专利名称：道路安全信息感知增强及危险预警系统的信息集中平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种信息的采集与显示系统，尤其涉及一种在车辆道路安全信息感知 增强及危险预警系统中用以进行状态切换和控制的信息采集与显示平台。
背景技术：
国外对于智能汽车及环境感知技术的研究起歩于20世纪80年代，最初的研究目的是
为了军事领域的应用，后来逐歩渗透到民用领域，比较知名的研究机构包括美国国防部
及其下属机构DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency )、美国的卡内基一梅 隆大学(简称CMU)、德国的联邦国防大学(简称UBM)、意大利的帕尔马大学、Mobileye 公司和Volvo公司。也有一些企业开发了基于汽车主动安全技术的产品，例如由德国的 DaimlerChrysler公司和美国的Iteris公司联合开发的AutoVue系统、Mobileye公司开发的 AWS系统、Nissan公司的北美分公司Infiniti公司研发的LDW系统和丰田公司开发的 STAR系统等。
国内对于智能汽车环境感知技术方面的研究比国外起歩要晚， 一些科研院所从20世 纪90年代开始进行相关领域的研究工作。例如吉林大学智能车辆课题组从20世纪90 年代开始自动引导车的研究，先后开发出多个型号的自动引导车辆，如JLUIV-4实验型智 能汽车。西安交通大学的Springrobot智能汽车实验平台，在该实验平台的基础上，西安 交通大学人工智能与机器人研究所智能车辆课题组开展了结合视觉、雷达的车道检测研 究、车辆检测研究及摄像机标定方法的研究。清华大学计算机系和汽车系在道路环境感知 方面均有研究，主要是针对驾驶安全辅助技术开展研究工作，在车道识别技术、车辆检测 技术等关键技术方面取得了一系列突破，建立了THASV-II安全汽车平台。国防科技大学 和上海交大都在此研究领域进行了研究工作。
目前，在道路行驶环境感知技术领域存在一些技术问题和不足，主要有以下几个方面 (1)对复杂环境适用性不够强；(2)信息感知传感器技术有待发展；(3)系统集成度不 高。针对道路环境感知技术中所存在的上述技术问题和不足，需要在下述几个方面进一歩 展丌研究工作，其趋势表现在(1)复杂环境感知技术的发展与应用；(2)集成化；(3) 成本低廉的安全辅助系统；(4) IV与ITS的资源共用；(5)主动安全、被动安全及通信
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车辆道路安全信息感知增强及危险预警系统(road condition perception and forward collision warning system _PWS)属于一种车辆安全辅助驾驶系统，它是智能交通系统 (ITS)中的重要研究内容，其目的就是使车辆在较差的环境中能够识别路况信息，增强
3驾驶人在不利环境下对环境的感知能力，以辅助驾驶人安全行车。基于多传感器信息融合 的驾驶人感知增强技术、自动驾驶技术等，不仅是目前国内外相关科技人员研究的重要内 容，也是未来基于ITS的汽车安全技术发展的一个重要方向。
车辆道路安全信息感知增强及危险预警系统(road condition perception and forward collision warning system —PWS)主要用于提高车辆在夜间及弯道时对于危险情况的辨 识，同时通过辅助照明及夜视系统增强驾驶员的可视距离及范围。PWS还具有网络接口 (CAN/LIN网络)，传感器信息以及预警信号可以更好的同车身上的其他系统共享，增加 整车的集成度，提高信息的利用率。通常，PWS拥有两个子系统，即它整合了前向碰撞 预警系统(FCW)和自适应前照灯系统(AFS)， FCW和AFS两个系统之间由CAN线连 接。其中，FCW系统不但是一个主控节点，而且还用于道路信息的采集，情况辨识及碰 撞监测，在FCW系统中通过装备一台红外摄像机以宽展驾驶员夜间的可视距离。AFS系 统用于增强车辆在夜间弯道行驶时的照明，可以根据不同的路况和驾驶条件调节近光灯的 照明方向，使其达到最佳的照明效果。
现有的PWS系统中，大部分采用PC机进行信息的采集，使用显示器进行显示。也 有一些简单的系统并没有显示单元，而是以声音和指示灯等形式提示用户。采用PC机进 行采集和显示虽然处理速度快，效果好但其成本较高，维护性差，系统庞大。同时大部分 PC都是交流供电，用于车载时要加逆变器将直流变为交流使用，使系统成本更高。对于 一些没有显示单元的系统，其简单的提示并不能使用户清楚的明白当前状况，直接降低了 系统的可用性。
实用新型内容
本实用新型提供一种道路安全信息感知增强及危险预系统(PWS)的信息集中平台， 该信息集中平台用来切换和控制上述PWS系统信息的采集及显示。
为了解决上述技术问题，本实用新型道路安全信息感知增强及危险预警系统的信息集
中平台包括分别与MCU模块连接的图像处理模块、CAN收发器和报警装置；在所述MCU 模块与所述图像处理模块之间设置有视频切换及放大模块，所述图像处理模块通过其上的 UART串行接口与MCU模块实现通信；所述视频切换及放大模块与所述图像处理模块的 连接是通过输入与输出视频信号来实现的；所述视频切换及放大模块和所述MCU模块均 与一显示器连接；所述视频切换及放大模块还设置有两个信号接收端口及一个视频信号输 出端口；所述视频切换及放大模块的两个视频信号接收端口分别接收来自于信息集中平台 外部的彩色CDD和红外CDD的视频信号；所述视频切换及放大模块通过所述的视频信 号输出端口向所述显示器输出PAL制视频信号。
本实用新型道路安全信息感知增强及危险预警系统的信息集中平台，其中，所述视频 切换及放大模块由两块MAX4020和一块MAX4567芯片构成，所述MAX4567芯片是视 频信号切换的电子开关，所述MAX4020芯片为高速端到端的信号运算放大器。所述MCU模块与所述CAN收发器之间的连接采用串行总线。所述CAN收发器通过CAN接口与信 息集中平台外部实现数据交换。所述CAN接口采用高速CAN500K接口。所述报警装置 由指示灯和蜂鸣器构成。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是
(1) 由于本实用新型信息集中平台可以接入两路视频信号，进行切换，大大扩展了 系统功能，红外CCD增强了系统在夜间外部光线不足情况下的可视性；
(2) 本实用新型信息集中平台中全部使用单片机和嵌入式系统，维护简单体积小， 使用+ 12V供电，有利与车载安装和使用；
G)具有LCD屏显示，实时显示处理后的彩色图像，同时可以显示系统参数和报警， 信息量大，更为直观的表现使用户可以很快理解。
图1是本实用新型道路安全信息感知增强及危险预警系统的信息集中平台硬件框图； 图2是图1中所示视频切换及放大模块的功能示意图； 图3是图1中所示信息集中平台的工作过程控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一歩详细描述。
附图中主要零部件和细节的说明ioo信息集中平台，200显示器，300FCW模块， 400AFS模块，510红外CCD， 520彩色CCD， 101图像处理模块，102MCU模块，103CAN 收发器，104报警装置，105视频切换及放大模块。
本实用新型信息集中平台100与其外部的AFS系统400之间采用高速CAN接口 ，所 述CAN接口采用高速CAN500K接口。该信息集中平台100用来进行外部图像的采集和 显示诸如车辆状态、碰撞预警等信息；与此同时，还可以进行系统状态控制和图像的切换 等功能。
本实用新型道路安全信息感知增强及危险预警系统的信息集中平台其硬件结构如图 l所示，包括分别与MCU模块102连接的图像处理模块101、 CAN收发器103和报警装 置104，在所述MCU模块102与所述图像处理模块101之间设置有视频切换及放大模块 105。
所述视频切换及放大模块105设置有两个视频信号接收端口及一个视频信号输出端 口 ，用于接入输入及输出视频信号，所述MCU模块102通过通用的I/O接口与视频切换 及放大模块105连接；所述图像处理模块101通过其上的UART串行接口与MCU模块 102实现通信，所述视频切换及放大模块105通过输入与输出视频信号与图像处理模块101 连接。与此同时，所述视频切换及放大模块105还与外部的前向碰撞预警(FCW)系统的视 频输出以及红外CCD连接。另外，本实用新型信息集中平台外部设置有显示器200，该显示器200同时与所述视 频切换及放大模块105和MCU模块102连接，S卩通过PAL制视频信号同视频切换及 放大模块105连接，从而接收来自于视频切换及放大模块105的PAL视频信号，并通过 显示器200上的按键向MCU模块102输入指令，MCU模块102将要显示的信息及控制 状态字传送到图像处理模块101，并通用1/0接口用于控制报警装置104中的指示灯和蜂 鸣器，及视频切换及放大模块和按键的读取等。指示灯和蜂鸣器用于FCW系统300的报 警及系统状态的指示。CAN收发器103通过串行总线与MCU模块102连接，该CAN收 发器103同时通过高速CAN500K接口依次与信息集中平台外部的AFS模块400和FCW 模块300连接。
本实用新型信息集中平台中的图像处理模块101用来系统信息的显示等，其通过串口 与MCU模块102进行通信，所述视频切换及放大模块105用于视频信号的放大及切换分 配，其输入为FCW系统300处理后的彩色CCD信号520和一个红外CCD510的视频信 号。MCU模块102通过通用10 口可以选择这两路视频信号中的一路输入DM355模块， 同时图像处理模块IOI的输出信号通过视频切换及放大模块105放大后输入到外部的显示 器200的液晶显示屏上进行显示。所述CAN收发器103采用AMIS30660高速CAN接口， MCU模块102通过该高速CAN接口与高速CAN网络通信，实现与FCW系统300和AFS 系统400数据共享。
下面结合具体实施例对上述主要功能部件作进一歩详细描述
1. MCU模块102
如图1所示，所述MCU模块采用R8C21237，它是瑞萨公司生产的低功耗、高性能 的8位微控制器。标准片上外设包括8位多功能定时器、16位定时器、UART/时钟同步 串行接口、电压检测电路、上电复位电路、高/低速片上振荡器、检测定时器等。同时加 入了UART、 IIC总线接口 (IIC) /芯片选择时钟同歩串行接口、 10位A/D转换器和振荡 停止检测功能。配备硬件LIN模块和CAN模块。最高工作频率为20MHz。提供48引脚 封装拥有丰富的I/O资源同时嵌入了数据闪存(1 KBx2块)。
本实用新型信息集中平台主要利用该MCU模块的通用1/0接口、通用定时器和CAN 通信控制器等。其中，通用定时器主要用来定时为MCU模块和电源管理模块清狗；CAN 通信控制器的主要功能是与CAN收发器AMIS30660接合，二者结合共同完成CAN信号 的调理和收发功能。通用1/0接口用于控制指示灯和蜂鸣器，视频切换及放大模块和按键 的读取等。
2. 图像处理模块IOI (即DM255模块)
所述图像处理模块(DM355模块)采用采用TI公司TMS320DM355嵌入式处理器， 该处理器包括一个ARM926E-J内核和一个MPEG4/JPEG硬件编解码内核，支持Linux2.6 操作系统，可以运行MPEG4 ， JPEG, G.711等多种音视频编解码算法。拥有4Gb Nand Flash 及1Gb DDR2内存，支持多种存储器接口，音视频接口和通信接口，其中包括CVBS端
6子，3.5mm标准麦克风插槽及耳机插槽，Micro SD卡接口， USB2.0接口， 10/100Mbps 以太网RJ45接口， UART接口， JTAG接口等。
本实用新型信息集中平台主要利用DM355模块的UART接口和其视频处理功能。其 中，UART串行接口用于同MCU模块102通信，将系统信息及状态控制字传输过来；而 视频处理功能将系统信息与输入的视频信号进行图像叠加为一路视频信号，输出到视频切 换及放大模块105最后显示到液晶屏200上。
3. 视频切换及放大模块105
所述视频切换及放大模块由两块MAX4020和一块MAX4567芯片构成，其中，芯片 MAX4567是一款专门用于视频信号切换的电子丌关，开关迅速串扰小，通过信号频带宽； 芯片MAX4020为高速端到端的信号运算放大器，成本低廉，功耗小。视频切换及放大模 块105中使用芯片MAX4567用于视频信号的切换，使用芯片MAX4020用于视频信号的 放大。所述视频切换及放大模块105的功能如图2所示，红外CCD视频信号和FCW系 统处理后的彩色CCD信号首先进入第一 MAX4020芯片进行一级信号放大，防止信号衰 减。然后两路信号进入MAX4567芯片进行视频切换，在这里由MCU控制切换哪路视频。 切换后的视频信号经第二 MAX4020芯片一级放大后接入图像处理模块DM355的视频信 号输入端。经该DM355处理后的视频信号经其视频信号输出端接入第二 MAX4020芯片 一级放大后接入显示器液晶屏的视频信号的输入端。
4. CAN收发器103 (AMIS30660接口)
所述CAN收发器采用Amis30660收发器，可以用于12V和24V的系统。由于有较 宽的电压范围，它具有更好的EMI特性。符合ISO 11898-2标准，高速可达1Mbit/s。同 时具有过热保护，过压过流保护等功能。
结合图l、图2和图3描述一个工作循环的过程
(1) 启动本实用新星信息集中平台301;
(2) MCU模块102进行变量定义及其初始化302;其中，包括MCU模块102串口 模块的初始化(诸如波特率、奇偶校验、数据位和停止位的设定)，CAN收发器103
的初始化(诸如波特率、ID和数据格式的设定)，通用I/O 口的设定(诸如输入输
出方向及默认值的设定)等。
(3) 外围设备的初始化及其状态的设定303; g卩通过串口启动图像处理模块
101DM355的linux系统，并引导系统进入命令文件夹，启动应用程序。设置报警装置104 中指示灯的显示状态；将视频切换及放大模块105切换到默认状态(即彩色CCD520
输出)。
(4) 若DM355模块处于完全启动状态，顺序执行下一步，否则等待其完全启动304; 此时，图像处理模块101DM355处理后的视频将输入视频切换及放大模块105，进而显示 在显示器200的液晶屏上。(5) CAN总线信息及命令接收，包括接收来自于AFS系统400和FCW系统300的 信息及控制状态305;
(6) 检测是否有"切换"按钮按下，如果按下则切换视频306，否则不切换；
(7) 切换视频后307， MCU模块102通过串口将系统信息及控制字传送给图像处理 模块101 (DM355模块)308;
(8) 通过CAN收发器103发送信息集中平台的信息309，返回上述歩骤(5)继续 采集或显示信息。
尽管结合附图对本实用新型进行了上述描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体 实施方式，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人 员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这 些均属于本实用新型的保护之列。
权利要求1.一种道路安全信息感知增强及危险预警系统的信息集中平台，包括分别与MCU模块连接的图像处理模块、CAN收发器和报警装置，其特征在于在所述MCU模块与所述图像处理模块之间设置有视频切换及放大模块，所述图像处理模块通过其上的UART串行接口与MCU模块实现通信；所述视频切换及放大模块与所述图像处理模块的连接是通过输入与输出视频信号来实现的；所述视频切换及放大模块和所述MCU模块均与一显示器连接；所述视频切换及放大模块还设置有两个视频信号接收端口及一个视频信号输出端口；所述视频切换及放大模块的两个信号接收端口分别接收来自于信息集中平台外部的彩色CDD和红外CDD的视频信号；所述视频切换及放大模块通过所述的视频信号输出端口向所述显示器输出PAL制视频信号。
2. 根据权利要求l所述的道路安全信息感知增强及危险预警系统的信息集中平台， 其特征在于所述视频切换及放大模块由两块MAX4020和一块MAX4567芯片构成，所 述MAX4567芯片是视频信号切换的电子丌关，所述MAX4020芯片为高速端到端的信号 运算放大器。
3. 根据权利要求1所述的道路安全信息感知增强及危险预警系统的信息集中平台， 其特征在于所述MCU模块与所述CAN收发器之间的连接采用串行总线。
4. 根据权利要求1所述的道路安全信息感知增强及危险预警系统的信息集中平台， 其特征在于所述CAN收发器通过CAN接口与信息集中平台外部实现数据交换。
5. 根据权利要求4所述的道路安全信息感知增强及危险预警系统的信息集中平台， 其特征在于所述CAN接口采用高速CAN500K接口 。
6. 根据权利要求1所述的道路安全信息感知增强及危险预警系统的信息集中平台， 其特征在于所述报警装置由指示灯和蜂鸣器构成。
专利摘要本实用新型公开了一种道路安全信息感知增强及危险预警系统的信息集中平台，包括分别与MCU模块连接的图像处理模块、CAN收发器和报警装置，所述MCU模块与所述图像处理模块之间设置有视频切换及放大模块，所述图像处理模块通过其UART串行接口与MCU模块实现通信；所述视频切换及放大模块与所述图像处理模块的连接是通过输入与输出视频信号来实现的；所述视频切换及放大模块和所述MCU模块均与一显示器连接；所述视频切换及放大模块还设置有两个视频信号接收端口及一个视频信号输出端口；所述视频切换及放大模块的两个信号接收端口分别接收来自于信息集中平台外部的彩色CDD和红外CDD的视频信号；所述视频切换及放大模块通过所述的视频信号输出端口向所述显示器输出PAL制视频信号。
文档编号B60R21/01GK201294605SQ200820143318
公开日2009年8月19日 申请日期2008年11月20日 优先权日2008年11月20日
发明者辉 戎, 健 曹, 旭 王, 龚进峰 申请人:中国汽车技术研究中心