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[导读]   疲劳驾驶和酒驾是严重的交通违法行为,驾驶员疲劳行车时,会造成反应迟钝、困倦、四肢无力,不能及时发现路面交通情况以采取准确的驾驶操控措施,极易发生交通事故[1]。据交通部统计,2015年间,由

  疲劳驾驶和酒驾是严重的交通违法行为,驾驶员疲劳行车时,会造成反应迟钝、困倦、四肢无力,不能及时发现路面交通情况以采取准确的驾驶操控措施,极易发生交通事故[1]。据交通部统计,2015年间,由于驾驶员疲劳驾驶导致的交通事故占总数的10.64%,在重特大交通事故中约占45%。在美国,每年与疲劳驾驶相关的车祸夺去了15000人的生命。而酒后的驾驶员会出现视觉障碍、运动反射神经迟钝、判断力降低。有数据显示,在中国,每年因酒驾导致的交通事故占40%~50%,可见,车辆装备具有疲劳检测和酒驾提醒的安全驾驶系统的必要性。

  先进驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistant System),简称ADAS,是利用安装于车上的各式各样的传感器, 在第一时间收集车内外的环境数据, 进行静、动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理, 从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险, 以引起注意和提高安全性的主动安全技术。ADAS 采用的传感器主要有摄像头、雷达、激光和超声波等,可以探测光、热、压力或其它用于监测汽车状态的变量, 通常位于车辆的前后保险杠、侧视镜、驾驶杆内部或者挡风玻璃上。早期的ADAS 技术主要以被动式报警为主,当车辆检测到潜在危险时, 会发出警报提醒驾车者注意异常的车辆或道路情况。对于最新的ADAS 技术来说,主动式干预也很常见。

  硬件系统架构及方案

  基于ZYNQ AP SoC(ZYNQ All Programmable SoC)的安全驾驶系统的硬件系统[2]如图1所示,系统主要由高速CMOS图像传感器Ov7725、130万像素USB网络摄像头、Zynq-7000可扩展处理芯片、数据存储单元DDR3、HDMI显示屏、酒精传感器和喇叭等组成。Xilinx公司的Zynq-7000可扩展处理芯片是整个系统的核心,其包含处理系统(Processing System,PS)和可编程逻辑(Programmable Logic,PL)两部分,PS部分集成了最高频率为667GHz的高性能双核ARM Cortex-A9处理器,而PL部分包含28nm工艺的FPGA(Field-Programmable Gate Array)逻辑单元和DSP资源。

  

  PL端通过I2C协议驱动[3]Ov7725摄像头,将摄像头采集的图像数据缓存于一个异步时钟FIFO(First Input First Output)队列中,而FIFO的写时钟由Ov7725摄像头模块提供,异步读时钟由VDMA Engine提供,并在读过程进行灰度图转换,后将数据读入VDMA Engine。

  PS端通过AMBA高速总线AXI_HP接口,驱动DDR3控制器,并读取一帧图片数据,并对图片进行脸部识别等图像处理,得到人脸五官特征值。(3)PS端同时通过USB-Host总线对网络摄像头进行配置,并得到图像数据,在Linux系统下将图像通过HDMI显示器显示,并将图像数据存储到SD存储卡中。(4)PS端在Linux系统下驱动内部集成的12位精度ADC转换器,将酒精传感器采集的模拟信号进行数字转换。

  

  预警提示最终通过调用程序预设的语音组合,由HDMI接口输出到带功放或者音频接口的HDMI显示设备,达到提醒驾驶员的目的。

  

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