专利名称：汽车防危险驾驶装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车用智能电子装置，尤其是一种汽车防危险驾驶装置。
背景技术：
据统计，截止2010年3月我国机动车保有量近1. 92亿，全国机动车驾驶人约有 2. 05亿，汽车已经作为一种平常的消费品进入我们的生活，为我们的出行来的许多便利。然 而，据公安部统计，2008年，全国共发生道路交通事故265204起，造成73484人死亡、304919 人受伤，直接财产损失10. 1亿元。而据了解造成车祸的原因大多为人为因素，由于一些人的安全意识淡薄、无视道 路交通法规，常常一不小心酿成惨剧。目前，公知的防危险驾驶装置有不少缺点，如功能单一、需要改装汽车、难以避免 造假(如酒精锁可以通过没喝酒的人打开)以及阻止危险驾驶的方式不人性化等。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种防危险驾驶装置，通 过分析多种危险驾驶动作，提高判断危险驾驶的准确性。按照本实用新型提供的技术方案，所述汽车防危险驾驶装置包括微控制器，所述 微控制器与加速度传感器连接，并通过AD转换器连接酒精传感器，所述微控制器还连接有 GSM模块、显示屏和扬声器；所述微控制器通过对传感器数据的采集，识别包括酒后驾驶、 危险加速、加速转弯、非正常的急刹车和撞车事故在内的危险动作，通过对每次危险动作进 行危险系数评估，来获取行车的总危险系数，并根据危险动作类型和总危险系数决定是否 要使用GSM模块阻止司机驾驶。所述GSM模块与设定手机终端通过无线网络连接。用于向特定手机号发送短信， 或接受特定手机号的拨打，用于与司机通话。当总危险系数超过预定的阈值，则GSM模块向 事先设置的特定手机号发送警示短信，所述警示短信提醒特定人回拨电话阻止司机继续行 车，在所述特定人回拨电话后，GSM模块自动接通免提电话。所述微控制器可以采用单片机。微控制器通过I2C总线连接加速度传感器和AD转 换器。识别危险加速是根据一次加速过程中的平均加速度以及加速度峰值，识别加速转 弯是根据向前或向后加速过程中的平均加速度以及横向加速过程的平均加速度，识别非正 常的急刹车是根据一次刹车过程中的加速度平均值以及加速度峰值，识别撞车事故是根据 加速度传感器的测量数据达到或超出最大测量范围。总危险系数为危险加速、加速转弯、非正常的急刹车和撞车事故各自的危险系数 之和。识别酒后驾驶是根据酒精传感器在预设时间内的平均酒精浓度超过阈值且总危险系 数超过预设值。本实用新型的优点是可以同时检测空气中的酒精浓度和汽车前后左右四个方向的加速度，并以此来判断危险驾驶及确定危险系数；无需改动汽车、方便安装；采用GSM模 块的语音、短信功能方便有效的阻止司机危险驾驶；同时该装置通过LCD点阵屏、扬声器、 GSM模块等装置来警告、阻止司机不安全驾驶，无需对汽车进行改动，方便在汽车上安装。
图1为本实用新型的电路结构框图。图2为本实用新型的主程序流程图。图3为本实用新型的数据采集流程图。图4为本实用新型的数据处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。如图1所示，本实用新型包 括微控制器、加速度传感器、酒精传感器、AD转换器、GSM模块、电源部分、LCD屏幕和扬声 器。酒精传感器和AD转换器连接，实时将空气中的酒精浓度引起的电压信号传到的AD转 换器，AD转换器把模拟信号转换为数字信号。加速度传感器实时获取汽车前后左右四个方 向的加速度信息。AD转换器和加速度传感器通过I2C总线挂接在微控制器的I2C接口上， 微控制器通过对I2C总线的操作来读取酒精传感器和加速度传感器获得的数据。GSM模块 通过串行口和一位微控制器I/O 口连接在微控制器上，微控制器通过对该I/O 口和串行口 的操作，做出发送短信和接通电话的操作，GSM模块连接着麦克风和扬声器，用于免提通话。 IXD屏幕为点阵屏，通过I/O 口与微控制器相连，通过微控制器的I/O 口可以把要显示的信 息发送到屏幕上显示。扬声器通过和微控制器I/O 口相连，通过发出警示的脉冲声音提醒 司机。电源部分包括电池、电压转换单元及车载电源连接线，电池作为备用电源，电压转换 单元将24V的车载电源转换为5V为系统供电。如图2所示为系统主程序的工作流程图，主要完成设备的初始化和决策控制功 能。系统上电后进行软件和硬件以及数据的初始化，启动定时器然后开始进入主循环。两 个定时器会不断地间隔执行并最终实现危险系数和危险动作的更新，在主程序中通过对危 险动作和总危险系数的分析，来控制决策部分的实现。当每次出现危险加速、加速过弯或非 正常急刹车时，系统会控制LCD和扬声器发出警告信号，同时会分析当前的危险动作系数， 累计到总危险系数中，同时总危险系数会去除10分钟之前的危险动作产生的危险系数。当 出现酒后驾驶、撞车动作和当前总危险系数超过10时，系统会控制GSM模块往设定的手机 号码发送警示短信，提醒他们电话阻止驾驶者，并记录下当前的系统时间，在此时间之后的 15分钟内如果有设定的号码拨入电话，系统还会自动接听免提通话。同时每次出现危险动 作系统还会自动记录下危险动作数据以及发生的时间等信息。如图3所示为采集数据的定时中断函数，采用定时器每隔0. 1秒采集一次传感器 数据，完成对数据的滤波并更新数据。当定时器启动后，该函数会每隔0.1秒运行一次，即 每隔0. 1秒进行一次加速度传感器数据采集。同时对一个参数进行技术，记录满50此后采 集一次酒精传感器数据，即每隔5秒采集一次酒精传感器数据。采集的数据首先会进行一 次滤波，滤掉一些杂波并使得曲线平滑。之后数据会存入数组中，并替换掉原数组中最老的 数据。
4[0019]如图4所示为数据处理的定时中断函数，采用定时器每隔0.5秒处理一次数据，并 反馈危险动作类型和危险动作数据。当定时器启动后该函数会每隔0. 5秒进行一次数据处 理，实现对两种传感器数据的分析，并反馈回危险动作类型和危险动作数据，用于决策部分 的控制。本实用新型通过装置内置的加速度传感器酒精传感器，实时获取汽车当前的加速 度和室内酒精浓度，通过对加速度的采集分析和统计，判断汽车的危险动作，并记录该危险 动作的危险系数，酒精浓度则作为判断酒后驾驶的一个重要参数，识别危险动作之后决策 部分会根据危险动作类型和总危险系数来控制警示功能，如扬声器、LCD发出警示信息或者 GSM发送警示短信，实现对危险驾驶的阻止。例如在汽车启动后酒精浓度偏高，则通过扬声 器和LCD屏幕提醒司机小心驾驶；如果在一定时间内，危险动作超过一定次或危险系数累 积超过一定值，则再次通过LCD和扬声器警告司机，并通过GSM模块给司机的家人等发送短 信(程序中事先会输入这些能够有效约束司机的人的手机号码)提醒他们司机正在危险驾 驶请阻止，此时家人可以直接拨打该装置的号码，在有效时间内装置会自动接通免提电话， 通过语音对话让他们来阻止司机继续驾驶。本系统通过对传感器数据的采集和记录，并分析在20秒内的加速度数据和1分 钟内的酒精传感器数据，实现对多种危险动作进行识别，包括酒后驾驶、危险加速、加速转 弯、非正常的急刹车和撞车事故。以下给出一个具体实施例。采用美新公司的MXC62020M 二轴加速度传感器和昊顺电子科技公司的MQ303A酒 精传感器。MXC62020M的测量范围为士2G (G为重力加速度)，分辨率为4096cOunt，在静止 时两轴的输出为2048count。MQ303A的推荐测量范围为20 — lOOOppm。通过在小轿车上的 多次测量、分析和优化，现已可以较精确地识别五种危险动作，具体识别方式如下1. 酒后驾驶是指驾驶者在饮酒后驾驶汽车，酒后驾驶时驾驶者呼吸会带出乙醇 分子，引起车内的空气的酒精浓度增加，另外由于饮酒引起的驾驶者意识模糊、反应变慢等 会导致危险动作的增加。为了准确识别酒后驾驶，需要满足两个条件一是车内空气1分钟 内的平均酒精浓度超过阈值200ppm，同时总危险动作系数超过5。判断为酒后驾驶后系统 直接发送提醒短信出去。2. 危险加速是指在一次换挡加速过程中，其平均加速度(换挡加速过程中加速 度的平均值)和加速度峰值大大超过正常值，常出现在超速驾驶和酒后驾驶中。其识别方式 为在一次加速过程中的平均加速度超过阈值0. 35G，即平均输出超过2406cOunt，同时加 速度的峰值超过0. 4G，即加速度传感器输出峰值超过2458Coimt。根加速度峰值超过阈值 的量确定其高中低三种危险系数等级，当峰值介于0. 4G至0. 45G时危险系数记录为1，峰值 介于0. 45G至0. 5G时系数记录为2，峰值超过0. 5G时系数记录为3。3. 加速转弯是指在加大油门的情况下大角度转动方向盘，比如在过弯道的时候 不但不减速反而加大油门，容易发生车祸。其识别原理为向前或者向后的加速过程中，其 平均加速度超过0. 2G，即平均输出达到2253Count，同时横向加速过程的的平均加速度超 过0. 5G，即平均输出达到2560Coimt。根据其超过横向加速度阈值的量确定其危险系数，加 速度介于0. 4至0. 6G时危险系数记录为1，介于0. 6G至0. 8G时危险系数为2，超过0. 8G 时记录为3。4.非正常的急刹车是指在一次刹车动作中，其加速度的平均值超过正常刹车的值，同时该动作中加速度的峰值绝小于一个设定的阈值。常常表现在疲劳驾驶、酒后驾驶、 飙车等危险驾驶中。其识别的方式为在一次刹车动作过程中其加速度的平均值小于-0.6 G，即加速度传感器的输出平均值小于1434Coimt，同时其加速度峰值小于阈值_0. 85G，即 加速度传感器输出峰值小于1178Coimt。根据其加速度峰值低于阈值的量确定高中低三 种危险系数，当加速度峰值介于-0. 9G至-0. 8G时记录危险系数为1，当峰值大介于-IG 至-0. 9G时记录危险系数为2，当峰值低于IG时记录危险系数为3。5.撞车事故是指汽车在行驶中与别的物体发生碰撞的情况，发生碰撞时其瞬时 加速度会变得非常大。识别碰撞的方式为测量其加速度的峰值是否达到传感器的最大测量 范围2G即4096Coimt。在发生该动作后会直接发送提醒短信出去。微控制器的决策部分决策部分的主要功能为在识别动作的前提下，对危险系数 进行累计，并根据危险动作类型、总危险系数来决定采取何种提醒动作。主要实现方式如 下1. 发生危险加速、加速转弯、非正常的急加速和急刹车时，对每次动作的危险系 数进行记录；2. 每次出现危险动作都会发出声音、IXD显示文字以提醒司机小心驾驶；3. 危险动作数据有效时间为10分钟，系统会不断存入新的危险动作系数，同时 去除过时的危险动作系数，并计算目前总危险系数；4. 在发生撞车和酒后驾驶动作时，直接发送提醒短信；5. 判断危险系数是否达到阈值10，如果达到直接发送提醒短信；6. 在发出提醒短信后的时间15分钟内，特定号码打来的电话会自动免提接听。
权利要求1.汽车防危险驾驶装置，包括微控制器，其特征是所述微控制器与加速度传感器连 接，并通过AD转换器连接酒精传感器，所述微控制器还连接有GSM模块、显示屏和扬声器。
2.如权利要求1所述汽车防危险驾驶装置，其特征是所述GSM模块与设定手机终端通 过无线网络连接。
3.如权利要求1所述汽车防危险驾驶装置，其特征是所述微控制器采用单片机。
4.如权利要求1所述汽车防危险驾驶装置，其特征是所述微控制器通过I2C总线连接 加速度传感器和AD转换器。
专利摘要本实用新型涉及一种汽车防危险驾驶装置，通过同时采用加速度传感器和酒精传感器实时获取汽车数据，使得该装置能够识别多种汽车危险驾驶动作；使用累计危险系数的方式来统计行车危险程度，有效降低了误报率；而通过采用声音、LCD显示和GSM模块的短信、电话功能来警示、阻止危险驾驶，无需对汽车进行改装的同时，阻止方式更人性化。本实用新型结构简单，安装方便，功能增强，有效阻止危险驾驶同时，阻止方式更人性化，便于市场推广。
文档编号G08B21/02GK201777186SQ20102051299
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者吴滨, 吴锡生, 周启才, 唐亮, 袁旭东, 顾晓峰 申请人:江南大学