專利名稱：汽車防危險駕駛裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種汽車用智能電子裝置，尤其是一種汽車防危險駕駛裝置。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計，截止2010年3月我國機動車保有量近1. 92億，全國機動車駕駛?cè)思s有 2. 05億，汽車已經(jīng)作為一種平常的消費品進入我們的生活，為我們的出行來的許多便利。然 而，據(jù)公安部統(tǒng)計，2008年，全國共發(fā)生道路交通事故265204起，造成73484人死亡、304919 人受傷，直接財產(chǎn)損失10. 1億元。而據(jù)了解造成車禍的原因大多為人為因素，由于一些人的安全意識淡薄、無視道 路交通法規(guī)，常常一不小心釀成慘劇。目前，公知的防危險駕駛裝置有不少缺點，如功能單一、需要改裝汽車、難以避免 造假(如酒精鎖可以通過沒喝酒的人打開)以及阻止危險駕駛的方式不人性化等。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種防危險駕駛裝置，通 過分析多種危險駕駛動作，提高判斷危險駕駛的準(zhǔn)確性。按照本實用新型提供的技術(shù)方案，所述汽車防危險駕駛裝置包括微控制器，所述 微控制器與加速度傳感器連接，并通過AD轉(zhuǎn)換器連接酒精傳感器，所述微控制器還連接有 GSM模塊、顯示屏和揚聲器；所述微控制器通過對傳感器數(shù)據(jù)的采集，識別包括酒后駕駛、 危險加速、加速轉(zhuǎn)彎、非正常的急剎車和撞車事故在內(nèi)的危險動作，通過對每次危險動作進 行危險系數(shù)評估，來獲取行車的總危險系數(shù)，并根據(jù)危險動作類型和總危險系數(shù)決定是否 要使用GSM模塊阻止司機駕駛。所述GSM模塊與設(shè)定手機終端通過無線網(wǎng)絡(luò)連接。用于向特定手機號發(fā)送短信， 或接受特定手機號的撥打，用于與司機通話。當(dāng)總危險系數(shù)超過預(yù)定的閾值，則GSM模塊向 事先設(shè)置的特定手機號發(fā)送警示短信，所述警示短信提醒特定人回撥電話阻止司機繼續(xù)行 車，在所述特定人回撥電話后，GSM模塊自動接通免提電話。所述微控制器可以采用單片機。微控制器通過I2C總線連接加速度傳感器和AD轉(zhuǎn) 換器。識別危險加速是根據(jù)一次加速過程中的平均加速度以及加速度峰值，識別加速轉(zhuǎn) 彎是根據(jù)向前或向后加速過程中的平均加速度以及橫向加速過程的平均加速度，識別非正 常的急剎車是根據(jù)一次剎車過程中的加速度平均值以及加速度峰值，識別撞車事故是根據(jù) 加速度傳感器的測量數(shù)據(jù)達到或超出最大測量范圍?？偽ｋU系數(shù)為危險加速、加速轉(zhuǎn)彎、非正常的急剎車和撞車事故各自的危險系數(shù) 之和。識別酒后駕駛是根據(jù)酒精傳感器在預(yù)設(shè)時間內(nèi)的平均酒精濃度超過閾值且總危險系 數(shù)超過預(yù)設(shè)值。本實用新型的優(yōu)點是可以同時檢測空氣中的酒精濃度和汽車前后左右四個方向的加速度，并以此來判斷危險駕駛及確定危險系數(shù)；無需改動汽車、方便安裝；采用GSM模 塊的語音、短信功能方便有效的阻止司機危險駕駛；同時該裝置通過LCD點陣屏、揚聲器、 GSM模塊等裝置來警告、阻止司機不安全駕駛，無需對汽車進行改動，方便在汽車上安裝。

圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實用新型的主程序流程圖。圖3為本實用新型的數(shù)據(jù)采集流程圖。圖4為本實用新型的數(shù)據(jù)處理流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，本實用新型包 括微控制器、加速度傳感器、酒精傳感器、AD轉(zhuǎn)換器、GSM模塊、電源部分、LCD屏幕和揚聲 器。酒精傳感器和AD轉(zhuǎn)換器連接，實時將空氣中的酒精濃度引起的電壓信號傳到的AD轉(zhuǎn) 換器，AD轉(zhuǎn)換器把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。加速度傳感器實時獲取汽車前后左右四個方 向的加速度信息。AD轉(zhuǎn)換器和加速度傳感器通過I2C總線掛接在微控制器的I2C接口上， 微控制器通過對I2C總線的操作來讀取酒精傳感器和加速度傳感器獲得的數(shù)據(jù)。GSM模塊 通過串行口和一位微控制器I/O 口連接在微控制器上，微控制器通過對該I/O 口和串行口 的操作，做出發(fā)送短信和接通電話的操作，GSM模塊連接著麥克風(fēng)和揚聲器，用于免提通話。 IXD屏幕為點陣屏，通過I/O 口與微控制器相連，通過微控制器的I/O 口可以把要顯示的信 息發(fā)送到屏幕上顯示。揚聲器通過和微控制器I/O 口相連，通過發(fā)出警示的脈沖聲音提醒 司機。電源部分包括電池、電壓轉(zhuǎn)換單元及車載電源連接線，電池作為備用電源，電壓轉(zhuǎn)換 單元將24V的車載電源轉(zhuǎn)換為5V為系統(tǒng)供電。如圖2所示為系統(tǒng)主程序的工作流程圖，主要完成設(shè)備的初始化和決策控制功 能。系統(tǒng)上電后進行軟件和硬件以及數(shù)據(jù)的初始化，啟動定時器然后開始進入主循環(huán)。兩 個定時器會不斷地間隔執(zhí)行并最終實現(xiàn)危險系數(shù)和危險動作的更新，在主程序中通過對危 險動作和總危險系數(shù)的分析，來控制決策部分的實現(xiàn)。當(dāng)每次出現(xiàn)危險加速、加速過彎或非 正常急剎車時，系統(tǒng)會控制LCD和揚聲器發(fā)出警告信號，同時會分析當(dāng)前的危險動作系數(shù)， 累計到總危險系數(shù)中，同時總危險系數(shù)會去除10分鐘之前的危險動作產(chǎn)生的危險系數(shù)。當(dāng) 出現(xiàn)酒后駕駛、撞車動作和當(dāng)前總危險系數(shù)超過10時，系統(tǒng)會控制GSM模塊往設(shè)定的手機 號碼發(fā)送警示短信，提醒他們電話阻止駕駛者，并記錄下當(dāng)前的系統(tǒng)時間，在此時間之后的 15分鐘內(nèi)如果有設(shè)定的號碼撥入電話，系統(tǒng)還會自動接聽免提通話。同時每次出現(xiàn)危險動 作系統(tǒng)還會自動記錄下危險動作數(shù)據(jù)以及發(fā)生的時間等信息。如圖3所示為采集數(shù)據(jù)的定時中斷函數(shù)，采用定時器每隔0. 1秒采集一次傳感器 數(shù)據(jù)，完成對數(shù)據(jù)的濾波并更新數(shù)據(jù)。當(dāng)定時器啟動后，該函數(shù)會每隔0.1秒運行一次，即 每隔0. 1秒進行一次加速度傳感器數(shù)據(jù)采集。同時對一個參數(shù)進行技術(shù)，記錄滿50此后采 集一次酒精傳感器數(shù)據(jù)，即每隔5秒采集一次酒精傳感器數(shù)據(jù)。采集的數(shù)據(jù)首先會進行一 次濾波，濾掉一些雜波并使得曲線平滑。之后數(shù)據(jù)會存入數(shù)組中，并替換掉原數(shù)組中最老的 數(shù)據(jù)。
4[0019]如圖4所示為數(shù)據(jù)處理的定時中斷函數(shù)，采用定時器每隔0.5秒處理一次數(shù)據(jù)，并 反饋危險動作類型和危險動作數(shù)據(jù)。當(dāng)定時器啟動后該函數(shù)會每隔0. 5秒進行一次數(shù)據(jù)處 理，實現(xiàn)對兩種傳感器數(shù)據(jù)的分析，并反饋回危險動作類型和危險動作數(shù)據(jù)，用于決策部分 的控制。本實用新型通過裝置內(nèi)置的加速度傳感器酒精傳感器，實時獲取汽車當(dāng)前的加速 度和室內(nèi)酒精濃度，通過對加速度的采集分析和統(tǒng)計，判斷汽車的危險動作，并記錄該危險 動作的危險系數(shù)，酒精濃度則作為判斷酒后駕駛的一個重要參數(shù)，識別危險動作之后決策 部分會根據(jù)危險動作類型和總危險系數(shù)來控制警示功能，如揚聲器、LCD發(fā)出警示信息或者 GSM發(fā)送警示短信，實現(xiàn)對危險駕駛的阻止。例如在汽車啟動后酒精濃度偏高，則通過揚聲 器和LCD屏幕提醒司機小心駕駛；如果在一定時間內(nèi)，危險動作超過一定次或危險系數(shù)累 積超過一定值，則再次通過LCD和揚聲器警告司機，并通過GSM模塊給司機的家人等發(fā)送短 信(程序中事先會輸入這些能夠有效約束司機的人的手機號碼)提醒他們司機正在危險駕 駛請阻止，此時家人可以直接撥打該裝置的號碼，在有效時間內(nèi)裝置會自動接通免提電話， 通過語音對話讓他們來阻止司機繼續(xù)駕駛。本系統(tǒng)通過對傳感器數(shù)據(jù)的采集和記錄，并分析在20秒內(nèi)的加速度數(shù)據(jù)和1分 鐘內(nèi)的酒精傳感器數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對多種危險動作進行識別，包括酒后駕駛、危險加速、加速轉(zhuǎn) 彎、非正常的急剎車和撞車事故。以下給出一個具體實施例。采用美新公司的MXC62020M 二軸加速度傳感器和昊順電子科技公司的MQ303A酒 精傳感器。MXC62020M的測量范圍為士2G (G為重力加速度)，分辨率為4096cOunt，在靜止 時兩軸的輸出為2048count。MQ303A的推薦測量范圍為20 — lOOOppm。通過在小轎車上的 多次測量、分析和優(yōu)化，現(xiàn)已可以較精確地識別五種危險動作，具體識別方式如下1. 酒后駕駛是指駕駛者在飲酒后駕駛汽車，酒后駕駛時駕駛者呼吸會帶出乙醇 分子，引起車內(nèi)的空氣的酒精濃度增加，另外由于飲酒引起的駕駛者意識模糊、反應(yīng)變慢等 會導(dǎo)致危險動作的增加。為了準(zhǔn)確識別酒后駕駛，需要滿足兩個條件一是車內(nèi)空氣1分鐘 內(nèi)的平均酒精濃度超過閾值200ppm，同時總危險動作系數(shù)超過5。判斷為酒后駕駛后系統(tǒng) 直接發(fā)送提醒短信出去。2. 危險加速是指在一次換擋加速過程中，其平均加速度(換擋加速過程中加速 度的平均值)和加速度峰值大大超過正常值，常出現(xiàn)在超速駕駛和酒后駕駛中。其識別方式 為在一次加速過程中的平均加速度超過閾值0. 35G，即平均輸出超過2406cOunt，同時加 速度的峰值超過0. 4G，即加速度傳感器輸出峰值超過2458Coimt。根加速度峰值超過閾值 的量確定其高中低三種危險系數(shù)等級，當(dāng)峰值介于0. 4G至0. 45G時危險系數(shù)記錄為1，峰值 介于0. 45G至0. 5G時系數(shù)記錄為2，峰值超過0. 5G時系數(shù)記錄為3。3. 加速轉(zhuǎn)彎是指在加大油門的情況下大角度轉(zhuǎn)動方向盤，比如在過彎道的時候 不但不減速反而加大油門，容易發(fā)生車禍。其識別原理為向前或者向后的加速過程中，其 平均加速度超過0. 2G，即平均輸出達到2253Count，同時橫向加速過程的的平均加速度超 過0. 5G，即平均輸出達到2560Coimt。根據(jù)其超過橫向加速度閾值的量確定其危險系數(shù)，加 速度介于0. 4至0. 6G時危險系數(shù)記錄為1，介于0. 6G至0. 8G時危險系數(shù)為2，超過0. 8G 時記錄為3。4.非正常的急剎車是指在一次剎車動作中，其加速度的平均值超過正常剎車的值，同時該動作中加速度的峰值絕小于一個設(shè)定的閾值。常常表現(xiàn)在疲勞駕駛、酒后駕駛、 飆車等危險駕駛中。其識別的方式為在一次剎車動作過程中其加速度的平均值小于-0.6 G，即加速度傳感器的輸出平均值小于1434Coimt，同時其加速度峰值小于閾值_0. 85G，即 加速度傳感器輸出峰值小于1178Coimt。根據(jù)其加速度峰值低于閾值的量確定高中低三 種危險系數(shù)，當(dāng)加速度峰值介于-0. 9G至-0. 8G時記錄危險系數(shù)為1，當(dāng)峰值大介于-IG 至-0. 9G時記錄危險系數(shù)為2，當(dāng)峰值低于IG時記錄危險系數(shù)為3。5.撞車事故是指汽車在行駛中與別的物體發(fā)生碰撞的情況，發(fā)生碰撞時其瞬時 加速度會變得非常大。識別碰撞的方式為測量其加速度的峰值是否達到傳感器的最大測量 范圍2G即4096Coimt。在發(fā)生該動作后會直接發(fā)送提醒短信出去。微控制器的決策部分決策部分的主要功能為在識別動作的前提下，對危險系數(shù) 進行累計，并根據(jù)危險動作類型、總危險系數(shù)來決定采取何種提醒動作。主要實現(xiàn)方式如 下1. 發(fā)生危險加速、加速轉(zhuǎn)彎、非正常的急加速和急剎車時，對每次動作的危險系 數(shù)進行記錄；2. 每次出現(xiàn)危險動作都會發(fā)出聲音、IXD顯示文字以提醒司機小心駕駛；3. 危險動作數(shù)據(jù)有效時間為10分鐘，系統(tǒng)會不斷存入新的危險動作系數(shù)，同時 去除過時的危險動作系數(shù)，并計算目前總危險系數(shù)；4. 在發(fā)生撞車和酒后駕駛動作時，直接發(fā)送提醒短信；5. 判斷危險系數(shù)是否達到閾值10，如果達到直接發(fā)送提醒短信；6. 在發(fā)出提醒短信后的時間15分鐘內(nèi)，特定號碼打來的電話會自動免提接聽。
權(quán)利要求1.汽車防危險駕駛裝置，包括微控制器，其特征是所述微控制器與加速度傳感器連 接，并通過AD轉(zhuǎn)換器連接酒精傳感器，所述微控制器還連接有GSM模塊、顯示屏和揚聲器。
2.如權(quán)利要求1所述汽車防危險駕駛裝置，其特征是所述GSM模塊與設(shè)定手機終端通 過無線網(wǎng)絡(luò)連接。
3.如權(quán)利要求1所述汽車防危險駕駛裝置，其特征是所述微控制器采用單片機。
4.如權(quán)利要求1所述汽車防危險駕駛裝置，其特征是所述微控制器通過I2C總線連接 加速度傳感器和AD轉(zhuǎn)換器。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車防危險駕駛裝置，通過同時采用加速度傳感器和酒精傳感器實時獲取汽車數(shù)據(jù)，使得該裝置能夠識別多種汽車危險駕駛動作；使用累計危險系數(shù)的方式來統(tǒng)計行車危險程度，有效降低了誤報率；而通過采用聲音、LCD顯示和GSM模塊的短信、電話功能來警示、阻止危險駕駛，無需對汽車進行改裝的同時，阻止方式更人性化。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，功能增強，有效阻止危險駕駛同時，阻止方式更人性化，便于市場推廣。
文檔編號G08B21/02GK201777186SQ20102051299
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者吳濱, 吳錫生, 周啟才, 唐亮, 袁旭東, 顧曉峰 申請人:江南大學(xué)