汽车助驾系统设计

张亚超　陈子一　马进财

摘要：应物联网发展之趋势，本文介绍的汽车助驾系统以ARM处理器和网络服务器作为上下层基础。通过百度地图的API接口进行二次开发，使用C#构建上位机地图界面，用来显示管理车辆运行状况，以此完成上层软件设计；通过GPS、GPRS、LCD等模块采集坐标信息、转换、显示并上传服务器完成上下层信息交互，从而实现在车载终端显示多个车辆坐标并实现辅助驾驶功能，以此完成下层硬件系统设计。

关键词：辅助驾驶；电子地图；物联网；百度地图API；GPS；ARM

引言：

随着人们生活水平的不断提高，汽车走进千家万户，虽然汽车给人们带来了极大的便利，但由于汽车数量的增多而随之带来的交通事故也大幅增加。排除酒驾和疲劳驾驶，仅仅由于驾驶者遇到突发情况反应不及时所造成的两车对撞、追尾、误撞行人或因躲避不当而翻车的事例比比皆是。然而目前汽车市场上的防护系统更侧重于事故发生时对驾驶者和乘客的保护；为了加强驾驶者对可能发生的事故的预判能力，从而能提前做好防止事故发生的准备，我们的这款助驾系统就遵循了这样一个设计思路。

一、系统整体架构

简单来说，系统分为上下两层，上层包括：服务器数据收集整理、上位机数据处理显示，下层包括：车载终端LCD交互界面设计，GPS坐标采集及定位坐标转化算法设計、GPRS联网设计和模型车驱动连接设计、环车光电传感器设计。下层基于ARM处理器协调各部分稳定工作，接收处理显示GPS坐标并上传服务器，同时根据光电传感器信息控制模型车驱动；上层系统的运行基于一台云服务器，接收下层传输的数据并传给上位机进行数据处理。云服务器相当于“桥梁”的作用，连接上下层进行稳定的信息交互，以此实现硬件和软件的沟通。

二、系统功能介绍

（一）车载终端多坐标显示

当今物联网发展迅猛，任何电子设备都逐渐从单一工作模式转变为联网工作模式，以便更好地实现设备之间的信息交互，为人类提供更优质的服务。而汽车这种大型电子设备逐渐联网的趋势是不可逆转的，以后每辆汽车都会向网络发送数据或接收数据，再加上当今定位系统定位精度的提高甚至厘米级定位的出现，使我们有能力一改往日车载终端只显示本车坐标的方式，并由此突破，在本车车载终端上显示出周围一定范围内车辆的运行情况。基于GPRS联网芯片与服务器的数据交互，本车可以接收到其他车辆的运行信息，车载终端上不仅能显示本车的位置和速度，也能显示出主干路上及要通过的路口中一定范围内其他车辆的位置和速度。兵法云：“知己知彼，百战百胜”，这样能让驾驶者了解可能对自己产生影响的车辆的运行情况，以提前做出反应，从而大幅减少交通事故的发生。

（二）车辆行车状况统一管理

若要实现每辆车车载终端都显示附近车辆的位置速度信息，这就要求所有车辆都要将自己的运行信息发送到同一网络上，并且需要一个管理系统统一管理各街道各车辆运行，这也符合当今物联网的发展趋势。我们将车辆运行信息通过GPRS芯片上传服务器，上位机通过调用百度地图的API构建地图界面并读取服务器中的数据，将其统一显示在上位机地图界面上，使之更直观的观测街道上车辆的运行，为车辆调度，缓解交通压力提供有力帮助。

（三）行车辅助控制

本系统与车辆驱动紧密连接，在必要时刻辅助驾驶员控制车辆。车身环布光电传感器，行车途中时刻检测车身周围环境信息并反馈给驾驶员，使之全方位了解行车环境。光电传感器保证行车周围无任何物体靠近，其安全距离由行车速度而定，若车身行车途中与周围物体相距过近而速度较大时，即可判定可能发生碰撞，并提醒驾驶员必要时减速刹车以保证行车安全。

三、软件系统

本系统上位机软件基于百度地图开放的API进行二次开发，前端采用C#语言进行调取百度API接口并与后台数据库进行数据交互，不与服务器直接进行连接。通过API接口直接进行前端页面算法程序设计，并将GPS坐标数据类型通过坐标拾取器转换为百度坐标显示在页面上。

四、硬件系统

硬件系统基于STM32F407，并附加GPS模块、GA6联网模块、LCD电阻显示屏、EMWIN、电机驱动器及各种光电传感器。STM32F407处理频率可达168MHz，完全满足系统要求；GPS模块获取GPS坐标信息以串口方式与处理器通信；GA6模块同样以串口方式与处理器通信，接收处理器处理后的坐标信息并通过TCP协议与服务器进行信息交互；光电传感器检测车身周围信息并将数据返回给处理器，处理器分析数据后通过驱动器控制车辆运行状况；处理器通过FSMC控制LCD电阻显示屏作为车载显示终端，利用EMWIN绘制人机交互界面。以此实现下层硬件系统的协调运行。

结束语

随着物联网技术的火热发展与定位技术精确度的提高，车辆之间的相互通信变得尤为重要。但由于自动驾驶技术还测试当中，在自动驾驶普及之前还会有很长一段时间都需要人来驾驶，所以基于物联网平台下的这样一个助驾系统将会大幅提高的驾驶的安全性，同时也符合物联网发展趋势。当今导航系统亦相当成熟，此助驾系统若移植到导航系统中，将会为驾驶者带来极大便利。

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基金项目：辽宁科技大学大学生创新创业训练计划专项经费资助，项目编号：201710146000253

作者简介：张亚超（1997），本科，研究领域为嵌入式，物联网，陈子一（1997），本科，研究领域为嵌入式，马进财（1996），本科，研究领域为硬件电路设计。