李春青　馮炎　樊曉　潘旭　趙迎

摘? 要：在日常出行中有大量電動摩托車因為不文明駕駛造成的交通事故比比皆是，為了減少交通事故，保護駕駛者的生命安全，設計一款使用語音提醒方式的安全保障系統(tǒng)，以Android系統(tǒng)為操作平臺并通過藍牙連接電動摩托車上的傳感器設備，以解決上述問題。經過試驗表明，該設計不僅成本低、還能很大程度上保障駕駛者生命安全，同時提高市民日常出行對電動摩托車熱衷度，打消市民對駕駛電動摩托車不安全的顧慮。安全保障系統(tǒng)的使用對保護駕駛者的安全起到了很大的作用。

關鍵詞：安全保障;Android;安全預警;輔助駕駛;智慧電車

中圖分類號：TU89;TP368.1? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）09-0016-03

Design and Development of Safety Assurance System

for Intelligent Electric Motorcycle

LI Chunqing1，F(xiàn)ENG Yan1，F(xiàn)AN Xiao1，PAN Xu1，ZHAO Ying2

（1.School of Information Science and Technology，Tibet University，Lhasa? 850000，China;

2.Institute of Technology，Tibet University，Lhasa? 850000，China）

Abstract：In the daily travel has large electric motorcycle because uncivilized traffic accidents due to driving everywhere，in order to reduce the number of traffic accidents，protect the life safety of the driver，to design a device using voice remind，with Android system as operation platform，and through the Bluetooth connection electric motorcycle sensors on the equipment，to solve the above problems. The experiment shows that the design not only has low cost，but also can guarantee the life safety of the driver to a great extent. Meanwhile，it can also improve the enthusiasm of the public for electric motorcycle in daily travel and eliminate the publics concerns about the unsafe driving of electric motorcycle. The use of safety auxiliary equipment plays a great role in protecting the safety of drivers.

Keywords：security guarantee;Android;early warning of safety;assisted driving;wisdom trolley

0? 引? 言

公安部交通管理局副局長李江平指出，據統(tǒng)計，2013年至2017年的5年間，全國共發(fā)生電動摩托車肇事致人傷亡的道路交通事故5.62萬起，造成死亡8 431人、受傷6.35萬人、直接財產損失1.11億元。從分析看，全國查處電動摩托車交通違法數量和電動摩托車肇事事故起數、死亡人數均呈逐年上升趨勢。

為了減少駕駛電動摩托車引發(fā)的交通事故，研發(fā)人員在不斷地提出新方案、新方法，去解決全國范圍內因為不文明駕駛而引發(fā)的電動摩托車交通事故。雖然一線品牌電動摩托車生產企業(yè)可以通過自身對部件的研發(fā)提高電動摩托車的品質，但大多企業(yè)對電動摩托車的安全性和穩(wěn)定操作研究不深，主要考慮提高產品的性價比和駕駛性能來吸引客戶購買，在這個過程中很少考慮電動摩托車的駕駛安全性。[1]

市場上主流的安全駕駛儀原理分為：通過車載攝像頭進行捕捉或通過電動摩托車行駛時間與行駛里程來計算預警[2]。這兩種安全駕駛儀對保障安全駕駛有一定成效，但由于這種設備非常笨重，不方便在設備上安裝，以及成本高、識別度低等原因未能在市場上得到推廣，科技不斷創(chuàng)新的今天，安全駕駛系統(tǒng)不應止步于技術，而要努力地向未來科技發(fā)展，更多更先進的技術正在不斷研發(fā)之中[3]。

西藏大學信息科學技術學院、工學院聯(lián)合發(fā)展自動駕駛技術研究工作，兩院依靠百度、川大等研究機構的科研成果在自動駕駛安全保障領域進行合作交流，共同申報執(zhí)行相關科研項目，助力自動駕駛技術的深入發(fā)展，已初步形成一定的相關科研成果。本文基于該項目的研究成果，將研究技術移植到電動摩托車上，實現(xiàn)為駕駛者提供輔助安全保障服務，方便駕駛電動摩托車日常出行。

為此，設計一款利用谷歌Android系統(tǒng)應用于安全駕駛的提醒系統(tǒng)。通過智能手機系統(tǒng)更加強大的技術能力和便攜性能，讓安全駕駛真正實現(xiàn)智能一體化，安全駕駛提醒技術的出現(xiàn)從各項方面都很好地保護了電動摩托車的出行安全。該系統(tǒng)使用Android系統(tǒng)應用作為整個系統(tǒng)的控制單元，使用Bluetooth 2.0無線傳輸技術連接外置在電動摩托車的傳感器終端，將電動摩托車駕駛數據傳輸給APP總控單元處理，依據相關算法判斷后，通過語音提醒駕駛者安全駕駛。通過搭載提醒式應用系統(tǒng)的電動摩托車減少60.00%的因為不文明駕駛引發(fā)的交通事故，安全駕駛提醒技術的出現(xiàn)從各項方面都很好地保護了駕駛者的出行安全。此項研究對于研究駕駛安全保障領域人員有一定的研究借鑒意義，方便他們開展相關研究工作。

1? 需求分析

近年來，電動摩托車在我國增長數量較大，使用普及率明顯提升，但隨之而來的安全形勢十分嚴峻。據統(tǒng)計，電動摩托車是導致交通事故死亡相對較多的車輛，電動摩托車駕乘人員死亡事故中約80%為顱腦損傷致死，所以，電動摩托車駕駛者迫切需要一款既經濟又實惠的安全提醒系統(tǒng)保障駕駛者的生命安全。

為方便用戶使用，在終端選擇中采用在中國范圍內用戶量最多的Android系統(tǒng)作為本系統(tǒng)的主要搭載環(huán)境，使用Android移動終端監(jiān)測行車的行駛數據及駕駛者的駕駛狀況，并能實現(xiàn)快速、精準的監(jiān)測并提醒駕駛員或直接控制硬件設備進行干預，促使車輛處于安全行駛狀態(tài)，并在全國范圍內，增強人們對電動摩托車的熱衷度，緩解城市交通的擁堵情況。

2? 系統(tǒng)設計

2.1? 整體設計思路

本系統(tǒng)整體分為硬件和軟件兩部分，其中軟件部分主要負責數據的采集和整合處理，硬件部分主要負責監(jiān)控電動摩托車的運行狀態(tài)，進而保證系統(tǒng)保障駕駛安全的功能。軟件通過藍牙將傳感器數據傳輸給應用，APP將數據進行算法判斷后語音提醒駕駛者安全控制電動摩托車的穩(wěn)定、安全行駛。并首次采用動態(tài)密碼體系，保證用戶設備安全，實現(xiàn)電子鑰匙代替?zhèn)鹘y(tǒng)物理鑰匙，實現(xiàn)智能化控制的構想，方便用戶。本系統(tǒng)的整體運行情況如圖1所示。

2.2? 系統(tǒng)核心部分設計

2.2.1? 應用傳感器的選擇

根據項目和具體的技術指標需求，選擇真正能監(jiān)測行車數據或能監(jiān)測影響安全駕駛因素的傳感器，選用GPS、電子羅盤、重力傳感器、加速傳感器、光線傳感器、距離傳感器、三軸陀螺儀等傳感器作為系統(tǒng)監(jiān)控數據的采集點。

2.2.2? 系統(tǒng)監(jiān)測數據點的設計

監(jiān)測駕駛者的駕駛行為旨在提高駕駛員的安全保障水平，該系統(tǒng)主要依托手機內置傳感器、GPS提供的數據信息，在駕駛者駕駛進行過程中，從疲勞駕駛、超速、急加速、急轉彎、急剎車、分心駕駛這六個維度檢測駕駛者的駕駛行為。如果駕駛者進行的駕駛過程中出現(xiàn)以上危險駕駛行為，都會收到安全駕駛提醒?？梢砸罁{駛行為中的數據信息進行判斷得出可能會出現(xiàn)危險駕駛行為的歸類、概率、地點和時間等信息，以此監(jiān)督駕駛者杜絕這些危險駕駛行為。

2.2.3? 系統(tǒng)數據表的設計

本系統(tǒng)主要建立用戶數據表（User_msg）、傳感器參數表（Sensor_data）、設備狀態(tài)表（Equi_state）、控制記錄表（Control_log）四個數據表，數據表用Android系統(tǒng)自帶的小型數據庫SqList進行存儲。表1是系統(tǒng)設計的整個數據表。

3? 軟件的實現(xiàn)

3.1? 實驗數據采集

本文擬采用大量實驗來著手對整個系統(tǒng)的實施，首先將實驗場景類型劃分成六個較大類，再將較大類多種組合形成各種小類，并搭建數據采集系統(tǒng)。在六個較大類內只實行一種駕駛場景并記錄相應過程的數據（加速度、GPS、水平、磁方向）和完成本次過程所用時間，其數據采集區(qū)域劃分如圖2所示。

3.2? 軟件功能實現(xiàn)

本系統(tǒng)內的用戶需要通過監(jiān)控界面實現(xiàn)駕駛行為預測功能，當用戶的駕駛信息有變化的時候，系統(tǒng)通過外置傳感器監(jiān)測電動摩托車運行狀態(tài)，通過學習算法判斷駕駛者危險駕駛行為，并通過語音的形式及時給出預警信息，提醒駕駛者規(guī)避和修整不良駕駛行為，從而實現(xiàn)安全駕駛的目的，保障駕駛者生命安全。應用的軟件監(jiān)控界面如圖3所示。

3.3? 軟件調試

軟件測試是軟件周期中最后一關，可以想象其非凡的重要性，什么是軟件測試，軟件測試是一個檢測軟件是否具備一定的可靠性、安全性和正確性，是預期功能與實際功能的對比。軟件測試是評測一個軟件好壞的重要依據，軟件測試是軟件正式上線前的最后一個守門員，是保證軟件質量的重要步驟與保障。

4? 硬件的實現(xiàn)

4.1? 主控電路

該主控電路以ARM芯片為主控制器，外設包括2個操作按鍵和1個狀態(tài)指示燈。ARM芯片與CC2530模塊采用串行連接。接口21～26連接CC2530模塊（實現(xiàn)無線傳輸），接口27～28使用TTL串口連接傳感器電路。如圖4所示為系統(tǒng)主控電路的硬件原理圖。

4.2? 傳感器監(jiān)測電路

傳感器電路集成內置JY901芯片，模塊集成高精度的陀螺儀、加速度計、地磁場傳感器，采用高性能的MCU和先進的動力學解算與卡爾曼動態(tài)濾波算法，能夠快速求解出模塊當前的實時運動姿態(tài)。通過VCC、GND接口給傳感器供電，通過TXD、RXD使用TTL通信協(xié)議將檢測數據發(fā)送給主控電路。如圖5所示為系統(tǒng)主控電路的硬件原理圖。

5? 結? 論

安全駕駛提醒技術的出現(xiàn)從各項方面都很好地保護了我們的出行安全，但安全技術只是一種輔助手段，再精準的測算也不能做到萬無一失，所以在平時養(yǎng)成一種良好的駕駛習慣才是對自身最大的保護。本系統(tǒng)通過長期的提醒讓駕駛者潛移默化形成安全駕駛習慣，后期還計劃直接控制硬件設備進行干預，促使車輛處于安全行駛狀態(tài)。

參考文獻：

[1] 寧樂然.道路交通安全通論 [M].北京：中國人民公安大學出版社，2006.

[2] 劉玉增，王洪明.道路交通事故學 [M].成都：四川大學出版社，2005.

[3] 劉暢.深圳：提供城市公共服務領域機動車電動化的“中國方案” [J].世界環(huán)境，2019（4）：74-77.

作者簡介：李春青（1996—），男，藏族，青?；ブ?，本科，學士學位，主要研究方向：智能控制;馮炎（1978—），男，漢族，西藏拉薩人，副教授，碩士研究生，主要研究方向：智能控制、人工智能。