浅谈构建智能车联网主动防御体系的重要性

阮耀江

绍兴市上虞天闰运输有限公司 浙江省绍兴市 312300

1 引言

当今人们对汽车的驾驶安全性、舒适性越来越重视，但随着我国汽车的保有量的增加，我国的交通事故也逐年增多。车载主动防御系统是一种可以通过收集外界交通道路状况，并对道路信息进行分析识别后，作出判断的智能系统，可以有效降低汽车在行驶过程中发生事故的概率，从而降低交通的压力。

2 车载联网主动防御系统简述

传统的车辆安全防护系统主要为被动防御，其主要是由安全带、安全气囊等构成，被动防御系统主要是在事故发生后，用以减轻事故对车辆中的人员带来的伤害，主要是用在事故发生之后，不能有效降低车辆的事故发生率。

主动防御系统是一种对车辆外部行驶环境进行信息采集后，并经过智能处理器进行分析处理转换，最后输出相关信号干预车辆驾驶行为控制的新型智能系统。该系统主要是对车辆发生事故之前的干预控制，可以有效降低车辆行驶事故的发生概率。同时该系统还可以进行相应的车联网信息互换，可以实现车辆与车辆之间的信息共享。以及还可以实现交通调度信息监控，能够了解感知整个交通实时状况，有助于车主对交通路况的了解熟悉。

3 车载主动防御系统的创建

车载主动防御系统主要是基于信号收集器、传感器、信号处理器、图像处理系统的集成综合智能系统。简要分为信息采集系统、处理器、控制器等系统单元。信息采集主要由CCD等各类传感器和GPS构成，用以对汽车路况信息进行实时收集。处理器通常采用高性能的MCU处理器，主要将信息转换为数字信号，用以保证数据信息的处理。控制器主要是接收处理器发出的数字信号，从而能及时做出操作动作。

车辆在行驶过程中，车载光电设备将汽车行驶过程中的路况进行信息采集，通常的信息采集器采用CCD传感器，CCD传感器因为能够很好地将图像信号转变为数字信号而被广泛应用。数字信号传输给处理器后，处理器将路况信息进行分析处理及整理，生成的控制信号，再传输给车辆控制设备，从而引导车辆行驶。

4 车载主动防御系统的方案与措施

4.1 系统硬件方案

车载主动防御系统的硬件系统方案，主要以ARM11为核心，内核型号ARM117JZF-S，处理器选择Samsung S3C6410A的处理器芯片，主频采用533MHZ，外围的设备为4G网卡、LCD屏、扬声器、麦克风、GPS接收器、摄像头。其主要的外接设备与功能见表1。

表1 外接设备选型与功能表

4.2 软件系统方案

软件系统主要由信息采集、信息处理、信息上传、信息获取、语音图像功能模块组成。信息的采取主要包含车辆位置信息与车辆四周的图像信息。信息的处理包括提取汽车道路路况、四周车辆信息识别以及语音图像的压缩编码，图像的处理目的主要是利用单目测距模型获得当前车辆与前方车辆距离。信息上传主要包含车辆标识信息、时间信息、车辆自身状况信息的上传。

4.3 系统工作流程

图1 软件系统结构图

系统的工作流程主要有身份注册登录、数据的互换和退出三个过程。系统启动时，系统需要进行身份注册登录，注册信息帧格式是SIM号、IP地址、端口号；系统向4G接入管理单元发起请求，4G接入管理单元转发注册请求到中心管理平台；管理平台验证注册信息，当该用户的SIM号存在于该系统数据库中，则更新用户的IP地址，系统显示用户为在线状态；系统的信息采集，会每隔5秒准备一帧数据，采集数据包含车辆的自身状态数据、GPS位置定位信息，与前方车辆目标距离数据；采集的信息输入中心管理服务器，对其相关数据进行分析并上传接口保存至数据库中；系统发出查询和语音请求，中心管理服务器调用数据分析相应接口相应请求；系统发出退出请求，中心管理平台处理请求，返回处理结果，流程退出。

4.4 系统主要防御措施

系统的主要防御系统中，车辆在行驶过程中通过智能主动防御系统可以进行车距测量主动预警及干预，系统可以对车辆在车道偏离或者追尾碰撞中，通过车载摄像系统对前方路况进行视频信息采集，根据车载系统采集的前方车辆车道情况、车辆运动状态、与其之间的相对距离和相对速度信息后，处理器对上述信息进行处理分析，判断车辆是否出现车道偏离以及与前方车辆是否有追尾风险，系统根据会发生事故危险程度，通过声音、图像人机交换，对驾驶人员进行提前预警，或者进行介入干预。

车载主动防御系统，还可以进行超速预警及报警提示，疲劳驾驶状态预警，夜间限速及复杂路况提示，远程故障诊断和调试，车道偏离报警，前向溜车预警，车距监测预警，前车启动提醒。

5 主动防御系统的影响因素

车辆行驶过程状况的采集，其主要的影响因素是系统对图像的分析和识别。采集系统受到图像的光线以及天气等因素的影响较大，因为外界图像为彩色图像，但彩色图像包含的信息量过大，会严重影响系统对图像的信息处理速度，所以一般系统都会对图像进行灰度化处理，从而过滤掉图像中不必要的信息，增强有用的信息。

安全车距是车辆在行驶过程中与前车必须保持的行车距离，车辆与前车只有保持该安全距离，才不会导致与前车发生追尾事故。同时在预警输出中，如果因为主动防止追尾系统报警频率过高，反而会导致驾驶人员驾驶疲劳出现麻木，但报警距离过低驾驶人员又不能及时做出有效反应，因此控制车辆间距距离报警也是信息处理的重要因素。可以通过对汽车车牌进行大小测量，从而来控制计算出相应的安全距离数据。具体数据如表2。

表2 模拟计算两车行车安全距离

6 主动防御系统未来展望

汽车的智能化一定是后期汽车发展的趋势，主动防御系统必定是后期车载智能系统发展的主流方向。当前车辆智能主动防御系统可进行联网设置，通过安全预警设备及手机APP对车辆在行驶过程中，对汽车追尾、危险碰撞、驾驶人员的疲劳驾驶状态或行为进行主动预警或者主动干预。

主动防御系统还可以融合自动驾驶系统，在后续无人汽车驾驶系统上，通过主动防御系统可以保证汽车在道路上行驶的安全性，从而极大地提高无人车辆驾驶系统的稳定性与可行性。进而也从侧面对无人驾驶系统提供了技术支撑，可以让无人驾驶技术在实际应用中贡献自己的技术力量。

7 结语

车载联网智能主动防御系统在我国发展较晚，但是经过近10多年的发展也取得了较大的进步，主动防御系统也已经引起了人们极大的重视和关注。汽车的智能化发展必定是后期汽车发展的主要方向，加快我国的车载智能化主动防御系统的发展，就是对汽车行业最大的技术支持。