[发明专利]一种小型车载车辆安全综合检测系统

摘要

为了克服现有车载检测系统检测数据量有限，检测信号同步性差，无法实现车辆系统整体状态检测和车辆系统整体性能评估的技术缺陷，本发明提出了一种小型车载车辆安全综合检测系统，该系统以FPGA为核心处理器，结合外部车载传感器和A/D转换芯片，对车辆行驶状态以及行驶环境进行综合检测，利用采集的GPS时间数据发出同步脉冲控制车载传感器进行数据的采样，保证各车载传感器检测信号的时间同步，该系统不需要计算机或DSP、ARM等核心处理单元，解决了现有车载检测系统检测数据量有限，检测信号同步性差，无法实现车辆系统整体状态检测和车辆系统整体性能评估的技术问题。

主权项

一种小型车载车辆安全综合检测系统，具有以下特点：(1)车载车辆综合检测系统以FPGA为核心，传感器系统可以实现车辆方向盘转角、前轮转角、道路边界位置、后方车距、车轮侧滑位移、行车路径、车速、航向角、车辆行驶姿态、行车高度以及车厢内部噪声、座椅振动情况的综合检测，并能根据车厢内部噪声、振动环境的检测情况进行车厢舒适度评价，还可以结合方向盘、车轮转角、车身姿态以及道路的边界位置利用与车辆转向系相固定的力矩电机进行车辆的转向控制，避免由于驾驶员操作失误引起的车辆不安全状况，通过利用采集的GPS时间数据发出同步脉冲控制车载传感器进行数据的采样，保证了各车载传感器检测信号的时间同步，实现车辆系统整体状态和车辆行驶的整体性能的综合评估；(2)方向盘转角检测单元使用机械轴套连接旋转变压器与方向盘，机械轴套与转向柱之间机械连接，保证旋转变压器转子与方向盘同轴转动，通过轴角转换芯片将旋转变压器采集的模拟量数字化，FPGA通过对该数字量进行采集和解算得到车辆行驶过程中的方向盘转角；(3)多路图像检测单元采用在车辆上添加多路CCD图像传感器，FPGA配置视频解码芯片，采集多路车载数字图像，采用图像检测的处理方法对采集的数字图像进行处理，检测车辆行驶过程中的左、右前轮转角、车轮侧滑位移，前方车道标线参数，以及后方车距等信息；(4)车厢内部环境检测及评估单元采用在车厢内部固定传声器，主驾座椅上固定三轴加速度传感器，结合A/D转换芯片将传感器的模拟量转换为数字量，FPGA通过采集获得车厢内部噪声和座椅振动的数字量，根据该数字量可以分析和估计乘客在车厢噪声环境下的烦躁程度，以及驾驶员座椅的舒适程度，实现车厢内部环境的整体评估；(5)车轮侧滑位移检测单元使用多路图像检测联合车轮侧滑位移检测轮套进行车轮侧滑位移的综合检测，车轮侧滑位移的检测结果：l=α×limage+(1‑α)×lsensor其中l为最终检测的车轮侧滑位移，limage为视频图像检测的车轮侧滑位移，lsensor为车轮侧滑位移检测轮套检测的轮侧滑位移，αnin≤α=f(x)≤1为图像检测加权因子，αnin≥0.01为α的最小取值，x为图像检测清晰度参数，f(x)为根据实际车辆反复实验确定以图像清晰度为自变量的图像检测加权因子函数，当图像检测清晰可辨时f(x)=1，当图像检测不可辨时f(x)=0.01，f(x)确定过程为通过不同图像检测清晰度实验获取参数x下的图像位移量及车辆实际位移量，再通过曲线拟合和辨识方法确定f(x)；(6)车辆行驶姿态综合检测和转向控制单元采用GPS、IMU和高度仪，结合多路A/D转 换芯片对车辆行驶路径、车速、航向角、轴向角速率以及行车高度进行综合检测，联合多路图像检测单元的数据综合控制与车辆转向系相固定的力矩电机，实现车辆转向的自动控制，车辆的转向控制设计了控制模式切换按键，驾驶员可以通过按键切换人工/自主车辆转向控制的方式。