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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于字符視頻疊加技術(shù)的倒車輔助系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本倒車輔助系統(tǒng)由四個(gè)部分組成：字符疊加模塊（含視頻輸入輸出處理模塊、同步信號(hào)分離電路、字符疊加電路和漢字字庫(kù)模塊）、超聲波測(cè)距模塊、溫度測(cè)量采集模塊和系統(tǒng)控制模塊。實(shí)現(xiàn)了倒車測(cè)距信號(hào)與視頻信號(hào)實(shí)時(shí)疊加于同一顯示屏上，滿足車主多功能需求；具備夜間模式的全天候探測(cè)，以提高車主倒車的方便性與安全性；厘米級(jí)精密測(cè)距，保證車主倒車時(shí)精確定位；高精度溫度采集，利用溫度補(bǔ)償提高測(cè)距的精確度；在汽車處于倒車狀態(tài)和追尾狀態(tài)時(shí)，可提供各種不同報(bào)警提示音；在汽車不處于倒車狀態(tài)和追尾狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)可運(yùn)用于DVD/VCD影視播放或收看電視臺(tái)節(jié)目等。提供疊加接口，方便其他重要汽車參數(shù)（如汽車行駛速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水箱溫度、油箱狀態(tài)、輪胎欠壓檢測(cè)、潤(rùn)滑系統(tǒng)油壓、制動(dòng)氣壓等）導(dǎo)入至同一顯示屏上，達(dá)到安全駕駛的目的。該系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，且具有數(shù)據(jù)可靠、精確度高、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的推廣實(shí)用價(jià)值，應(yīng)用前景樂(lè)觀。
- 詳細(xì)介紹：
- 近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，汽車及汽車精品消費(fèi)逐漸成為熱點(diǎn)話題，汽車的安全使用與方便操作已成為汽車工業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)。在汽車中配置倒車輔助系統(tǒng)可以有效監(jiān)控車后情況，但目前市場(chǎng)上廣泛使用的倒車?yán)走_(dá)或倒車影像僅局限于獨(dú)立查看測(cè)距信號(hào)或視頻信號(hào)，無(wú)法充分滿足駕駛員實(shí)時(shí)全面了解倒車時(shí)相關(guān)情況的需要。為此項(xiàng)目通過(guò)對(duì)相關(guān)市場(chǎng)的發(fā)展動(dòng)態(tài)做了基本分析后，根據(jù)市場(chǎng)需求，設(shè)計(jì)出了基于字符視頻疊加技術(shù)的倒車輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 本次設(shè)計(jì)的倒車輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能是在輸入視頻信號(hào)中疊加上字符信息后，輸出到顯示屏上，而該系統(tǒng)所疊加的字符來(lái)自超聲波測(cè)距得到的距離信息和采集到的溫度信息。系統(tǒng)兼具倒車?yán)走_(dá)和倒車影像的功能，有利于駕駛員對(duì)車后情況的精確定位，亦使車內(nèi)空間更加集約，產(chǎn)品可拓展性強(qiáng)，價(jià)格適中，市場(chǎng)前景廣闊。 系統(tǒng)由四個(gè)部分組成：字符疊加模塊（含視頻輸入輸出處理模塊、同步信號(hào)分離電路、字符疊加電路和漢字字庫(kù)模塊）、超聲波測(cè)距模塊、溫度測(cè)量采集模塊和系統(tǒng)控制模塊。 字符疊加模塊中視頻輸入輸出處理模塊采用OPA2354高頻高速放大器對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行放大，并保證輸出視頻信號(hào)的穩(wěn)定；視頻同步信號(hào)分離電路給MB90092芯片提供輸入視頻信號(hào)中的行同步信號(hào)和場(chǎng)同步信號(hào)，作為字符顯示的基準(zhǔn)；字符疊加電路采用MB90092專用字符疊加芯片；漢字字庫(kù)模塊采用FLASH存儲(chǔ)器。 超聲波測(cè)距模塊由電源、超聲波諧振頻率調(diào)理電路、回波接收處理電路組成。其中，超聲波諧振頻率調(diào)理電路主要利用CD4049對(duì)單片機(jī)輸出的40kHz頻率信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，使超聲波傳感器產(chǎn)生諧振，在發(fā)射端發(fā)射該信號(hào)?；夭ń邮仗幚黼娐?，主要檢測(cè)回波信號(hào)讀取計(jì)數(shù)器中的數(shù)值，經(jīng)處理得到一次測(cè)距值。 溫度測(cè)量采集模塊采用基于單總線技術(shù)的DS18B20直接與單片機(jī)連接。，用于提高超聲波測(cè)距精度， 系統(tǒng)控制模塊由單片機(jī)CPU和外圍電路組成。它是整個(gè)系統(tǒng)的“指揮中心”，控制系統(tǒng)內(nèi)各模塊協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。在本系統(tǒng)中采用16位單片機(jī)SPCE061A。 本系統(tǒng)具備夜間模式的全天候探測(cè)，可提高車主倒車的方便性與安全性；厘米級(jí)精密測(cè)距，采用三對(duì)或更多超聲波探頭對(duì)車后目標(biāo)進(jìn)行測(cè)距，可保證車主倒車時(shí)精確定位；高精度溫度采集，采用DS18B20數(shù)字溫度計(jì)采集溫度，所采集的溫度可達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后四位，利用溫度補(bǔ)償對(duì)距離信號(hào)進(jìn)行修正可以保證數(shù)據(jù)的精確性。 在汽車處于倒車狀態(tài)和追尾狀態(tài)時(shí)，根據(jù)不同情況可提供各種不同報(bào)警提示音，當(dāng)汽車掛入倒擋后，倒車輔助系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)后視鏡像并有聲響信號(hào)提示，內(nèi)嵌在車后保險(xiǎn)杠上的三個(gè)超聲波測(cè)距探頭開(kāi)始探測(cè)后方障礙物。當(dāng)距離障礙物小于1.5米時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出“嘀嘀”聲，隨著障礙物地靠近，“嘀嘀”聲更加急促，當(dāng)汽車與障礙物間距小于1米時(shí)，“嘀嘀”聲將轉(zhuǎn)變成連續(xù)音。當(dāng)汽車不處于倒車狀態(tài)和追尾狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)可運(yùn)用于DVD/VCD影視播放或收看電視臺(tái)節(jié)目等。 本系統(tǒng)在出色地實(shí)現(xiàn)基本功能的同時(shí)，還具有優(yōu)良的拓展功能，即駕駛員可以將汽車行駛中所涉及參數(shù)，如汽車行駛速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水箱溫度、油箱狀態(tài)、輪胎欠壓檢測(cè)、潤(rùn)滑系統(tǒng)油壓、制動(dòng)氣壓等數(shù)據(jù)通過(guò)接口疊加至顯示屏中，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)安全性和個(gè)性化的需要。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、設(shè)計(jì)目的 1、填補(bǔ)市場(chǎng)空白：汽車市場(chǎng)中廣泛使用的倒車系統(tǒng)僅局限于獨(dú)立地查看測(cè)距信號(hào)或視頻信號(hào)，本系統(tǒng)可滿足車主多功能需求，提高駕車方便性。 2、提高駕車安全性：本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)倒車測(cè)距信號(hào)與視頻信號(hào)實(shí)時(shí)疊加于顯示屏上，防止倒車事故發(fā)生。 3、滿足車主個(gè)性化需求：本系統(tǒng)拓展功能可實(shí)現(xiàn)汽車相關(guān)功能參數(shù)導(dǎo)入，滿足車主個(gè)性化需求。 二、設(shè)計(jì)基本思路 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了字符視頻疊加、超聲波測(cè)距、溫度測(cè)量采集、系統(tǒng)控制等硬件設(shè)計(jì)要求，并完成了系統(tǒng)印刷電路板的設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)，及超聲波測(cè)距與信號(hào)處理、溫度采集信號(hào)處理、語(yǔ)音播放子程序和字符疊加算法設(shè)計(jì)。 三、設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn) 1、利用溫度補(bǔ)償和軟件濾波算法提高超聲波測(cè)距精度；2、通過(guò)字符視頻疊加技術(shù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)距信息與后視鏡像的實(shí)時(shí)疊加顯示，并可實(shí)現(xiàn)在不同距離下提供各種不同報(bào)警提示；3、可根據(jù)車主需要檢測(cè)車身四周的視頻情況；4、提供疊加接口，方便其他重要汽車參數(shù)導(dǎo)入至同一顯示屏上。 四、設(shè)計(jì)技術(shù)關(guān)鍵 1、汽車行駛相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)字化處理；2、實(shí)現(xiàn)字符與視頻的實(shí)時(shí)疊加；3、實(shí)現(xiàn)視頻及車輛行駛相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，在顯示屏中顯示；4、基于單總線技術(shù)的溫度采集在車載設(shè)備中的應(yīng)用。 五、設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo) 1、測(cè)距精度：0.01m 2、測(cè)距范圍：0.2m-2m 3、視頻傳輸距離：1km 4、視頻像素：352×288 5、視頻傳輸率：40Mbps 6、測(cè)溫精度：0.001℃ 7、測(cè)溫范圍：-55℃-125℃
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 與現(xiàn)有倒車輔助系統(tǒng)產(chǎn)品相比較 1、實(shí)現(xiàn)技術(shù)集成：目前，市場(chǎng)上的倒車輔助系統(tǒng)集中于倒車?yán)走_(dá)和倒車影像兩種。與現(xiàn)有倒車輔助系統(tǒng)相比較，本倒車輔助系統(tǒng)集成了測(cè)距、后視鏡像和字符疊加三項(xiàng)功能于一身，達(dá)到了視頻和各種重要信息實(shí)時(shí)疊加在顯示屏上的效果，硬件設(shè)計(jì)周全，軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定性高； 2、提高參數(shù)測(cè)量精度：本倒車輔助系統(tǒng)采用了基于單總線技術(shù)的多點(diǎn)溫度采集技術(shù)，在測(cè)距模塊上利用溫度補(bǔ)償和軟件濾波算法提高測(cè)距精度； 3、實(shí)現(xiàn)數(shù)字、影像疊加可視化，極大限度提高了倒車安全性：本倒車輔助系統(tǒng)將汽車倒車相關(guān)數(shù)據(jù)流數(shù)字化處理后，與后視鏡像產(chǎn)生的視頻信號(hào)實(shí)時(shí)疊加顯示，消除了倒車?yán)走_(dá)無(wú)鏡像和倒車影像無(wú)精確數(shù)字的弊病，消除了盲目判斷造成的事故隱患，方便駕駛員及時(shí)全面掌握信息，提高倒車安全性； 4、實(shí)用性強(qiáng)、技術(shù)實(shí)現(xiàn)成本低，可普及推廣：該系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，且具有數(shù)據(jù)可靠、精確度高、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的推廣實(shí)用價(jià)值，應(yīng)用前景樂(lè)觀。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1、2008年獲某省教育廳 “某省大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目”立項(xiàng)； 2、2009年在共青團(tuán)某省委、某省教育廳、某省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、某省學(xué)生聯(lián)合會(huì)舉辦 的第九屆“挑戰(zhàn)杯”某省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲科技發(fā)明制作B類一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 項(xiàng)目小組設(shè)計(jì)的基于字符視頻疊加技術(shù)的倒車輔助系統(tǒng)處于中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
作品可展示的形式
- 1、實(shí)物、產(chǎn)品； 2、圖紙； 3、現(xiàn)場(chǎng)演示； 4、樣品。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 產(chǎn)品使用前在車后保險(xiǎn)杠安裝四個(gè)超聲波測(cè)距探頭和一個(gè)廣角攝像頭。車內(nèi)配有一液晶顯示屏。汽車啟動(dòng)后，開(kāi)啟系統(tǒng)。在汽車處于倒車狀態(tài)和追尾狀態(tài)時(shí)，根據(jù)不同情況可提供各種不同報(bào)警提示音。否則，系統(tǒng)可運(yùn)用于DVD/VCD影視播放或收看電視臺(tái)節(jié)目等。 產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)包括具備夜間模式全天候探測(cè)、字符視頻疊加顯示、厘米級(jí)精密測(cè)距、高精度溫度采集、警示性報(bào)警音提示，具有接收其他汽車參數(shù)的接口。使用的凌陽(yáng)SPCE061A具有集成程度高、功能全，低功耗，低電壓、可靠性高且易于開(kāi)發(fā)等特點(diǎn)。精確的測(cè)距信息和形象的可視信號(hào)，有利于駕駛員準(zhǔn)確定位車后情況。 產(chǎn)品可測(cè)角度為150度，可滿足絕大數(shù)倒車情況。但是在惡劣天氣，探頭被異物遮蓋，以及障礙物恰好位于保險(xiǎn)杠上下部或障礙物太小時(shí)，可能影響測(cè)距。 設(shè)計(jì)產(chǎn)品兼具倒車?yán)走_(dá)和倒車影像的功能，并在技術(shù)上基于字符視頻疊加技術(shù)和提高測(cè)量精度，彌補(bǔ)了現(xiàn)有市場(chǎng)空白，成本方面也做到有效控制，在市場(chǎng)上可以基本滿足中低端汽車倒車實(shí)際需要，經(jīng)濟(jì)效益比較樂(lè)觀。
同類課題研究水平概述
- 一、有關(guān)字符視頻疊加技術(shù)的概述 早期的視頻疊加技術(shù)基于模擬電路技術(shù)，電路結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，只有極少數(shù)國(guó)家才能生產(chǎn)，幾乎僅應(yīng)用在專業(yè)級(jí)的電視廣播領(lǐng)域。 數(shù)字電路技術(shù)和視頻設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，為字符視頻疊加技術(shù)的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件。近年來(lái)，在銀行柜員制監(jiān)控系統(tǒng)、樓宇可視對(duì)講系統(tǒng)、公路收費(fèi)系統(tǒng)和客運(yùn)顯示屏系統(tǒng)乃至深井探查裝置、生命科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程以及軍事上，字符視頻疊加技術(shù)都有很廣泛的應(yīng)用。 視頻字符疊加技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段： （1）“圖解顯示控制”即GDC階段：該階段利用中小規(guī)模數(shù)字集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)各部分所要求的嚴(yán)格時(shí)序關(guān)系，并將形成的字符信號(hào)與視頻信號(hào)在預(yù)定時(shí)間關(guān)系上混合并顯示在屏幕上。字符數(shù)據(jù)的產(chǎn)生可通過(guò)專用字符芯片或可編程芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （2）CRT控制器階段：CRT 控制器是一種監(jiān)視器專用芯片，它將GDC方式中的中小規(guī)模集成器件構(gòu)成的電路集成化，使用較為方便。字符的數(shù)據(jù)仍以點(diǎn)陣方式存儲(chǔ)在外圍的ROM 或RAM中。 （3）單片“屏幕顯示”即OSD階段：?jiǎn)纹琌SD芯片把CRT控制器和存貯字符點(diǎn)陣的ROM/RAM集成到單片電路中，并提供了MCU的通訊和控制接口。外圍電路更加簡(jiǎn)化，提供標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字控制電路，設(shè)計(jì)靈活，生產(chǎn)成本大大降低，應(yīng)用廣泛。 2、有關(guān)倒車輔助系統(tǒng)的概述 倒車輔助系統(tǒng)通過(guò)聲音或者更為直觀的顯示裝置告知駕駛員周圍障礙物的情況，解除了駕駛員泊車、倒車和起動(dòng)車輛時(shí)前后左右探視所引起的困擾，并幫助駕駛員掃除了視野死角和視線模糊的缺陷，提高駕駛的安全性。隨著技術(shù)發(fā)展和用戶需求的變化，倒車輔助系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了大致六代的發(fā)展。 第一代：倒車時(shí)通過(guò)喇叭提醒。 第二代：采用蜂鳴器不同聲音提示駕駛員。根據(jù)障礙物遠(yuǎn)近進(jìn)行報(bào)警。沒(méi)有語(yǔ)音提示，也沒(méi)有距離顯示，對(duì)駕駛員幫助不大。 第三代：數(shù)碼波段顯示具體距離或者距離范圍。數(shù)碼顯示產(chǎn)品顯示距離數(shù)字，而波段顯示產(chǎn)品由三種顏色來(lái)區(qū)別距離遠(yuǎn)近。把數(shù)碼和波段組合在一起，實(shí)用不美觀。 第四代：液晶熒屏動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)。顯示屏外觀雖精巧，安裝方便，但抗干擾能力不強(qiáng)，誤報(bào)較多。 第五代：魔幻鏡倒車?yán)走_(dá)。把多項(xiàng)功能整合在一起，并設(shè)計(jì)了語(yǔ)音功能。不占用車內(nèi)空間，直接安裝在車內(nèi)后視鏡的位置。 第六代：整合影音系統(tǒng)。專為高檔轎車生產(chǎn)，精致典雅，整合了高檔轎車具備的影音系統(tǒng)，可在顯示屏上觀看DVD影像。
