摘 要：設計了一種基于CAN總線的汽車行駛信息處理系統。該系統通過對汽車行駛時間、速度及各個開關量信息進行記錄、存儲, 不僅能夠實現數據采集單元和數據分析軟件之間的數據采集, 還能根據車輛行駛信息, 繪制出各種行駛曲線。系統采用Visual Basic開發, 數據信息查詢簡潔快速、界面美觀、色調適宜、抗干擾能力強、工作穩定可靠。
汽車工業的發展、普及, 隨著給交通管理帶來了許多問題。僅2005 年, 全國共發生道路交通事故450 254起, 造成98 738人死亡, 直接財產損失18 8億元。據分析, 駕駛員違章駕駛是當前導致交通事故的主要原因, 其中以違章超速和疲勞駕駛為違章重點。在客觀上需要一種能夠實時記錄車輛行駛和駕駛員駕駛活動等相關信息的車輛行駛狀態信息處理系統, 以遏止疲勞駕駛, 約束駕駛人員的不良駕駛行為, 預防道路交通事故, 提高營運管理水平, 降低交通事故發生率, 為事故分析和事故責任鑒定提供原始數據。于是, 汽車行駛信息處理系統應運而生。
汽車行駛信息處理系統, 是對CAN 總線采集的車輛行駛速度、時間、里程以及其他開關量信息進行記錄、存儲, 實現查詢、統計、圖表生成、參數設置和權限管理等功能, 以便分析出車輛行駛狀態和駕駛員在駕駛過程中的各種操作, 從而為有關部門對事故責任的鑒定提供有力依據。
1 系統簡介
整個系統分為車載部分和非車載的計算機部分,結構示意圖如圖1所示。車載部分裝在車輛上, 計算機部分的數據分析軟件歸相關部門所有。車載部分主要是CAN節點和數據采集單元, 各個CAN 節點采集的時間、速度、開關量等信息, 通過CAN 總線送到車載部分的數據采集單元中存儲, 然后再將這些數據通過數據采集單元的RS232串行接口或USB 接口上傳到計算機中, 供數據分析處理系統進行分析, 而且數據分析處理系統還具有數據下傳功能, 即對車載部分實現初始化和參數設置。
圖1 汽車行駛信息處理系統結構示意圖
2 系統總體設計方案
系統總體設計如圖2所示, 分為下層和上層兩部分。下層部分主要由掛接在CAN 總線上的CAN 節點和數據采集單元組成, 屬于車載部分。每個CAN 節點都由傳感器或執行器接口、微處理器、CAN 總線控制器以及CAN 總線收發器組成。傳感器負責將采集到的車輛行駛時的速度、時間、剎車、左右轉向燈等信息傳遞給微處理器進行處理, 處理后的信息由CAN 控制器通過控制CAN 收發器傳送到CAN 總線上。數據采集單元負責將CAN 總線上的數據信息取回, 然后通過RS232或USB 接口上傳給上層數據分析軟件進行分析。上層數據分析軟件部分屬于非車載計算機部分, 主要是對CAN 總線所上傳的車輛行駛時間、速度等數據信息實現統計、生成圖表, 并實現對車輛和駕駛員的相關信息進行管理的功能。
圖2 系統結構示意圖
3 系統軟件設計
汽車行駛信息處理系統的結構圖如圖3所示, 上層數據分析軟件總體流程圖如圖4所示。系統以SQLSever數據庫為基礎, 采用V isual B asic 6 0開發, 總體結構可以劃分為登陸模塊、用戶管理模塊、車輛管理模塊、數據管理模塊和幫助模塊等。
圖3 汽車行駛信息處理系統的結構圖
圖4 上層數據分析軟件總體流程圖
系統數據分析軟件的整個登陸過程分為4部分:
選擇用戶類型、輸入用戶編號、輸入用戶密碼和登陸, 而用戶類型是指登陸系統的用戶是管理員還是駕駛員。如果選擇了用戶類型, 輸入了正確的用戶編號和用戶密碼, 則可以成功的登陸系統, 否則可以通過點擊 清除!按鈕來清除已經輸入的用戶編號和密碼,重新輸入或是點擊 關閉!按鈕退出系統。
用戶管理包括管理員管理和駕駛員管理。管理員具有最高權限, 可以實現用戶管理、車輛管理中的所有功能, 實現對管理員和駕駛員的編號、姓名、密碼、年齡等基本信息的查看、增加、修改、刪除。而駕駛員只能實現用戶管理、車輛管理中部分功能, 即查看和修改自己的姓名、密碼等基本信息, 查看車輛基本信息。
車輛管理實現對車輛的車牌號碼、品牌、系列等基本信息的查看、增加、修改和刪除。數據分析軟件的重點是數據管理, 下面將重點介紹。
4 數據管理
數據管理包括對事故疑點數據的管理和對一般行駛數據的管理, 主要是根據車輛行駛的速度、開關量等信息, 繪制車輛行駛曲線。
事故疑點時, 需要對以0 1 s為時間間隔采集的車輛行駛的時間、速度及開關量等信息進行繪圖, 即建立速度與時間關系、加速度與時間關系以及開關量與時間關系曲線圖。一般行駛時, 需要對以1 s為時間間隔采集的車輛行駛的時間、速度及開關量等信息進行繪圖, 即建立速度與時間關系、加速度與時間關系、開關量與時間關系曲線圖。曲線的橫坐標為時間, 單位為s, 精確到1 s, 縱坐標為與時間對應的車輛行駛速度、加速度及開關量, 速度的單位是km /h,精確到0.001 km /h, 加速度單位是m / s2, 精確到0.001m / s2。并可以實現對所繪制曲線的放大、縮小、翻頁以及曲線上數據的實時查詢。
由于速度、加速度等為連續的數據, 而開關量為離散的數據, 所以繪圖時要劃分為對速度、加速度與時間的連續型曲線繪制和對開關量與時間的離散型曲線繪制。但是, 繪制曲線的基本思想都是兩點確定一條直線, 不斷地取數據, 不斷地連接兩點, 就可以繪制出時間- 速度關系曲線和時間- 加速度關系曲線,而實現方法是通過VB 中的line方法。
曲線上數據顯示, 是將當前時刻的各種行駛信息以數字化的形式表現出來, 并與圖形相符合。當需要某一點的各種信息時, 可以通過鼠標的mouse up 和mouse dow n事件先獲取該點的方位信息, 然后轉化為該點對應的各種信息。
事故疑點時, 車輛行駛時的時間與速度、時間與加速度關系曲線如圖5所示, 其中, 實線為時間- 速度關系曲線, 虛線為時間- 加速度關系曲線。為便于分析, 圖形中左邊的縱軸為速度, 右邊的縱軸為加速度。
圖5 事故疑點時的時間與速度、加速度關系曲線
一般行駛時, 車輛的時間與速度、時間與加速度關系曲線如圖6所示。設計時, 選取典型的開關量作為分析對象, 其中( a)、( b)、( c)、( d)曲線分別表示剎車、左轉向燈、右轉向燈、油門。
圖6 一般行駛時時間與開關量關系曲線
5 結束語
與一般的汽車行駛信息處理系統相比, 本系統優化了車輛行駛信息的存儲, 能以有限的存儲空間存儲更多、更詳細的車輛行駛信息, 并實現了基于VB 環境下的數據采集。在繪制車輛行駛曲線時, 無論是事故疑點時還是一般行駛時, 本系統都將時間與速度關系曲線和時間與加速度關系曲線放在一起, 并實現了曲線上數據的精確定位和顯示, 方便分析人員對車輛行駛時的狀況進行分析。