县交通局到青天督查交通防汛抗灾应急工作

田雪健

[摘 要]在对北斗车载导航系统进行简要概述基础上，分别从车载终端硬件系统、车载终端操作系统、在线服务系统和传感器功能模块四个方面详细的探讨了基于北斗车载终端的主动交通安全预警机制，为相关系统的开发提供一定的参考。

[关键词]北斗；主动交通安全；预警系统

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0363-01

在交通运输行业快速发展的背景下，交通安全问题日益受到人们关注，人们希望通过对车辆的监控和智能化管理提高车辆的运行安全性能，保证人们生命、财产安全。当前，传统的安全带、安全气囊等传统安全装置已经不能完全满足人们对行车安全的需要，主动安全技术开始得到广泛应用。但是，车辆生产厂家安装的主动安全设备通常价格昂贵，而市面上的车载终端又存在着功能较为单一的问题。通过将车载定位系统、监控终端与主动安全技术结合起来，可以获得功能较为完善，且价格适中的新型车载终端设备。不但能够满足用户的需要，而且可以推动汽车主动安全技术的发展。

1、车载导航系统

当前，全球主流的四大车载导航系统包括美国的GPS定位系统、欧洲的伽利略卫星导航系统、俄罗斯的GLONASS系统和中国的北斗卫星导航系统。其中，美国的GPS系统一直占领全球车载卫星导航市场的主要份额。为了打破美国在该领域的垄断地位，提高卫星定位精度，保护国家敏感信息，我国通过建设北斗导航系统，积极对北斗系统进行产业化应用，增加其在民用导航中的应用，逐步获得了行业市场份额。当前，北斗卫星系统已经实现了区域定位，并在铁路智能交通、气象应用、个人位置服务等民用领域得到了广泛的应用。

2、基于北斗车载终端的主动交通安全预警机制总体构建

设计的主动交通安全预警机制包括车载定位终端、在线服务系统。主动安全技术传感设备三个部分构成。其中，车载定位终端主要包括主控单元、定位功能模块、通信模块、数据采集模块等。设计的主动安全预警系统如图1所示。

2.1 车载终端硬件系统构建

车载终端主要包括主控单元、定位功能模块、通信模块、数据采集模块、嵌入式操作系统、驾驶员状态监测系统、防碰撞系统、潜在故障检测系统等。根据具体的功能实现方式，可以将之分为底层硬件平台与软件系统两个部分。

底层的硬件平台是车载终端的主要硬件设施，其包括主控单元模块、GPRS通信模块和CAN总线信息搜集模块，主要功能在于给上层的嵌入式系统提供硬件方面的支持。其中，主控单元是该硬件平台的核心部分，其包括CPU、Flash与时钟电路等，通过对应的接口可以控制周围的功能模块，是整个车载终端的中央控制单元。

为了便于车载终端的后续升级和改造，硬件设计过程中可以使用模块化的设计方案。将主控单元与车辆采集单元置于同一张PCB-A板中，而将通信功能模块与定位功能模块置于一张独立的通信板上。

2.2 车载终端操作系统的构建

嵌入式操作系统是车载终端系统框架的软件构成核心，在构建的硬件系统平台集成上，其通过给车载终端的各个功能模块，例如定位模块、通信模块，主动安全功能，例如防碰撞、驾驶员状态分析等，提供了软件的可实现平台。嵌入式操作系统的功能主要包括系统资源配置、硬件接口、系统运行进程管理和程序调用等。

常用的嵌入式系统类型较多，常见的典型通用嵌入式操作系统包括Linux、Windows CE， pSOS等。其中，pSOS属于轻量级的操作系统，与其他的商用嵌入式操作系统相比，其具有功能相对简单的特点，但是其开发与后期调试工作难度较大。Linux系统的性能与Windows CE 系统的功能基本相当，但是Windows CE具有更良好的人机交互体验，边界的显示屏升级功能，使用Windows为车载终端系统后续的商业推广提供更加便利的途径。综合上述因素，本文在设计过程中选择Windows CE作为操作系统，使得开发完成的系统具有实时性更好、多任务进程能力优良、内核处理能力强的特点。

Windows CE 属于一个能定制的嵌入式系统，为了能够更好的适应不同的硬件平台，通常需要对系统的BSP、驱动程序等进行修改和升级，之后通过系统移植获得需要的系统。所有这些工作都可以使用Windows CE 的操作工具——Platform Builder 来完成。当使用Windows CE 的Platform Builder 6.0时，其被设计成为Visual Studio的一个插件，使用更加便捷。

2.3 在线服务系统的构建

车载导航服务终端的在线服务系统是构建在GPS、GPRS和GIS基础之上的，主要完成车载终端数据的处理、显示以及控制等功能。对于车辆管理人员或者驾驶员而言，在线服务系统能够实时监控车辆的位置、运行状态、车辆历史运行轨迹、运行详情等车辆管理与监控功能。对于车载导航终端系统，其通过与CAN协议报文匹配、数据分析和故障码查询等系列操作，并将结果实时的发送到车载终端，实现如下几个方面的功能：

（1）车辆实时位置的查询，能够在GIS电子地图中实时的现实车辆的当前位置，包括纬度、经度、航向、时间等信息。

（2）信息表查询，可以将车辆的整个运行过程中对应时段内的状态信息、故障信息、驾驶员状态等信息以表格数据进行查看或者下载；

（3）CAN协议报文分析，按照车辆搭载的具体CAN协议，分析车辆CAN报文，对车辆信息进行分析、存储；

（4）故障码查询，能够提取获得车载终端的故障码，并通过在线故障码匹配的方式实现对车辆运行的故障诊断，并向系统进行对应的安全预警。

根据划分的具体功能，在线服务系统的设计主要包括四个基本功能模块，控制功能模块、通信功能模块、地图功能模块和数据库功能模块。其中，控制功能模块是该在线服务系统的核心，主要实现各个功能模块的协调。而通信功能模块则将受到的定位数据信息与CAN协议报文、故障诊断数据和车辆状态信息等在GIS地图上实时的显示出来，并存储到数据库中，便于系统的实时调用。

2.4 传感器功能模块

在对驾驶员的状态进行监测、防碰撞和故障检测等过程中需要获得驾驶员的图像，以确定其疲劳状态，同时还需要获得自车与前车之间的距离、车速，获得安全距离，因此需要使用摄像头、传感器和雷达等设备。在系统搭建过程中，需要利用传感器等获得相关的数据，最终实现主动安全控制。

参考文献：

[1] 李冉.基于北斗车载终端的主动交通安全预警机制的研究[D].中国海洋大学，2014.

[2] 艾萌.基于单张图像的三维细节人脸模型重建[D].浙江大学，2014.

[3] 李文雄，闫茂德，王建伟.智能交通系统本体数据集成[J].中南大学学报（自然科学版），2013（7）.