基于obd终端的智能辅助学车的系统及方法
【专利摘要】基于OBD终端的智能辅助学车的系统及方法，图像采集器，采集识别车辆前方道路标志标识，并将采集到的标志标识转化为相应的模拟信号量，发送给OBD终端；OBD终端，采集车辆相关数据，并完成数据的建模、分析、判断，并且依据判断对学员进行语音指导警告，在发生危险或者突发异常情况是强制车辆刹车或熄火；手机终端APP，与OBD终端进行通讯，实现远程控制及参数设置。本申请解决了改造车辆问题,安装OBD设备之后，教练员无需时刻在车里指导，OBD设备即可完成驾驶指导，解决教练员与学员之间的沟通问题，同时还节省了驾校的成本，解放了劳动力。
【专利说明】
基于OBD终端的智能辅助学车的系统及方法
技术领域
[0001] 本发明属于智能辅助学车领域，具体说是一种基于0BD终端的智能辅助学车的系 统及方法。
【背景技术】
[0002] 现今学车的主要手段以改造教学车为主，教练随车指导为辅。其中弊端也显而易 见，其一，改造教学车破坏车辆原有结构，对后续再次正常使用造成一定的影响，且改造的 费用不菲。其二，通常教练员凭借经验教学并且要长时间在车内指导。目前，道路驾驶训练 还是靠教练员在训练中以口令式下达指令让被教练人掌握遵循正确的动作操作要领付诸 实施，普遍存在着执教口令的语言不规范，每一步操作动作连贯不一致，长期反复的喊话还 会加大教练员的劳动强度，影响执教效果，经常出现粗鲁且不规范的执教用语很大程度上 影响着师生间的和谐相处。部分教练员执教态度较差，与学员之间容易产生冲突。同时教导 多名学员无法做到面面倶到。
【发明内容】
[0003] 为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种基于0BD终端的智能辅助学 车的系统及方法，解决了改造车辆问题，安装0BD设备之后，教练员无需时刻在车里指导， 0BD设备即可完成驾驶指导，解决教练员与学员之间的沟通问题，同时还节省了驾校的成 本，解放了劳动力。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供了一种基于0BD终端的智能辅助学车的系统，包括：
[0005] 图像采集器，采集识别车辆前方道路标志标识，并将采集到的标志标识转化为相 应的模拟信号量，发送给0BD终端；
[0006] 0BD终端，采集车辆相关数据，并完成数据的建模、分析、判断，并且依据判断对学 员进行语音指导警告，在发生危险或者突发异常情况是强制车辆刹车或熄火；
[0007] 手机终端APP，与0BD终端进行通讯，实现远程控制及参数设置；
[0008]所述0BD终端分别与图像采集器、手机终端APP相连。
[0009] 进一步的，图像采集器，采集的数据量为停车中的停车线、S弯道/直角弯道两侧白 线、转弯时两侧的围墙、路肩、障碍物及其与车辆中心点的距离。
[0010] 进一步的，其中0BD终端采集车辆相关数据包括车速、方向盘角度、离合器踏板、油 门踏板、杀lj车踏板、手杀lj、车门状态。
[0011] 进一步的，教练通过手机终端APP实时监控车辆状态，对于状态不对的地方及时通 知学员纠正，必要时强制车辆减速或熄火。
[0012] 更进一步的，0BD终端数据建模具体为:0BD终端首次上电时，进行初始化，以车辆 为原点建立坐标系，标定车辆右侧为X轴正半轴，左侧为X轴负半轴，车辆模型以实车车身宽 度为准，分布原点两侧，当图像采集器返回道路信息时，坐标系与实际道路信息相结合，0BD 终端建模结束；
[0013]更进一步的，0BD终端数据分析具体为:通过图像采集器采集的道路信息，将车辆 与标线之间距离传给0BD终端，0BD终端在模型中添加车辆与标线的距离a;若当前道路为弯 道，则以10度为单位，计算每一段弧的切线，斜率为K，标记当前车轮与坐标系X轴正反向夹 角为Θ。同时0BD终端访问各个ECU，进行数据的双向交互。
[0014]更进一步的，0BD终端数据判断具体为：
[0015]当车辆与标线的距离N1〈 = P1时，0BD终端进行提醒；
[0016]当车辆与标线的距离N2〈 = P2时，0BD终端发出警告，同时控制车辆减速；
[0017]当弯道切线斜率K与前车轮与坐标系X轴正反向夹角Θ的正切值tan0的差的绝对值 大于P3时，0BD终端发出提示。
[0018]作为更进一步的，0BD终端计算方向盘角度与车轮角度对应关系:通过采集当前方 向盘角度计算出当前车轮的角度，结合图像采集器传送的道路标线数据、车辆与标线及障 碍物距离，选取其中最优路线，计算最优路线的行车速度行车角度，通过语音的形式反馈给 车内学员，
[0020] 单方向方向盘最大角度为630°，此时车轮达到最大角度45° ;相对系数为根据上述 K与tan0差的绝对值决定;通过调整Θ值，使K值与tan0接近，即两条斜率相近，直线不相交， 方可顺利通过当前标线；当K值与tan0相差过大时，0BD终端根据公式，对车内学员进行提醒 指导。
[0021] 本发明还提供了一种基于0BD终端的智能辅助学车的方法，具体包括：
[0022] S1.图像采集器采集车辆前方道路标志标识信息，并转化为模拟量通过串口通讯 传送给0BD终端；
[0023] S2.0BD终端通过车辆内网采集方向盘角度及车辆相关信息，通过通讯协议传送给 0BD终端内部计算建模模块；
[0024] S3.0BD终端通过自身采集数据及图像采集系统传送的数据相结合，以车辆为原点 建立坐标系；
[0025] S4.通过判断与标线距离、弯道切线斜率k，计算方向盘旋转角度并反馈给学员。
[0026]具体的，本方法还包括:S5:若当前车辆出现异常，教练员可以迅速通过手机终端 APP对教学车减速，熄火等操作;还能对0BD终端参数进行设置：
[0027] S5-1:0BD终端访问各E⑶采集状态返回给手机终端APP;
[0028] S5-2:若有异常情况，通过手机终端APP下发指令，经GSM网络传给0BD终端，由0BD 终端下发给车辆ECU，车辆ECU作出相应动作，终止当前异常。
[0029]本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果:本发明无需对车辆进 行改造，只在车辆原有0BD接口安装0BD终端，借以图像处理技术，结合手机端APP，即完成整 个辅助学车系统的安装。完美的解决了改造车辆问题，安装设备之后，教练员无需时刻在车 里指导，0BD设备即可完成驾驶指导，解决教练员与学员之间的沟通问题。节省了驾校的成 本，解放了劳动力，提升学习效率。从此学车会变得愉快而简单。
【附图说明】
[0030] 本发明共有附图1幅：
[0031] 图1为基于0BD终端的智能辅助学车的系统结构框图。
【具体实施方式】
[0032] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
[0033] 实施例1
[0034]本实施例提供一种基于0BD终端的智能辅助学车的系统，包括：
[0035]图像采集器，采集识别车辆前方道路标志标识，并将采集到的标志标识转化为相 应的模拟信号量，发送给0BD终端;其中主要采集数据量为停车中的停车线、S弯道/直角弯 道两侧白线、转弯时两侧的围墙、路肩、障碍物及其与车辆中心点的距离。
[0036] 0BD终端，采集车辆相关数据，并完成数据的建模、分析、判断，并且依据判断对学 员进行语音指导警告，在发生危险或者突发异常情况是强制车辆刹车或熄火;其中0BD终端 主要采集指标有车速、方向盘角度、离合器踏板、油门踏板、刹车踏板、手刹、车门状态。 [0037] 手机终端APP，通过GSM网络与0BD终端进行通讯，实现远程控制及参数设置;教练 可与手机APP段实时监控车辆状态，对于状态不对的地方可以及时通知学员纠正，必要时可 强制车辆减速或熄火；
[0038]所述0BD终端分别与图像采集器、手机终端APP相连。
[0039] 实施例2
[0040]作为实施例1的进一步补充：
[00411 0BD终端数据建模具体为:0BD终端首次上电时，进行初始化，开始访问全车ECU，进 行指令的接受与发送，其中0BD终端采集数据包括离合器踏板、油门踏板、刹车踏板、手刹、 车门状态、打火状态，速度。以车辆为原点建立坐标系，标定车辆右侧为X轴正半轴，左侧为X 轴负半轴，车辆模型以实车车身宽度为准，分布原点两侧，当图像采集器返回道路信息时， 坐标系与实际道路信息相结合，0BD终端建模结束；
[0042] 0BD终端数据分析具体为:通过图像采集器采集的道路信息，将车辆与标线之间距 离传给0BD终端，0BD终端在模型中添加车辆与标线的距离a;若当前道路为弯道，则以10度 为单位，计算每一段弧的切线，斜率为K，标记当前车轮与坐标系X轴正反向夹角为Θ。同时 0BD终端访问各个E⑶，进行数据的双向交互。
[0043] 0BD终端数据判断具体为：
[0044]当车辆与标线的距离Nl〈 = 40cm时，0BD终端进行提醒；
[0045]当车辆与标线的距离N2〈 = 15cm时，0BD终端发出警告，同时控制车辆减速；
[0046]当弯道切线斜率K与前车轮与坐标系X轴正反向夹角Θ的正切值tan0的差的绝对值 大于5时，0BD终端发出提示。
[0047] 实施例3
[0048]作为实施例1的进一步补充：
[0049] 0BD终端数据建模具体为:0BD终端首次上电时，进行初始化，以车辆为原点建立坐 标系，标定车辆右侧为X轴正半轴，左侧为X轴负半轴，车辆模型以实车车身宽度为准，分布 原点两侧，当图像采集器返回道路信息时，坐标系与实际道路信息相结合，0BD终端建模结 束；
[0050] 0BD终端数据分析具体为:通过图像采集器采集的道路信息，将车辆与标线之间距 离传给0BD终端，0BD终端在模型中添加车辆与标线的距离a;若当前道路为弯道，则以10度 为单位，计算每一段弧的切线，斜率为K，标记当前车轮与坐标系X轴正反向夹角为Θ。同时 0BD终端访问各个E⑶，进行数据的双向交互。
[0051] 0BD终端数据判断具体为：
[0052]当车辆与标线的距离N1〈 = 35cm时，0BD终端进行提醒；
[0053]当车辆与标线的距离N2〈 = 12cm时，0BD终端发出警告，同时控制车辆减速；
[0054]当弯道切线斜率K与前车轮与坐标系X轴正反向夹角Θ的正切值tan0的差的绝对值 大于4时，0BD终端发出提示。
[0055] 0BD终端计算方向盘角度与车轮角度对应关系：通过采集当前方向盘角度计算出 当前车轮的角度，结合图像采集器传送的道路标线数据、车辆与标线及障碍物距离，选取其 中最优路线，计算最优路线的行车速度行车角度，通过语音的形式反馈给车内学员，
[0056]通常情况下，小型轿车单方向方向盘最大角度为630°，此时车轮达到最大角度 45°，根据以上数据可以得到方向盘旋转角度与车轮转动角度的关系。其中相对系数为根据 上述K与tan0差的绝对值决定，调整Θ值，使K与tan0差的绝对值趋近于零。
[0058]单方向方向盘最大角度为630°，此时车轮达到最大角度45° ;相对系数为根据上述 K与tan0差的绝对值决定;通过调整Θ值，使K值与tan0接近，即两条斜率相近，直线不相交， 方可顺利通过当前标线；当K值与tan0相差过大时，0BD终端根据公式，对车内学员进行提醒 指导。
[0059] 实施例4
[0060]本实施例提供了一种基于0BD终端的智能辅助学车的方法，具体包括：
[0061] S1.图像采集器采集车辆前方道路标志标识信息，并转化为模拟量通过串口通讯 传送给0BD终端；
[0062] S2.0BD终端通过车辆内网采集方向盘角度及车辆相关信息，通过通讯协议传送给 0BD终端内部计算建模模块；
[0063] S3.0BD终端通过自身采集数据及图像采集系统传送的数据相结合，以车辆为原点 建立坐标系，以两侧标线距离为参照，进行建模；
[0064] S4.通过判断与标线距离、弯道切线斜率k，计算方向盘旋转角度并反馈给学员。
[0065] 实施例5
[0066]本实施例提供了一种基于0BD终端的智能辅助学车的方法，具体包括：
[0067] S1.图像采集器采集车辆前方道路标志标识信息，并转化为模拟量通过串口通讯 传送给0BD终端；
[0068] S2.0BD终端通过车辆内网采集方向盘角度及车辆相关信息，通过通讯协议传送给 0BD终端内部计算建模模块；
[0069] S3.0BD终端通过自身采集数据及图像采集系统传送的数据相结合，以车辆为原点 建立坐标系；
[0070] S4.通过判断与标线距离、弯道切线斜率k，计算方向盘旋转角度并反馈给学员。
[0071] S5:若当前车辆出现异常，教练员可以迅速通过手机终端APP对教学车减速，熄火 等操作;还能对0BD终端参数进行设置：
[0072] S5-1: 0BD终端访问各ECU采集状态返回给手机终端APP，手机终端APP端可以实时 查看；
[0073] S5-2:若有异常情况，通过手机终端APP下发指令，经GSM网络传给0BD终端，由0BD 终端下发给车辆ECU，车辆ECU作出相应动作，终止当前异常。
[0074] 本申请大大的减少了成本，解放劳动力，提升学习效率。从此学车会变得愉快而简 单。
[0075] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 基于(M)终端的智能辅助学车的系统，其特征在于，包括： 图像采集器，采集识别车辆前方道路标志标识，并将采集到的标志标识转化为相应的 模拟信号量，发送给OBD终端； OBD终端，采集车辆相关数据，并完成数据的建模、分析、判断，并且依据判断对学员进 行语音指导警告； 手机终端APP，与(M)终端进行通讯，实现远程控制及参数设置； 所述(M)终端分别与图像采集器、手机终端APP相连。2. 根据权利要求1所述的基于OBD终端的智能辅助学车的系统，其特征在于，图像采集 器，采集的数据量为停车中的停车线、S弯道/直角弯道两侧白线、转弯时两侧的围墙、路肩、 障碍物及其与车辆中心点的距离。3. 根据权利要求1所述的基于OBD终端的智能辅助学车的系统，其特征在于，其中OBD终 端采集车辆相关数据包括车速、方向盘角度、离合器踏板、油门踏板、刹车踏板、手刹、车门 状态。4. 根据权利要求1所述的基于OBD终端的智能辅助学车的系统，其特征在于，教练通过 手机终端APP实时监控车辆状态，对于状态不对的地方及时通知学员纠正，必要时强制车辆 减速或媳火。5. 根据权利要求1所述的基于OBD终端的智能辅助学车的系统，其特征在于，OBD终端数 据建模具体为:OBD终端首次上电时，进行初始化，以车辆为原点建立坐标系，标定车辆右侧 为X轴正半轴，左侧为X轴负半轴，车辆模型以实车车身宽度为准，分布原点两侧，当图像采 集器返回道路信息时，坐标系与实际道路信息相结合，OBD终端建模结束。6. 根据权利要求1所述的基于OBD终端的智能辅助学车的系统，其特征在于，OBD终端数 据分析具体为:通过图像采集器采集的道路信息，将车辆与标线之间距离传给OBD终端，OBD 终端在模型中添加车辆与标线的距离a;若当前道路为弯道，则以10度为单位，计算每一段 弧的切线，斜率为K，标记当前车轮与坐标系X轴正反向夹角为Θ，同时OBD终端访问各个ECU， 进行数据的双向交互。7. 根据权利要求1所述的基于OBD终端的智能辅助学车的系统，其特征在于，OBD终端数 据判断具体为： 当车辆与标线的距离NK = Pl时，(M)终端进行提醒； 当车辆与标线的距离N2〈 = P2时，(M)终端发出警告，同时控制车辆减速； 当弯道切线斜率K与前车轮与坐标系X轴正反向夹角Θ的正切值tan0的差的绝对值大于 P3时，OBD终端发出提示。8. 根据权利要求1所述的基于OBD终端的智能辅助学车的系统，其特征在于，OBD终端计 算方向盘角度与车轮角度对应关系:采集当前方向盘角度计算出当前车轮的角度，结合图 像采集器传送的道路标线数据、车辆与标线及障碍物距离，通过语音的形式反馈给车内学 员； 方向盘旋转角度为： 方向盘单向最大角度 *-743?* 虐繼度=车轮最大角度^励 单方向方向盘最大角度为630°，此时车轮达到最大角度45° ;相对系数为根据上述K与 tan0差的绝对值决定;通过调整Θ值，使K值与tan0接近，即两条斜率相近，直线不相交，方可 顺利通过当前标线；当K值与tan0相差过大时，OBD终端根据该公式，对车内学员进行提醒指 导。9. 基于(M)终端的智能辅助学车的方法，其特征在于，具体包括： Sl.图像采集器采集车辆前方道路标志标识信息，并转化为模拟量通过串口通讯传送 给OBD终端； S2.OBD终端通过车辆内网采集方向盘角度及车辆相关信息，传送给OBD终端内部计算 建模模块； 53. OBD终端通过自身采集数据及图像采集器传送的数据相结合，以车辆为原点建立坐 标系；54. 通过判断与标线距离、弯道切线斜率k，计算方向盘旋转角度并反馈给学员。10. 根据权利要求9所述基于OBD终端的智能辅助学车的方法，其特征在于，该方法还包 括，S5:若当前车辆出现异常，教练员通过手机终端APP对车辆减速，熄火等操作;还能对OBD 终端参数进行设置： S5-1: (M)终端访问各E⑶采集状态返回给手机终端APP; S5-2:若有异常情况，通过手机终端APP下发指令，经GSM网络传给OBD终端，由OBD终端 下发给车辆ECU，车辆ECU作出相应动作，终止当前异常。
【文档编号】H04M1/725GK106027792SQ201610498552
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】田雨农, 孙长明
【申请人】大连楼兰科技股份有限公司