汽車助駕系統設計

張亞超　陳子一　馬進財

摘要：應物聯網發展之趨勢，本文介紹的汽車助駕系統以ARM處理器和網絡服務器作為上下層基礎。通過百度地圖的API接口進行二次開發，使用C#構建上位機地圖界面，用來顯示管理車輛運行狀況，以此完成上層軟件設計；通過GPS、GPRS、LCD等模塊采集坐標信息、轉換、顯示并上傳服務器完成上下層信息交互，從而實現在車載終端顯示多個車輛坐標并實現輔助駕駛功能，以此完成下層硬件系統設計。

關鍵詞：輔助駕駛；電子地圖；物聯網；百度地圖API；GPS；ARM

引言：

隨著人們生活水平的不斷提高，汽車走進千家萬戶，雖然汽車給人們帶來了極大的便利，但由于汽車數量的增多而隨之帶來的交通事故也大幅增加。排除酒駕和疲勞駕駛，僅僅由于駕駛者遇到突發情況反應不及時所造成的兩車對撞、追尾、誤撞行人或因躲避不當而翻車的事例比比皆是。然而目前汽車市場上的防護系統更側重于事故發生時對駕駛者和乘客的保護；為了加強駕駛者對可能發生的事故的預判能力，從而能提前做好防止事故發生的準備，我們的這款助駕系統就遵循了這樣一個設計思路。

一、系統整體架構

簡單來說，系統分為上下兩層，上層包括：服務器數據收集整理、上位機數據處理顯示，下層包括：車載終端LCD交互界面設計，GPS坐標采集及定位坐標轉化算法設計、GPRS聯網設計和模型車驅動連接設計、環車光電傳感器設計。下層基于ARM處理器協調各部分穩定工作，接收處理顯示GPS坐標并上傳服務器，同時根據光電傳感器信息控制模型車驅動；上層系統的運行基于一臺云服務器，接收下層傳輸的數據并傳給上位機進行數據處理。云服務器相當于“橋梁”的作用，連接上下層進行穩定的信息交互，以此實現硬件和軟件的溝通。

二、系統功能介紹

（一）車載終端多坐標顯示

當今物聯網發展迅猛，任何電子設備都逐漸從單一工作模式轉變為聯網工作模式，以便更好地實現設備之間的信息交互，為人類提供更優質的服務。而汽車這種大型電子設備逐漸聯網的趨勢是不可逆轉的，以后每輛汽車都會向網絡發送數據或接收數據，再加上當今定位系統定位精度的提高甚至厘米級定位的出現，使我們有能力一改往日車載終端只顯示本車坐標的方式，并由此突破，在本車車載終端上顯示出周圍一定范圍內車輛的運行情況。基于GPRS聯網芯片與服務器的數據交互，本車可以接收到其他車輛的運行信息，車載終端上不僅能顯示本車的位置和速度，也能顯示出主干路上及要通過的路口中一定范圍內其他車輛的位置和速度。兵法云：“知己知彼，百戰百勝”，這樣能讓駕駛者了解可能對自己產生影響的車輛的運行情況，以提前做出反應，從而大幅減少交通事故的發生。

（二）車輛行車狀況統一管理

若要實現每輛車車載終端都顯示附近車輛的位置速度信息，這就要求所有車輛都要將自己的運行信息發送到同一網絡上，并且需要一個管理系統統一管理各街道各車輛運行，這也符合當今物聯網的發展趨勢。我們將車輛運行信息通過GPRS芯片上傳服務器，上位機通過調用百度地圖的API構建地圖界面并讀取服務器中的數據，將其統一顯示在上位機地圖界面上，使之更直觀的觀測街道上車輛的運行，為車輛調度，緩解交通壓力提供有力幫助。

（三）行車輔助控制

本系統與車輛驅動緊密連接，在必要時刻輔助駕駛員控制車輛。車身環布光電傳感器，行車途中時刻檢測車身周圍環境信息并反饋給駕駛員，使之全方位了解行車環境。光電傳感器保證行車周圍無任何物體靠近，其安全距離由行車速度而定，若車身行車途中與周圍物體相距過近而速度較大時，即可判定可能發生碰撞，并提醒駕駛員必要時減速剎車以保證行車安全。

三、軟件系統

本系統上位機軟件基于百度地圖開放的API進行二次開發，前端采用C#語言進行調取百度API接口并與后臺數據庫進行數據交互，不與服務器直接進行連接。通過API接口直接進行前端頁面算法程序設計，并將GPS坐標數據類型通過坐標拾取器轉換為百度坐標顯示在頁面上。

四、硬件系統

硬件系統基于STM32F407，并附加GPS模塊、GA6聯網模塊、LCD電阻顯示屏、EMWIN、電機驅動器及各種光電傳感器。STM32F407處理頻率可達168MHz，完全滿足系統要求；GPS模塊獲取GPS坐標信息以串口方式與處理器通信；GA6模塊同樣以串口方式與處理器通信，接收處理器處理后的坐標信息并通過TCP協議與服務器進行信息交互；光電傳感器檢測車身周圍信息并將數據返回給處理器，處理器分析數據后通過驅動器控制車輛運行狀況；處理器通過FSMC控制LCD電阻顯示屏作為車載顯示終端，利用EMWIN繪制人機交互界面。以此實現下層硬件系統的協調運行。

結束語

隨著物聯網技術的火熱發展與定位技術精確度的提高，車輛之間的相互通信變得尤為重要。但由于自動駕駛技術還測試當中，在自動駕駛普及之前還會有很長一段時間都需要人來駕駛，所以基于物聯網平臺下的這樣一個助駕系統將會大幅提高的駕駛的安全性，同時也符合物聯網發展趨勢。當今導航系統亦相當成熟，此助駕系統若移植到導航系統中，將會為駕駛者帶來極大便利。

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基金項目：遼寧科技大學大學生創新創業訓練計劃專項經費資助，項目編號：201710146000253

作者簡介：張亞超（1997），本科，研究領域為嵌入式，物聯網，陳子一（1997），本科，研究領域為嵌入式，馬進財（1996），本科，研究領域為硬件電路設計。