第四章 全天駕駛輔助系統
4.4 系統架構與軟體處理流程
就一個防偏、防撞系統而言,因我們必須將其實現在車輛行駛中的狀況下,
即時地處理,並在必要時適當地提出警告。在即時處理與判斷方面,我們並沒有 以硬體的方式來實現,而是以軟體來做處理與判斷,故在本節中概述我們的系統 架構及軟體處理流程。
4.4.1 系統架構
整個系統所需的硬體包括一台USB 埠 CCD、二部筆記型電腦、一台雷射掃 瞄器、一台HUB 及一台 UPS。我們所使用的影像擷取設備是一台簡單的視訊會 議USB 埠 CCD,如圖 4.21 所示,將其連接到 PC 上後,完成 PC-based 之影像處 理系統。而這部CCD 其解析度最高為 640×480,擷取速度最高可達每秒 30 個張 影像(frame)。而雷射掃瞄器如圖 3.1(a)所示,為紅外線雷射光,其使用串列埠 (RS232、RS422)與 PC 連接,以 RS232 的最快傳輸速度為 38400 baud-rate,以 RS422 的最快傳輸速度為 500k baud-rate。由於兩台 PC 要以區域網路作溝通,因 此需要一台HUB,利用網路線與兩台 PC 作連接,而因為雷射掃瞄器與 HUB 皆 需供應電源,所以要準備一台UPS,如圖 4.22 所示。
圖4.21 USB 埠 CCD 圖4.22 UPS 和 HUB
CCD 與雷射掃瞄器是配置在八人座的高爾夫球車上,其配置示意圖如圖 4.23 所示,將各裝置架設好後,由於IPM 方法需要一些物理參數,其量測方式如 2.3.1 節所述。
圖4.23 系統設備的配置圖
4.4.2 軟體處理流程
在軟體方面,使用Visual C++中的 MFC 撰寫相關的視窗程式,其包含影像
ImageAgent LaserAgent &Server
影像代理人程式以及雷射掃瞄器代理人程式分別已於 2.5 節、3.3 節介紹,
而溝通管理伺服程式也在 4.2.2 小節詳細說明過,而經由 4.3 節的說明,展現出 利用多代理人溝通合作觀念,來改善系統穩健性及處理效能。於是,整個全天輔 助系統的程式流程可由圖4.24 表示,並可進一步的簡易成如圖 4.25 之概念圖。
此程式流程再次的驗證此架構的可擴充性,在未來的發展裡,如要增加感測器或 是代理人是容易達成的,只要其代理人可與伺服平台溝通、其語言能被其他代理 人解讀即可,不用擔心感測器內部處理程式與外界的相容性。
圖4.24 系統程式流程
圖4.25 多感測器多代理人系統示意圖
整個系統的處理速度,CCD 方面,以 Celeron 1.5 GHz 的筆記型電腦以軟體 方式處理,每秒約可以處理 3~5 張圖;而雷射掃瞄器方面,以 PC 串列介面 (RS232)、Baud Rate = 38400 的方式接收,每秒約可以處理 3~4 筆訊息。若以整 體處理速度大約 0.30 秒來看,應足適時的提出警告,但仍需視車速與希望預防 多少意外的發生。一般來說,若預先在 0.5 秒前發警報則可預防 30%~60%的意 外,若在1.0 秒前發警報則可預防 60%~90%意外[30]。若車輛有危險的情況時,
且以等速度前進時將在行駛20 公尺後會有意外發生,若要降低至少 30%~60%的 意外,則其車子的速限為時速120 公里,若要降低至少 60%~90%的意外,則其 車子的速限為時速65 公里,當然若要預防更短距離的意外時,其速限自然更低。
若將來我們以更高等級的電腦來做處理,或以硬體的方式實現將可更快且處理速 度更穩定。