车载防疲劳驾驶系统介绍
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基于i.mx6x的车载防疲劳驾驶系统
目前，我国城市公共交通系统中，公共汽车、电车占主体,，承担了城市80%以上的客运量。而长途客货运输、城市交通驾驶、铁路机车驾驶、特种物资装备运输、工程车辆驾驶等交通运输系统也在高速发展。由于疲劳驾驶密所带来的安全隐患受到了越来越多的关注。2011年，公安部在全国范围内进行了为期5个月的“三超一疲劳”专项行动，明确将疲劳驾驶和超速、超员、超载列为违法行为。
国家交通、公安、安监、工信四部委2011年[80号]文件－“关于加强道路运输车辆动态监管的通知”的补充文件中，针对“两客一危”运输车辆监管中，已经提及防疲劳驾驶技防产品的指导应用，因此，国家和有关部门已着手开展有关驾驶疲劳的研究工作，疲劳检测产品的市场切入机遇良好。
目前，国内外利用多种技术实现了疲劳预警产品，但最具潜力，最具实用化的莫过于基于图像分析技术的疲劳预警产品，通过分析面部细微特征，结合驾驶行为分析及道路场景分析，对可能处于疲劳状态的驾驶员实现多种方式的预警提醒，并且结合车联网技术，将驾驶员疲劳事件及其他异常事件推送到监控管理中心。在多种监控管理机制配合下，该系统可有效减少交通事故的发生。
墨翟科技通过一款车载10寸屏设备，与原有的车载DVR、GPS设备联动，使之具有疲劳驾车实时预警、上下客流统计、倒车视频全屏显示等功能；在10寸屏显示DVR设备各个通道视频，替代原有倒车显示屏，并通过GPS设备的通信模块，把驾驶员疲劳报警信息、上下客流信息实时上传到系统监管平台；不但为驾驶员提供全方位的主动式安全行车辅助工具、减少逃票/漏票情况，又能为管理者对人、车、物的综合监管提供更有力的技术手段，在更好的保障安全生产的同时，保证了企业财产安全及高效的生产效益。
第一章 产品综述
1.1 产品定位
墨翟科技（上海）有限公司考虑车载行业对视频监控、远程定位的整体需求，设计的全功能产品方案。最高可实现8路音视频录像及相关外设通信功能。
产品适用客户：长途客车的原厂客户（前装客户）、长途客运集团（后装客户）、大型机车及铁路。
1.2 设计目标
采用freescale 高速处理器和嵌入式操作系统，结合IT领域中最先进的H.264视频压缩/解压缩技术、3G网络技术、GPS定位技术，实现对驾驶员的主动式安全预警（疲劳预警）以及CIF或D1格式的高清汽车行驶录像，并配合中心软件可实现报警联动的中央远程图像/视频监控、以及基于中心数据库的回放分析。
产品外观简洁、安装灵活，产品功能可扩展性强，能够多类接口与车内的各种外设通讯，并具有较高的稳定性。
1.3 产品实现
整体按照全功能规划，具体功能可分步实现；
整体框架设计完整，按照不同客户需求，定制实现4路或者8路视频监控系统。
第二章 功能要求
墨翟科技（上海）有限公司8路防疲劳驾驶系统由主机+显示屏+摄像头三部分组成，三者通过专用连接线通信；主机具有8路视频输入，满足疲劳预警、倒车监视、DVR视频录像，共8路视频的输入，除具有GPS定位、3G通信模块外，还应具备短距离无线通信模块（蓝牙模块、WIFI模块接口预留），满足报警传感器的无线触发。
产品主机能够支持车载宽电压输入，具有RS485、RS23、CANBUS、I/O等多种外设接口，且至少有1路外设供电接口（12V）。
主板图片：
2.1 8路AVIN视频输入
疲劳预警摄像头、倒车摄像头、DVR视频输入，共8路视频，通过主机接口直接为摄像头供电。
摄像头与主机通过3PIN航空头连接，可以防水、防静电。
8路AV视频接口图片：
4PIN航空头定义：
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型号 |
针脚 |
定义 |
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4PIN航空接插件 （RS765系列） |
1 |
+12V |
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2 |
GND |
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3 |
音频 |
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4 |
视频 |
2.2 车载宽电压输入
支持DC9V～32V宽电压输入，且引入控火线管理延时关机、电极反接保护、瞬时高压保护、短路保护。
通过1路I/O开关量采集车辆钥匙控火线电压信号（车钥匙档位信号）；当大于9V时，判断为钥匙打开；小于9V时，判断为关闭钥匙。
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电压输入范围 |
DC9V～32V |
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控火线 |
检测电平电压及车钥匙开关（I/O信号）；大于9V时，判断为钥匙打开；小于9V时，判断为关闭钥匙。 |
|
电极反接保护 |
需要 |
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瞬间高压保护 |
需要 |
|
短路保护 |
需要 |
2.3 主机、操作显示屏分体设计
主机与操作显示屏之间，通过一根10PIN专用连接线通信。
10PIN信号线包括：显示屏电源供电、CANBUS、CVBS视频输出（AVOUT）、音频差分信号；
显示屏功能：7寸屏触摸操作、射频刷卡、语音合成输出、2W功放、喊话器、操作按键。
备注：主机与显示屏的接口定义，见其它附件；
以下是主机与显示屏的通信功能解释：
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序号 |
定义 |
信号说明 |
备注 |
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1 |
电源 |
主机直接为显示屏提供电源 |
在主机的所有操作，通过CANBUS传输到主机，主机应答以后，把相关界面，通过CVBS信号显示在7寸触摸屏 |
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2 |
CANBUS总线 |
显示屏与主机的指令交互、数字包等，全部通过CANBUS总线交互 |
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3 |
CVBS |
主机通过CVBS在7寸屏显示视频图像；显示屏之做显示，所有操作通过CANBUS通信。 |
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4 |
射频刷卡 |
显示屏具有射频刷卡模块 |
驾驶员打卡考勤 |
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5 |
语音合成 |
显示屏具有语音合成模块 |
短信报读或IP通话 |
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6 |
2W功放 |
主机为显示屏下发指令，通过语音合成功能，在显示屏播放语音 |
语音提醒 |
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7 |
喊话器 |
数字通话、车内喊话或远程通话 |
通过音频差分信号，可以实现驾驶员车内喊话 |
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8 |
操作按键 |
显示屏上具有操作按键，可以快捷指令操作 |
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2.4 存储单元
2.4.1 SD卡存储器
采用大容量SD卡，作为行车记录视频存储，以及GPS定位信息的存储。具体方式有如下：
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方式一 |
方式二 |
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描述 |
通过UBS总线接口，连接一个独立的载板，用于放置通信模块、SD卡 |
与主板一起在相同电路板。使用大容量FLASH存储芯片，替换SD卡。 |
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优点 |
在不改变主板的情况下，只要更换不同的载板，即可更换不同的通信模块。 |
稳定性较强。 |
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缺点 |
|
一旦出现问题，需要更换电路板；可以考虑把FLASH芯片放置于独立载板。 |
2.4.2 硬盘存储
硬盘采用车载减震设计，更多考虑结构设计。
硬盘减震盒 设备抗压保护壳
主机部分为2×10W，共2路功放输出。
2.6 MIC输入单元
1路MIC输入，接外置MIC喊话器，为车内乘客提供相关喊话或指导服务（旅游车），MIC接口位于显示屏左下角。
2.7 短距离无线通信模块（预留）
具有蓝牙或射频短距离通信模块（eg: NRF D 24L01芯片的应用)，可以触发外部报警传感器，例如：振动坐垫、蓝牙震动手表等。
2.8 外部扩展接口
主机与外设通信的所有接口：RS232、RS485、CANBUS、I/O开关信号、网口、USB；
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通信类型 |
数量 |
定义 |
应用 |
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RS232 |
2 |
1、 RS232-R 2、 RS232-T 3、 GND |
外设串口通信 |
|
RS485 |
2 |
1、 RS485A 2、 RS485B |
外设串口通信 |
|
CANBUS |
1 |
1、 CAN_H 2、 CAN_L |
车载总线通信 |
|
I/O信号 |
8 |
I/O |
1、开关量采集 2、蜂鸣器 |
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网口 |
1 |
RJ45 |
调试接口 |
|
USB |
1 |
USB-A |
升级接口 |
2.9 GPS定位、无线通信模块
设备具有GPS定位或北斗双模通信模块、2G或3G通信模块.
2.10 信号指示部分
在主机外壳上，具有常见硬件模块故障指示灯，eg: GPS故障、电源故障、网络通信故障等指示灯.显示各个部分功能的工作状态。
第三章 意义
车联网技术体系主要包括：汽车感知技术、汽车无线通信技术、电子地图与定位技术、车载物联网终端技术、智能控制技术、视频监控技术、3G网络技术等配合实现[3]，确保车辆的安全行驶，提高管理和运营水平。
防疲劳技术的研究，对于预防由疲劳驾驶引起的交通事故有重要意义，其应用前景广阔。中国交通部于2013年12月9日专家评审通过了《道路运输车辆卫星定位系统车载视频终端标准》，明确了基于图像识别的疲劳预警技术手段和基本指标，可以预见在未来很长一段时间内，疲劳预警都将是汽车安全技术领域的一个热点。
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