所述家庭通信单元还接收由车载无线通信单元发来的控制代码,传送给所述家庭互动控制单元,由所述家庭互动控制单元生成对家庭电子设备的控制指令。依照现有技术,所述家庭互动控制单元可以采用各种适宜形式的微机、单片机或其他类似可编程数据处理装置,所述微机可以采用WIND0WS/LINUX操作系统,以支持本系统所需的各种软件和程序,应用本系统的软件和程序可以在现有公知技术的基础上,依据一般技术人员对本说明的理解自由实现。所述的家车互动控制单元可以包括车载控制命令产生器、车载信息交换控制器、车载指令识别器和车载控制方案数据库,所述车载控制命令产生器接到人工输出的控制命令后,产成相应的控制信息,通过所述车载信息交换控制器送入所述车载无线通信单元,由该单元进行编码和发送,所述车载无线通信单元接收所述家庭通信单元发来的控制代码后,采用DMA方式将该代码信息传送给所述车载信息交换控制器,所述车载指令识别器读取所述信息交换控制器接收的代码信息并进行识别,在车载控制方案数据库的支持下,得出具体控制字,控制车载受控电子设备进行相应的动作,这些具体控制字、控制程序以及控制方式的选择,应根据现有技术和现有条件适当设置。可以理解的是,为保证同现有技术和现有设备相容,利用现有控制方式、控制软件和控制装置不仅是有益的,有时甚至是必须的,对于家庭设施的控制也同样如此。所述的家庭互动控制单元可以包括家庭控制命令产生器、家庭信息交换控制器、家庭指