【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能汽车，涉及一种基于多核异构芯片危险驾驶预警、制动系统及方法。
技术介绍
1、随着道路交通的迅猛发展，私家车的普及率日益增高，因此安全驾驶的重要性愈发凸显。疲劳驾驶是最常见的危险驾驶行为之一。驾驶员长时间驾驶容易危险驾驶，增大了交通事故的发生率，因此我们需要对疲劳驾驶的驾驶员做出预警。但普通单核芯片难以应对多传感器采集的大量数据。
2、多核异构是指利用不同的cpu核心来完成计算任务的过程，这些核心可能包括多个主处理器、协处理器、众合加速器等，它们之间具有明显的差异性，常见的是通用嵌入式处理器与dsp核心的组合。多核异构设计的出发点是通过将不同类型的核心结合在一起，使得不同架构的硬件计算单元可以更好的执行不同种类的任务，让它们各司其职，同步工作。
技术实现思路
1、(一)专利技术目的
2、本专利技术的目的是：提供一种基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统及方法，将不同传感器采集的信号通过多核异构芯片进行处理，最后由执行机构进行报警甚至制动，基于多核异构芯片的特性，实现小体积、高计算效率、高扩展性、高实时性等特点。
3、(二)技术方案
4、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其包括：传感器设备、多核异构芯片、执行机构，传感器设备采集驾驶员生理信号、身体反应信号和车辆状态信息并传送至多核异构芯片，多核异构芯片对所接收信息进行处理，执行机构根据信息处理结果进行报警或者制动。>
5、其中，传感器设备包括智能穿戴设备、红外摄像仪、毫米波雷达；智能穿戴设备用于检测心电信号和脉搏信号；红外摄像仪定位和测试驾驶员面部状态，分析是否出现疲劳驾驶，其基本流程为人脸检测、眼部检测、嘴部检测；毫米波雷达实时获取车辆与前车或障碍物的距离以及与前车相对速度。
6、其中，多核异构芯片包括多核dsp模块、fpga模块；多核dsp的工作模块包括高速互联模块srio、核间通信模块ipc、外部存储器接口emif，具有高性能运算能力，用于处理传感器采集的数据；fpga模块包括数据接收模块lvds、can总线模块，负责传递传感器采集的数据。
7、其中，多核dsp模块包括主核、第一从核、第二从核、第三从核；多核dsp模块选用主从并行处理模式，通过核间中断ipc机制完成通讯。
8、其中，第一从核、第二从核完成数据搬移和计算，计算完成后向主核发送核间中断，将数据存储在共享内存，主核响应中断，从共享内存中读取数据，根据d-s证据论，依靠各核反馈信息，做出决策，得到多传感器融合后的一致性解释；若主核经计算判断驾驶员为疲劳驾驶，则通过ipc通知第三从核，第三从核判断当前与前车距离和相对车速是否处于安全阈值，若是则发出警报信号，控制发声装置；若否，则紧急制动，避免与前车发生事故。
9、其中，第一从核通过千兆网络端口接收智能穿戴设备上传驾驶员生理特征信号，包括心电信号、脉搏信号，截取多个时序数据片段，匹配各自的目标判断模型，得到两个疲劳程度评估结果，存储在共享内存中。
10、其中，第二从核通过srio接口从fpga模块获取红外摄像仪的驾驶员的生理反应信息，随后提取嘴部、眼部特征，与预设面部信息进行匹配，获得匹配度，存储在共享内存中，fpga模块通过数据接收模块lvds进行红外摄像仪数据的接收；第三从核通过can总线模块接收由毫米波雷达发送的车辆行驶信息报文，并解析其中车辆与前车或障碍物的距离以及与前车相对速度。
11、其中，执行机构包含蜂鸣器、制动防抱死模块。
12、本专利技术还提供一种基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动方法，包括以下步骤：
13、第一步：获取驾驶员生理信号、身体反应信号、车辆与前车或障碍物的距离以及与前车相对速度；
14、第二步：通过驾驶员生理信号、身体反应信号判断驾驶员状态是否疲劳驾驶；若驾驶员状态为疲劳驾驶，则执行机构发出警报；
15、判断与前车或障碍物的距离以及与前车相对速度是否处于安全阈值；若大于安全阈值,则触发执行机构制动车辆；
16、在驾驶员疲劳驾驶，与前车或障碍物的距离以及与前车相对速度处于安全阈值的情况下，警报持续一分钟后持续报警，会触发执行机构制动车辆。
17、进一步地，第一步中，将红外摄像仪安装在驾驶室仪表盘前端，确保红外摄像仪能够全面覆盖驾驶员的面部区域，获取驾驶员身体反应信号；毫米波雷达安装在前保险杠内部，获取车辆与前车或障碍物的距离以及与前车相对速度；驾驶员佩戴好智能穿戴设备，获取驾驶员生理信号；车辆速度从0变为大于0km/h后，启动红外摄像仪开始采集数据，第二从核进行接收，作为预设面部信息，智能穿戴设备采集心电信号和脉搏信号，作为驾驶员清醒心电信号和清醒脉搏信号；从红外摄像仪开始采集数据5分钟后，第一从核开始接收来自智能穿戴设备的生理特征；第三从核接收毫米波雷达数据。
18、(三)有益效果
19、上述技术方案所提供的基于多核异构芯片危险驾驶预警、制动系统及方法，具有以下有益效果：
20、1)本专利技术将来自不同传感器的数据进行有效整合，有助于对驾驶员精神状态产生一致性解释，大大降低了采用单一方法造成的误警或漏警现象。
21、2)本系统采用多核异构芯片实现，能够同时处理不同任务，不同核心执行不同任务，大大提高了数据处理效率，降低了功耗，减少了芯片数量和成本。
22、3)本系统具有高可扩展性，fpga可集成用户所需不同功能ip，达到扩展应用的目的。
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1.一种基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其特征在于，包括：传感器设备、多核异构芯片、执行机构，传感器设备采集驾驶员生理信号、身体反应信号和车辆状态信息并传送至多核异构芯片，多核异构芯片对所接收信息进行处理，执行机构根据信息处理结果进行报警或者制动。
2.如权利要求1所述的基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其特征在于，传感器设备包括智能穿戴设备、红外摄像仪、毫米波雷达；智能穿戴设备用于检测心电信号和脉搏信号；红外摄像仪定位和测试驾驶员面部状态，分析是否出现疲劳驾驶，其基本流程为人脸检测、眼部检测、嘴部检测；毫米波雷达实时获取车辆与前车或障碍物的距离以及与前车相对速度。
3.如权利要求2所述的基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其特征在于，多核异构芯片包括多核DSP模块、FPGA模块；多核DSP的工作模块包括高速互联模块SRIO、核间通信模块IPC、外部存储器接口EMIF，具有高性能运算能力，用于处理传感器采集的数据；FPGA模块包括数据接收模块LVDS、CAN总线模块，负责传递传感器采集的数据。
4.如权利要求3所述的基于
5.如权利要求4所述的基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其特征在于，第一从核、第二从核完成数据搬移和计算，计算完成后向主核发送核间中断，将数据存储在共享内存，主核响应中断，从共享内存中读取数据，根据D-S证据论，依靠各核反馈信息，做出决策，得到多传感器融合后的一致性解释；若主核经计算判断驾驶员为疲劳驾驶，则通过IPC通知第三从核，第三从核判断当前与前车距离和相对车速是否处于安全阈值，若是则发出警报信号，控制发声装置；若否，则紧急制动，避免与前车发生事故。
6.如权利要求5所述的基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其特征在于，第一从核通过千兆网络端口接收智能穿戴设备上传驾驶员生理特征信号，包括心电信号、脉搏信号，截取多个时序数据片段，匹配各自的目标判断模型，得到两个疲劳程度评估结果，存储在共享内存中。
7.如权利要求6所述的基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其特征在于，第二从核通过SRIO接口从FPGA模块获取红外摄像仪的驾驶员的生理反应信息，随后提取嘴部、眼部特征，与预设面部信息进行匹配，获得匹配度，存储在共享内存中，FPGA模块通过数据接收模块LVDS进行红外摄像仪数据的接收；第三从核通过CAN总线模块接收由毫米波雷达发送的车辆行驶信息报文，并解析其中车辆与前车或障碍物的距离以及与前车相对速度。
8.如权利要求7所述的基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其特征在于，执行机构包含蜂鸣器、制动防抱死模块。
9.一种基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动方法，其特征在于，所述方法基于权利要求8所述的系统执行，所述方法包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动方法，其特征在于，第一步中，将红外摄像仪安装在驾驶室仪表盘前端，确保红外摄像仪能够全面覆盖驾驶员的面部区域，获取驾驶员身体反应信号；毫米波雷达安装在前保险杠内部，获取车辆与前车或障碍物的距离以及与前车相对速度；驾驶员佩戴好智能穿戴设备，获取驾驶员生理信号；车辆速度从0变为大于0km/h后，启动红外摄像仪开始采集数据，第二从核进行接收，作为预设面部信息，智能穿戴设备采集心电信号和脉搏信号，作为驾驶员清醒心电信号和清醒脉搏信号；从红外摄像仪开始采集数据5分钟后，第一从核开始接收来自智能穿戴设备的生理特征；第三从核接收毫米波雷达数据。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其特征在于，包括：传感器设备、多核异构芯片、执行机构，传感器设备采集驾驶员生理信号、身体反应信号和车辆状态信息并传送至多核异构芯片，多核异构芯片对所接收信息进行处理，执行机构根据信息处理结果进行报警或者制动。
2.如权利要求1所述的基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其特征在于，传感器设备包括智能穿戴设备、红外摄像仪、毫米波雷达；智能穿戴设备用于检测心电信号和脉搏信号；红外摄像仪定位和测试驾驶员面部状态，分析是否出现疲劳驾驶，其基本流程为人脸检测、眼部检测、嘴部检测；毫米波雷达实时获取车辆与前车或障碍物的距离以及与前车相对速度。
3.如权利要求2所述的基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其特征在于，多核异构芯片包括多核dsp模块、fpga模块；多核dsp的工作模块包括高速互联模块srio、核间通信模块ipc、外部存储器接口emif，具有高性能运算能力，用于处理传感器采集的数据；fpga模块包括数据接收模块lvds、can总线模块，负责传递传感器采集的数据。
4.如权利要求3所述的基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其特征在于，多核dsp模块包括主核、第一从核、第二从核、第三从核；多核dsp模块选用主从并行处理模式，通过核间中断ipc机制完成通讯。
5.如权利要求4所述的基于多核异构芯片的危险驾驶预警、制动系统，其特征在于，第一从核、第二从核完成数据搬移和计算，计算完成后向主核发送核间中断，将数据存储在共享内存，主核响应中断，从共享内存中读取数据，根据d-s证据论，依靠各核反馈信息，做出决策，得到多传感器融合后的一致性解释；若主核经计算判断驾驶员为疲劳驾驶，则通过ipc通知第三从核，第三从核判断当前与前车距离和相对车速是否处于安全阈值，若是则发出警报信号，控制发声装置...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓杭，刘慧婕，李鑫，李岩，杨阳，
申请(专利权)人：天津津航计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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