本發(fā)明涉及車輛技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種校車智能交互方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，加強(qiáng)校車安全管理，確保孩子們的人身安全成為目前社會(huì)安全保障的重中之重，校車安全的管理問(wèn)題也成為當(dāng)下社會(huì)公民關(guān)注的焦點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中的校車，在酒精檢測(cè)方面，都采用單一傳感器來(lái)檢測(cè)酒精濃度，而單一傳感器存在信息采集點(diǎn)的局限性，汽油等環(huán)境因素對(duì)車內(nèi)酒精氣體濃度的干擾，導(dǎo)致對(duì)駕駛員酒精檢測(cè)的不可靠、不準(zhǔn)確，不能真實(shí)地反映駕駛者飲酒狀況。目前還沒(méi)有車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)，將駕駛員駕車時(shí)的飲酒狀況作為一個(gè)重要數(shù)據(jù)，納入汽車行駛記錄儀的監(jiān)測(cè)記錄數(shù)據(jù)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種不但能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生乘車記錄、校車的定位導(dǎo)航功能，還能夠?qū)噧?nèi)酒精進(jìn)行高靈敏度檢測(cè)的校車智能交互方法及其系統(tǒng)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種校車智能交互方法，所述方法包括下列步驟：

(1)、在校車的儀表盤(pán)附近安裝上車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)以及內(nèi)置有rfid讀卡器的pad模塊；

(2)、在校車未啟動(dòng)前，rfid讀卡器和pad模塊開(kāi)始工作，每一位上車人員先通過(guò)rfid讀卡器進(jìn)行讀卡，rfid讀卡器記錄每一位上車人員的上車信息；

(3)、采集人員上車信息的rfid讀卡器將信息通過(guò)usb串口傳輸給pad模塊，pad模塊存儲(chǔ)信息；

(4)、當(dāng)校車啟動(dòng)時(shí)，酒精檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)上電工作，內(nèi)置在pad模塊中的gps/odo定位系統(tǒng)開(kāi)始實(shí)時(shí)獲取車輛行進(jìn)的速度和坐標(biāo)，所述酒精檢測(cè)系統(tǒng)的工作方法為：酒精檢測(cè)系統(tǒng)中的三個(gè)酒精傳感器自動(dòng)檢測(cè)車內(nèi)的酒精濃度，并將檢測(cè)到的酒精濃度值經(jīng)過(guò)信息調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)叫畔⑷诤舷到y(tǒng)，信息融合系統(tǒng)采用模糊控制算法的方法將輸入的酒精濃度值進(jìn)行融合，融合得到的輸出值傳輸給控制裝置，控制裝置將該輸出值與預(yù)先設(shè)定的酒精濃度限定條件作比較，如果輸出值高于預(yù)設(shè)的酒精濃度限定條件，那么就啟動(dòng)報(bào)警顯示模塊進(jìn)行報(bào)警，并將該輸出值對(duì)應(yīng)的酒精濃度值以及警示信息顯示在pad模塊上；如果輸出值低于預(yù)設(shè)的酒精濃度限定條件，那么就在pad上顯示沒(méi)有飲酒；

(5)、無(wú)線通信模塊將rfid讀卡器讀取的人員乘車信息、gps/odo定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集到的車輛行進(jìn)的速度和坐標(biāo)以及車內(nèi)酒精含量發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器再將所述信息推送給客戶端。

本發(fā)明的技術(shù)效果是：提供了一種校車智能交互實(shí)現(xiàn)方法，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)車載終端、服務(wù)器端與手機(jī)客戶端之間的信息交互，實(shí)現(xiàn)了校車的安全輔助駕駛，學(xué)生乘車記錄，校車的定位導(dǎo)航、遠(yuǎn)程監(jiān)控、校車推送服務(wù)等功能，為校車智能監(jiān)管提供了一種安全、可靠的解決方案，在酒精檢測(cè)方面，避免了單一傳感器信息采集點(diǎn)的局限性，采用三個(gè)酒精傳感器來(lái)檢測(cè)車內(nèi)酒精濃度，并通過(guò)模糊控制算法的方法得出酒精濃度輸出值來(lái)判斷是否存在酒精濃度超標(biāo)，可以避免汽油等環(huán)境因素對(duì)車內(nèi)酒精氣體濃度的干擾導(dǎo)致對(duì)駕駛員酒精檢測(cè)的不可靠、不準(zhǔn)確，從而不能真實(shí)地反映駕駛者飲酒狀況，在校車智能交互平臺(tái)方法具有成本低、使用方便、操作簡(jiǎn)單等應(yīng)用價(jià)值，滿足學(xué)校、家長(zhǎng)、校車司機(jī)的實(shí)際需求。

作為優(yōu)先，所述信息融合系統(tǒng)采用模糊控制算法的方法為：

(1)、設(shè)定八個(gè)輸入量模糊子集：n(零)，vs(很低)，s(低)，m(中)，l(大)，ml(較大)，vl(很大)，vvl(超大)，酒精濃度輸入量定義為隸屬度函數(shù)，所述隸屬度函數(shù)可以采用三角形或梯形隸屬函數(shù)，將輸入量的隸屬度函數(shù)的中心支設(shè)定為：22，44，100，160，219，280，350，單位是ppm，其中44和219分別是國(guó)家關(guān)于飲酒駕駛和醉酒的呼氣酒精濃度標(biāo)定值；將融合得到的酒精濃度輸出量分為八個(gè)模糊集：ny(沒(méi)有飲酒)，sy(少量飲酒)，my(飲酒中)，ly(飲酒多)，sz(輕度醉酒)，mz(中度醉酒)，lz(嚴(yán)重醉酒)，vl(無(wú)法開(kāi)車)；酒精濃度輸出量定義為隸屬度函數(shù)，所述隸屬度函數(shù)可以采用三角形或梯形隸屬函數(shù)；

(2)、將三個(gè)酒精濃度傳感器s1、s2以及s3采集到的酒精濃度值作為酒精濃度輸入量輸入信息融合系統(tǒng)，根據(jù)不同的酒精濃度值對(duì)應(yīng)著不同的模糊子集，將采集到的酒精濃度輸入量歸入到對(duì)應(yīng)的模糊子集中，然后進(jìn)行融合；

(3)、如果第一個(gè)酒精濃度傳感器采集的濃度值大于第二個(gè)酒精濃度傳感器采集的濃度值或第三個(gè)酒精濃度傳感器采集的濃度值，那么可以確定此時(shí)的酒精濃度為駕駛員呼出的酒精濃度，并選擇對(duì)應(yīng)的輸出量模糊集，將得到的輸出量模糊集進(jìn)行去模糊化處理，得到所需的數(shù)值；如果第一個(gè)酒精濃度傳感器采集的濃度值小于第二個(gè)酒精濃度傳感器采集的濃度值或第三個(gè)酒精濃度傳感器采集的濃度值，那么可以確定此時(shí)的酒精濃度不屬于駕駛員呼出的酒精濃度，并選擇對(duì)應(yīng)的輸出量模糊集，將得到的輸出量模糊集進(jìn)行去模糊化處理，得到所需的數(shù)值；

作為優(yōu)先，步驟(4)中，gps/odo定位系統(tǒng)獲取車輛行進(jìn)的速度和坐標(biāo)是采用車載定位融合算法來(lái)進(jìn)行獲取的，所述車載定位融合算法的方法為：判斷gps模塊采集到的信號(hào)是否可用，若可用，odo模塊的數(shù)據(jù)在gps的秒脈沖到來(lái)時(shí)與gps接收機(jī)采集到的信號(hào)進(jìn)行異或運(yùn)算，然后得出兩者速度的差值，再經(jīng)kalman濾波進(jìn)行誤差估計(jì)并反饋給odo模塊進(jìn)行速度的校正，由odo模塊輸出定位結(jié)果；若gps模塊數(shù)據(jù)不可用，由odo模塊單獨(dú)定位。車載定位可以實(shí)時(shí)采集校車的經(jīng)緯度和車速，經(jīng)無(wú)線傳輸平臺(tái)傳至服務(wù)器儲(chǔ)存并處理，是手機(jī)地圖服務(wù)的參數(shù)來(lái)源，gps模塊雖然定位精度高、范圍廣，但也有其弱點(diǎn)，如gps模塊信號(hào)短暫消失，環(huán)境干擾等，odo模塊為里程計(jì)列車定位模塊，其無(wú)數(shù)據(jù)冗余，容易導(dǎo)致累計(jì)誤差，如果將二者進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，構(gòu)成gps/odo組合定位系統(tǒng)，就能提高定位精度及可靠性。

一種校車智能交互系統(tǒng)，包括車載終端、與車載終端進(jìn)行通信的通信系統(tǒng)、與通信系統(tǒng)進(jìn)行信息交換的服務(wù)器端以及用戶終端，所述車載終端包括酒精檢測(cè)系統(tǒng)、與酒精檢測(cè)系統(tǒng)連接的pad模塊以及嵌入在pad模塊內(nèi)并用于記錄人員上車信息的rfid讀卡器，所述酒精檢測(cè)系統(tǒng)包括酒精濃度檢測(cè)模塊、與酒精濃度檢測(cè)模塊連接的信息融合系統(tǒng)以及報(bào)警顯示模塊，所述信息融合系統(tǒng)包括信號(hào)調(diào)理模塊、與信號(hào)調(diào)理模塊連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接的信息融合模塊，所述酒精濃度檢測(cè)模塊包括第一酒精傳感器、第二酒精濃度傳感器以及第三酒精濃度傳感器，所述pad模塊內(nèi)置有g(shù)ps/odo定位系統(tǒng)以及無(wú)線通信模塊。

作為優(yōu)先，所述信息融合模塊中采用的處理芯片為lpc2294，這是一款低功耗的arm芯片，靈敏度高，能夠與多個(gè)酒精傳感器配合來(lái)探測(cè)酒精濃度，從而檢測(cè)駕駛員是否飲酒。

作為優(yōu)先，所述第一酒精傳感器采用me3a-c2h5oh燃料電池型酒精傳感器，所述第二傳感器和第三傳感器均采用mq-3半導(dǎo)體氣敏酒精傳感器，考慮到車內(nèi)氣流等因素的影響，第一傳感器采用了靈敏度相對(duì)最高的me3a-c2h5oh燃料電池型酒精傳感器。

作為優(yōu)先，所述gps/odo定位系統(tǒng)包括gps模塊、odo模塊、信息融合模塊以及kalman濾波器，采用該結(jié)構(gòu)，gps模塊和odo模塊配合來(lái)獲取車輛行進(jìn)的速度和坐標(biāo)，可以提高車輛定位的精度和獲取到的數(shù)據(jù)的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種校車智能交互方法及其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的車載終端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的酒精檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的酒精檢測(cè)的流程圖；

圖5為本發(fā)明的gps/odo定位系統(tǒng)的融合算法結(jié)構(gòu)圖；

如圖所示：1、第一酒精傳感器；2、第二酒精傳感器；3、第三酒精傳感器；4、信號(hào)調(diào)理模塊；5、酒精濃度檢測(cè)模塊；6、信息融合模塊；7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器；8、酒精檢測(cè)系統(tǒng)；9、信息融合系統(tǒng)；10、報(bào)警顯示模塊；11、pad模塊；12、rfid讀卡器；13、gps/odo定位系統(tǒng)；14、無(wú)線通信模塊；15、顯示模塊。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖并結(jié)合具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步描述發(fā)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施，本發(fā)明保護(hù)范圍并不受限于該具體實(shí)施方式。

本發(fā)明涉及一種校車智能交互方法，所述方法包括下列步驟：

(1)、在校車的儀表盤(pán)附近安裝上車載酒精檢測(cè)系統(tǒng)8、pad模塊11以及rfid讀卡器12；

(2)、在校車未啟動(dòng)前，rfid讀卡器12和pad模塊11開(kāi)始工作，每一位上車人員先通過(guò)rfid讀卡器12進(jìn)行讀卡，rfid讀卡器12記錄每一位上車人員的上車信息；

(3)、采集人員上車信息的rfid讀卡器12將信息通過(guò)usb串口傳輸給pad模塊11，pad模塊11存儲(chǔ)信息；

(4)、當(dāng)校車啟動(dòng)時(shí)，酒精檢測(cè)系統(tǒng)8自動(dòng)上電工作，內(nèi)置在pad模塊11中的gps/odo定位系統(tǒng)13開(kāi)始實(shí)時(shí)獲取車輛行進(jìn)的速度和坐標(biāo)，所述酒精檢測(cè)系統(tǒng)8的工作方法為：酒精檢測(cè)系統(tǒng)中的三個(gè)酒精傳感器自動(dòng)檢測(cè)車內(nèi)的酒精濃度，并將檢測(cè)到的酒精濃度值經(jīng)過(guò)信息調(diào)理和模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)叫畔⑷诤舷到y(tǒng)9，信息融合系統(tǒng)9采用模糊控制算法的方法將輸入的酒精濃度值進(jìn)行融合，融合得到的輸出值傳輸給控制裝置，控制裝置將該輸出值與預(yù)先設(shè)定的酒精濃度限定條件作比較，如果輸出值高于預(yù)設(shè)的酒精濃度限定條件，那么就啟動(dòng)報(bào)警顯示模塊10進(jìn)行報(bào)警，并將該輸出值對(duì)應(yīng)的酒精濃度值以及警示信息顯示在pad模塊11上；如果輸出值低于預(yù)設(shè)的酒精濃度限定條件，那么就在pad模塊11上顯示沒(méi)有飲酒；

(5)、無(wú)線通信模塊14將rfid讀卡器12讀取的人員乘車信息、gps/odo定位系統(tǒng)13實(shí)時(shí)采集到的車輛行進(jìn)的速度和坐標(biāo)以及車內(nèi)酒精含量發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器再將所述信息推送給客戶端。

作為優(yōu)先，所述信息融合系統(tǒng)9采用模糊控制算法的方法為：

(1)、設(shè)定八個(gè)輸入量模糊子集：n(零)，vs(很低)，s(低)，m(中)，l(大)，ml(較大)，vl(很大)，vvl(超大)，酒精濃度輸入量定義為隸屬度函數(shù)，所述隸屬度函數(shù)可以采用三角形或梯形隸屬函數(shù)，將輸入量的隸屬度函數(shù)的中心支設(shè)定為：22，44，100，160，219，280，350，單位是ppm，其中44和219分別是國(guó)家關(guān)于飲酒駕駛和醉酒的呼氣酒精濃度標(biāo)定值；將融合得到的酒精濃度輸出量分為八個(gè)模糊集：ny(沒(méi)有飲酒)，sy(少量飲酒)，my(飲酒中)，ly(飲酒多)，sz(輕度醉酒)，mz(中度醉酒)，lz(嚴(yán)重醉酒)，vl(無(wú)法開(kāi)車)；酒精濃度輸出量定義為隸屬度函數(shù)，所述隸屬度函數(shù)可以采用三角形或梯形隸屬函數(shù)；

(2)、將三個(gè)酒精濃度傳感器s1、s2以及s3采集到的酒精濃度值作為酒精濃度輸入量輸入信息融合系統(tǒng)，根據(jù)不同的酒精濃度值對(duì)應(yīng)著不同的模糊子集，將采集到的酒精濃度輸入量歸入到對(duì)應(yīng)的模糊子集中，然后進(jìn)行融合；

(3)、如果第一個(gè)酒精濃度傳感器采集的濃度值大于第二個(gè)酒精濃度傳感器采集的濃度值或第三個(gè)酒精濃度傳感器采集的濃度值，那么可以確定此時(shí)的酒精濃度為駕駛員呼出的酒精濃度，并選擇對(duì)應(yīng)的輸出量模糊集，將得到的輸出量模糊集進(jìn)行去模糊化處理，得到所需的數(shù)值；如果第一個(gè)酒精濃度傳感器采集的濃度值小于第二個(gè)酒精濃度傳感器采集的濃度值或第三個(gè)酒精濃度傳感器采集的濃度值，那么可以確定此時(shí)的酒精濃度不屬于駕駛員呼出的酒精濃度，并選擇對(duì)應(yīng)的輸出量模糊集，將得到的輸出量模糊集進(jìn)行去模糊化處理，得到所需的數(shù)值。

步驟(3)中，去模糊化處理選用最大隸屬度面積中心法，下表是幾組不同條件下仿真給出的傳感器酒精濃度值和經(jīng)過(guò)模糊算法融合后輸出的酒精濃度值(ppm)，采用多個(gè)傳感器融合方式得出的結(jié)果充分考慮車內(nèi)實(shí)際環(huán)境，能更真實(shí)的反應(yīng)駕駛員飲酒程度。

酒精濃度與融合輸出表

現(xiàn)有技術(shù)中，系統(tǒng)檢測(cè)駕駛員的飲酒程度一般采用呼氣酒精濃度，存在著許多的干擾因素，如車內(nèi)通風(fēng)情況、傳感器位置選取、多傳感器交叉靈敏度、駕駛員呼氣酒精濃度情況等，為了避免信息采集的單一化、模式化及誤差過(guò)大的問(wèn)題，本申請(qǐng)選取多個(gè)采集點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，基于模糊推理原理的數(shù)據(jù)融合算法可以對(duì)異質(zhì)傳感器信息進(jìn)行處理，更好地模擬人的感知系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不確定關(guān)系的輸入的整合輸出，提高處理數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，更真實(shí)地反映駕駛員的飲酒狀況，及時(shí)控制調(diào)整以預(yù)防醉駕的發(fā)生。

作為優(yōu)先，步驟(4)中，gps/odo定位系統(tǒng)13獲取車輛行進(jìn)的速度和坐標(biāo)是采用車載定位融合算法來(lái)進(jìn)行獲取的，所述車載定位融合算法的方法為：判斷gps模塊采集到的信號(hào)是否可用，若可用，odo模塊的數(shù)據(jù)在gps的秒脈沖到來(lái)時(shí)與gps接收機(jī)采集到的信號(hào)進(jìn)行異或運(yùn)算，然后得出兩者速度的差值，再經(jīng)kalman濾波進(jìn)行誤差估計(jì)并反饋給odo模塊進(jìn)行速度的校正，由odo模塊輸出定位結(jié)果；若gps模塊數(shù)據(jù)不可用，由odo模塊單獨(dú)定位。

一種校車智能交互系統(tǒng)，包括車載終端、與車載終端進(jìn)行通信的通信系統(tǒng)、與通信系統(tǒng)進(jìn)行信息交換的服務(wù)器端以及用戶終端，所述車載終端包括酒精檢測(cè)系統(tǒng)8、與酒精檢測(cè)系統(tǒng)8連接的pad模塊11以及與pad模塊11連接并用于記錄人員上車信息的rfid讀卡器12，所述酒精檢測(cè)系統(tǒng)8包括酒精濃度檢測(cè)模塊5、與酒精濃度檢測(cè)模塊5連接的信息融合系統(tǒng)9以及報(bào)警顯示模塊10，所述信息融合系統(tǒng)9包括信號(hào)調(diào)理模塊4、與信號(hào)調(diào)理模塊4連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器7以及與模數(shù)轉(zhuǎn)換器7連接的信息融合模塊6，所述酒精濃度檢測(cè)模塊5包括第一酒精傳感器1、第二酒精濃度傳感器2以及第三酒精濃度傳感器3，所述pad模塊11內(nèi)置有g(shù)ps/odo定位系統(tǒng)13以及無(wú)線通信模塊14，所述信息融合模塊6中采用的處理芯片為lpc2294，所述gps/odo定位系統(tǒng)13包括gps模塊、odo模塊、信息融合模塊以及kalman濾波器。

作為優(yōu)先，所述第一酒精傳感器1采用me3a-c2h5oh燃料電池型酒精傳感器，所述第二傳感器2和第三傳感器3均采用mq-3半導(dǎo)體氣敏酒精傳感器，第一酒精傳感器1采用了靈敏度相對(duì)最高的me3a-c2h5oh燃料電池型酒精傳感器，所述酒精檢測(cè)系統(tǒng)8安裝在汽車儀表盤(pán)附近，而me3a-c2h5oh燃料電池型酒精傳感器設(shè)置在更靠近駕駛員位置的地方，兩個(gè)mq-3半導(dǎo)體氣敏酒精傳感器靠近副駕駛員和乘客的位置。