鐘克華， 龐健宇， 蔣建輝， 劉涵昱， 朱漢舉

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院， 廣東 廣州 510640）

1 前言

汽車碰撞在汽車安全問題中是最需要關(guān)注的問題。 預(yù)防碰撞技術(shù)是汽車設(shè)計(jì)者一直在投入力量進(jìn)行研究的技術(shù)。如在車輛行駛的全程都開啟視頻記錄是不可行的， 這對(duì)車輛存儲(chǔ)有極高的要求， 也不經(jīng)濟(jì)。 而在碰撞發(fā)生之后才開始記錄， 無法滿足碰撞前就開始記錄碰撞過程的需求。

如何提前給用戶提醒預(yù)防， 以及事前打開攝像頭并準(zhǔn)確記錄整個(gè)過程。 一方面提醒用戶預(yù)防碰撞的發(fā)生， 另一方面萬一發(fā)生了碰撞事故， 也可以準(zhǔn)確分析出事故發(fā)生的原因。

為此， 提出了一種車輛碰撞預(yù)警和碰撞前打開攝像頭記錄發(fā)生過程的方法， 能夠在提供碰撞提醒的同時(shí)前瞻性地記錄碰撞發(fā)生過程的視頻， 碰撞發(fā)生后保存視頻數(shù)據(jù)并上傳服務(wù)器端。 這樣， 在碰撞前預(yù)先開啟攝像頭進(jìn)行視頻拍攝， 提前記錄過程完整的視頻， 同時(shí)提供碰撞預(yù)警信息給車輛進(jìn)行碰撞預(yù)防， 是切實(shí)可行的。

2 系統(tǒng)組成

2.1 功能模塊劃分

系統(tǒng)分為6個(gè)功能模塊， 包括： ①用于檢測(cè)本車與前車距離的雷達(dá)； ②距離過近判斷單元； ③用于進(jìn)行預(yù)警的提示單元； ④用于執(zhí)行視頻拍攝的執(zhí)行單元； ⑤用于存儲(chǔ)視頻信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元； ⑥用于上傳數(shù)據(jù)的5G無線數(shù)據(jù)通信單元。

1） 測(cè)距雷達(dá)， 檢測(cè)與前車的距離作為系統(tǒng)的信號(hào)輸入。

2） 距離過近判斷， 系統(tǒng)中存儲(chǔ)著設(shè)定的距離閾值， 當(dāng)測(cè)距小于該閾值時(shí)， 給出信號(hào)用于預(yù)警， 同時(shí)給出信號(hào)用于啟動(dòng)拍攝。

3） 預(yù)警提示， 在收到距離過近信號(hào)時(shí)， 通過語音、 振動(dòng)、 文字等方式， 提示用戶 （駕駛員） 與前車距離過近，需要減速預(yù)防。

4） 視頻拍攝， 拍攝設(shè)定時(shí)間內(nèi)的完整視頻， 記錄相應(yīng)狀態(tài)， 供分析、 還原事故時(shí)使用。

5） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)， 本地存儲(chǔ)拍攝的視頻， 在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量達(dá)到設(shè)定值時(shí)， 啟動(dòng)數(shù)據(jù)上傳， 把本地?cái)?shù)據(jù)上傳到服務(wù)器端。

6） 5G通信， 提供數(shù)據(jù)上傳通道。

2.2 系統(tǒng)組成原理

系統(tǒng)組成原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成原理圖

系統(tǒng)的功能模塊中， 雷達(dá)測(cè)距單元、 提示單元和視頻拍攝裝置分別通過CAN總線與整車ECU連接， 接入整車網(wǎng)絡(luò)。

1） 雷達(dá)測(cè)距后的距離信息， 通過CAN網(wǎng)絡(luò)， 作為輸入信號(hào)傳送給距離過近判斷單元， 當(dāng)判斷為距離過近狀態(tài)時(shí)， 將產(chǎn)生距離過近信號(hào)， 并把信號(hào)回送到CAN網(wǎng)絡(luò)， 給到預(yù)警單元節(jié)點(diǎn)和拍攝控制節(jié)點(diǎn)接收。

2） 預(yù)警單元接收到距離過近信號(hào)， 形成駕駛員能感知的警示信號(hào)， 包括語音提示信號(hào)、 座椅振動(dòng)提示信號(hào)、 屏幕文字警示信號(hào)等， 發(fā)送到整車相應(yīng)的ECU， 對(duì)駕駛員進(jìn)行跟車距離過近警示。

3） 拍攝控制單元接收到距離過近信號(hào)， 啟動(dòng)視頻拍攝功能， 依據(jù)設(shè)定的拍攝參數(shù) （拍攝時(shí)長(zhǎng)、 拍攝角度、 攝像頭編號(hào)等） 進(jìn)行視頻拍攝。

4） 視頻拍攝單元拍攝視頻數(shù)據(jù)信息， 存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中。 存儲(chǔ)單元控制器檢測(cè)存儲(chǔ)容量使用信息。 當(dāng)已用容量過大， 剩余容量過小時(shí)， 啟動(dòng)數(shù)據(jù)上傳功能， 把本地?cái)?shù)據(jù)上傳到云端服務(wù)器， 以清理出本地存儲(chǔ)容量給拍攝單元使用。

5） 數(shù)據(jù)上傳時(shí)， 使用5G通信模塊進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信。

3 系統(tǒng)運(yùn)行流程

3.1 運(yùn)行步驟

系統(tǒng)運(yùn)行包含以下步驟。

1） 信號(hào)輸入， 距離檢測(cè)單元檢測(cè)行車距離， 通過CAN總線傳給整車ECU。

2） 距離過近判斷單元， 把距離信號(hào)輸入與設(shè)定值進(jìn)行比較。

3） 對(duì)比較結(jié)果進(jìn)行判斷， 如果雷達(dá)測(cè)距小于或等于設(shè)定距離則輸出過近距離提示信號(hào)， 距離過近信號(hào)回傳送到CAN總線， 發(fā)送給預(yù)警提示單元和視頻拍攝單元進(jìn)行接收；如果雷達(dá)測(cè)距大于設(shè)定的距離， 則不進(jìn)行操作。

4） 預(yù)警提示單元接收到距離過近信號(hào)， 形成預(yù)警信息， 給駕駛員進(jìn)行預(yù)警提示。

5） 視頻拍攝單元接收到距離過近信號(hào)， 輸出控制信號(hào)給視頻拍攝裝置啟動(dòng)視頻拍攝， 并啟動(dòng)拍攝計(jì)時(shí)。

6） 拍攝計(jì)時(shí)與設(shè)定值比較， 判斷拍攝時(shí)長(zhǎng)是否達(dá)到設(shè)定值。

7） 視頻拍攝， 并把拍攝產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

8） 當(dāng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量到達(dá)設(shè)定的閾值時(shí)， 產(chǎn)生中斷觸發(fā)5G無線通信單元上傳所拍攝的視頻信息到服務(wù)器端。

9） 拍攝時(shí)長(zhǎng)到達(dá)設(shè)定值， 停止拍攝。

在系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)， 需判斷整車ECU中是否已設(shè)定過近距離值、 視頻拍攝持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)度， 這兩個(gè)值作為2） 和6）判斷參數(shù)， 這兩個(gè)參數(shù)只需設(shè)定一次， 可以在ECU中修改。

3.2 軟件流程

系統(tǒng)運(yùn)行中， 有4個(gè)子流程， 分別為： 啟動(dòng)預(yù)警提示流程、 啟動(dòng)視頻拍攝流程、 數(shù)據(jù)上傳流程、 拍攝停止流程。

啟動(dòng)預(yù)警提示流程和啟動(dòng)拍攝視頻流程， 均以判斷距離過近為控制基礎(chǔ)； 數(shù)據(jù)上傳流程以本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)剩余容量比例為觸發(fā)信號(hào)， 停止拍攝以設(shè)定的拍攝時(shí)長(zhǎng)為停止信號(hào)。 系統(tǒng)運(yùn)行流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

1） 過近距離判斷： 距離檢測(cè)雷達(dá)周期性地輸入距離給到距離過近判斷單元， 判斷單元將該輸入值與系統(tǒng)中存儲(chǔ)的距離閾值進(jìn)行比較； 當(dāng)測(cè)距小于該閾值時(shí)， 形成距離過近信號(hào)值， 用于預(yù)警提示和啟動(dòng)拍攝。

2） 預(yù)警提示： 在收到距離過近信號(hào)后， 形成預(yù)警提示信號(hào)。 系統(tǒng)將預(yù)警提示信號(hào)發(fā)送給執(zhí)行部件， 生成駕駛員感知的警示信號(hào)， 以語音提示、 座椅振動(dòng)、 屏幕文字警示等方式給出預(yù)警提示， 對(duì)駕駛員進(jìn)行跟車距離過近警示。

3） 視頻拍攝： 在收到距離過近信號(hào)后， 視頻拍攝單元形成控制信號(hào)， 啟動(dòng)視頻拍攝裝置進(jìn)行視頻拍攝； 開啟拍攝計(jì)時(shí)定時(shí)器， 按設(shè)定時(shí)長(zhǎng)、 角度、 方向進(jìn)行拍攝。

4） 數(shù)據(jù)上傳： 本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)剩余容量到達(dá)設(shè)定值時(shí)（以比例計(jì)算）， 表明存儲(chǔ)空間不足， 需要騰出存儲(chǔ)空間以支持視頻拍攝數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)。 利用中斷方式， 觸發(fā)5G無線通信單元上傳所拍攝的視頻信息到服務(wù)器端， 并清空已上傳的視頻信息存儲(chǔ)空間， 供后續(xù)拍攝存儲(chǔ)使用。

4 應(yīng)用

車輛碰撞預(yù)警和碰撞前預(yù)先打開攝像頭記錄發(fā)生過程視頻的方法， 可以達(dá)到以下幾個(gè)應(yīng)用目的。

1） 在碰撞前發(fā)出預(yù)警提示， 讓駕駛員可以從容規(guī)避車輛碰撞風(fēng)險(xiǎn)。

2） 在車距過近時(shí)預(yù)先開啟視頻拍攝， 記錄碰撞前至碰撞后一段時(shí)間的發(fā)展運(yùn)行過程， 為事故分析和原因查找定位提供合法可信的依據(jù)。

3） 采用5G通信技術(shù)， 把本地存儲(chǔ)的視頻記錄數(shù)據(jù)上傳服務(wù)器， 可以切實(shí)降低車機(jī)本地存儲(chǔ)空間需求， 從而降低用戶設(shè)備成本， 可有效解決全程拍攝成本高、 無法推廣使用的現(xiàn)實(shí)難題。

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)， 拍攝裝置搭配多個(gè)雷達(dá)檢測(cè)監(jiān)控， 配置多個(gè)方位攝像頭更為實(shí)用， 效果更佳。 現(xiàn)在市場(chǎng)上的全景攝像頭， 加上前瞻性視頻拍攝和車輛碰撞預(yù)警方法， 綜合對(duì)車輛其它ECU進(jìn)行適當(dāng)改造， 就可以實(shí)現(xiàn)文中所述的效果。