基于MM908E625和Low-G的汽車疲勞駕駛監(jiān)控
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硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖（1）所示：
圖（1） 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
(1).速度計(jì)LIN 子節(jié)點(diǎn)原理圖（2）及加速度測(cè)量模塊圖（3）：
圖（2）LIN 子節(jié)點(diǎn)原理圖
圖（3）測(cè)量模塊
MMA6260Q 為X Y 雙軸向傳感器，為保證獲得較理想的加速度測(cè)量，加速度計(jì)設(shè)計(jì)成帶LIN 接口，物理尺寸為5X5X2CM 的測(cè)量模塊，直接安裝在油門開度踏板、制動(dòng)踏板和方向轉(zhuǎn)軸上。油門開度踏板和制動(dòng)踏板測(cè)量模塊垂直安裝，確保X 軸方向可測(cè)量踏板的加速度信號(hào)，Y 軸方向測(cè)量車輛運(yùn)行中平均震動(dòng)信號(hào)。方向轉(zhuǎn)軸測(cè)量模塊水平安裝，確保X Y 軸方向可測(cè)量方向盤轉(zhuǎn)向的加速度信號(hào)。
3.傳感器簡介：
除用于加速度測(cè)量的Low-G 外，還有以下傳感器。
節(jié)氣門（油門）開度傳感器：節(jié)氣門由駕駛員操縱，直接反映駕駛員的控制意圖，因此是判斷發(fā)動(dòng)機(jī)工況的重要信號(hào)。節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門軸的尾端，采用霍爾線性傳感器。經(jīng)傳感器信號(hào)調(diào)理板處理后，由LIN 子節(jié)點(diǎn)測(cè)量模塊檢測(cè)，節(jié)氣門完全關(guān)閉時(shí)，傳感器輸出電壓等于0V；節(jié)氣門完全打開時(shí)，輸出電壓等于5V。當(dāng)節(jié)氣門不斷開大時(shí)，其輸出電壓隨之線形增加。
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速傳感器：采用霍爾脈沖式。經(jīng)傳感器信號(hào)調(diào)理板脈沖整形電路處理之后， 由主芯片的輸入捕捉口進(jìn)行脈沖捕捉。對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1500rpm-8000rpm 的范圍，接口板輸出對(duì)應(yīng)0V－5V 變化。對(duì)應(yīng)車速60KM/h-180KM/h的范圍，接口板輸出對(duì)應(yīng)0V－5V 變化。
智能控制（模糊控制器）設(shè)計(jì)
汽車駕駛狀態(tài)（疲勞駕駛）監(jiān)控的對(duì)象是相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)控制問題，是屬于多輸入－多輸出的模糊控制系統(tǒng)范疇。人的駕駛習(xí)慣，不同的路況，不同駕駛時(shí)段反映到對(duì)車輛的操控，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)不同的汽車駕駛狀態(tài)。
各種對(duì)車輛的操控，作為輸入量，表現(xiàn)為節(jié)氣門（油門）開度、制動(dòng)踏板的位置、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速的變化、速度的變化（即加速度），方向盤轉(zhuǎn)向的角度和角加速度等。車輛在不同的路況下產(chǎn)生的震動(dòng)作為輸入量，也會(huì)影響到傳感器的測(cè)量，特別是對(duì)加速度傳感器的影響，對(duì)震動(dòng)信號(hào)由LIN 子節(jié)點(diǎn)測(cè)量模塊按“平均震動(dòng)信號(hào)強(qiáng)度”在信號(hào)預(yù)處理程序中減弱或消除。作為輸出量，表現(xiàn)為對(duì)車輛的駕駛狀態(tài)的優(yōu)劣，分為“好”、“中”、“差”三個(gè)等級(jí)。在設(shè)計(jì)控制規(guī)則庫時(shí)，把多輸入－多輸出模糊控制結(jié)構(gòu)化為多輸入－單輸出模糊控制結(jié)構(gòu)，然后按單輸入－單輸出模糊控制系統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多變量控制系統(tǒng)的模糊解耦。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，疲勞駕駛階段，反映到汽車駕駛狀態(tài)上，表現(xiàn)為對(duì)節(jié)氣門（油門）開度、制動(dòng)踏板和方向盤轉(zhuǎn)向的加速度信號(hào)的改變比正常駕駛時(shí)期的加速度信號(hào)的改變?cè)谛盘?hào)的幅值和頻度有明顯的不同。本課題采用FreeScale 的Low-G系列雙軸向加速度傳感器MMA6260Q，對(duì)所需的加速度信號(hào)能準(zhǔn)確地、實(shí)時(shí)地采集，作為模糊控制器的輸入變量的一個(gè)重要參數(shù)。
本研究課題早期對(duì)疲勞駕駛的研究主要通過測(cè)量油門開度、制動(dòng)踏板位置和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速的變化等參數(shù)，這些參數(shù)間接地、滯后地反映駕駛狀態(tài)的變化，這些參數(shù)可作為模糊控制器在各種不同駕駛狀態(tài)的限定條件，結(jié)合加速度的測(cè)量，建立模糊控制規(guī)則。
對(duì)應(yīng)于油門開度、制動(dòng)踏板位置和方向盤轉(zhuǎn)向軸三種類型的變量建立三套模糊控制器模型，以下以油門開度作為變量說明模糊控制器的設(shè)計(jì)。
1．糊化過程：
設(shè)油門開度模糊控制的輸入量分別為油門開度s，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n、車速v 和油門開度加速度a。將加速度劃分成“負(fù)大NB”、“負(fù)小NS”、“零ZE”、“正小PS”、“正大PB”五個(gè)等級(jí)（即五個(gè)模糊子集）?？刂破鞯妮敵鰹閷?duì)車輛的駕駛狀態(tài)的優(yōu)劣(以H 表示)，分為“好GOOD”、“中MIDDLE”、“差BAD”三個(gè)等級(jí)。為了實(shí)現(xiàn)模糊化，確定油門開度加速度a 模糊子集的隸屬度函數(shù)如下圖（4）所示。為了按照一定的語言規(guī)則進(jìn)行模糊推理，確定輸出量即反映駕駛狀態(tài)的優(yōu)劣的隸屬度函數(shù)如下圖（5）所示。
評(píng)論