基本信息
- 项目名称：
- 基于字符视频叠加技术的倒车辅助系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本倒车辅助系统由四个部分组成：字符叠加模块（含视频输入输出处理模块、同步信号分离电路、字符叠加电路和汉字字库模块）、超声波测距模块、温度测量采集模块和系统控制模块。实现了倒车测距信号与视频信号实时叠加于同一显示屏上，满足车主多功能需求；具备夜间模式的全天候探测，以提高车主倒车的方便性与安全性；厘米级精密测距，保证车主倒车时精确定位；高精度温度采集，利用温度补偿提高测距的精确度；在汽车处于倒车状态和追尾状态时，可提供各种不同报警提示音；在汽车不处于倒车状态和追尾状态时，系统可运用于DVD/VCD影视播放或收看电视台节目等。提供叠加接口，方便其他重要汽车参数（如汽车行驶速度、发动机转速、水箱温度、油箱状态、轮胎欠压检测、润滑系统油压、制动气压等）导入至同一显示屏上，达到安全驾驶的目的。该系统实用性强，且具有数据可靠、精确度高、价格适中等优点，具有很高的推广实用价值，应用前景乐观。
- 详细介绍：
- 近年来随着经济社会的发展，汽车及汽车精品消费逐渐成为热点话题，汽车的安全使用与方便操作已成为汽车工业发展的主流趋势。在汽车中配置倒车辅助系统可以有效监控车后情况，但目前市场上广泛使用的倒车雷达或倒车影像仅局限于独立查看测距信号或视频信号，无法充分满足驾驶员实时全面了解倒车时相关情况的需要。为此项目通过对相关市场的发展动态做了基本分析后，根据市场需求，设计出了基于字符视频叠加技术的倒车辅助系统的设计方案。 本次设计的倒车辅助系统实现的功能是在输入视频信号中叠加上字符信息后，输出到显示屏上，而该系统所叠加的字符来自超声波测距得到的距离信息和采集到的温度信息。系统兼具倒车雷达和倒车影像的功能，有利于驾驶员对车后情况的精确定位，亦使车内空间更加集约，产品可拓展性强，价格适中，市场前景广阔。 系统由四个部分组成：字符叠加模块（含视频输入输出处理模块、同步信号分离电路、字符叠加电路和汉字字库模块）、超声波测距模块、温度测量采集模块和系统控制模块。 字符叠加模块中视频输入输出处理模块采用OPA2354高频高速放大器对视频信号进行放大，并保证输出视频信号的稳定；视频同步信号分离电路给MB90092芯片提供输入视频信号中的行同步信号和场同步信号，作为字符显示的基准；字符叠加电路采用MB90092专用字符叠加芯片；汉字字库模块采用FLASH存储器。 超声波测距模块由电源、超声波谐振频率调理电路、回波接收处理电路组成。其中，超声波谐振频率调理电路主要利用CD4049对单片机输出的40kHz频率信号进行调理，使超声波传感器产生谐振，在发射端发射该信号。回波接收处理电路，主要检测回波信号读取计数器中的数值，经处理得到一次测距值。 温度测量采集模块采用基于单总线技术的DS18B20直接与单片机连接。，用于提高超声波测距精度， 系统控制模块由单片机CPU和外围电路组成。它是整个系统的“指挥中心”，控制系统内各模块协同工作，以实现系统的各种功能。在本系统中采用16位单片机SPCE061A。 本系统具备夜间模式的全天候探测，可提高车主倒车的方便性与安全性；厘米级精密测距，采用三对或更多超声波探头对车后目标进行测距，可保证车主倒车时精确定位；高精度温度采集，采用DS18B20数字温度计采集温度，所采集的温度可达到小数点后四位，利用温度补偿对距离信号进行修正可以保证数据的精确性。 在汽车处于倒车状态和追尾状态时，根据不同情况可提供各种不同报警提示音，当汽车挂入倒挡后，倒车辅助系统将自动启动后视镜像并有声响信号提示，内嵌在车后保险杠上的三个超声波测距探头开始探测后方障碍物。当距离障碍物小于1.5米时，报警系统就会发出“嘀嘀”声，随着障碍物地靠近，“嘀嘀”声更加急促，当汽车与障碍物间距小于1米时，“嘀嘀”声将转变成连续音。当汽车不处于倒车状态和追尾状态时，系统可运用于DVD/VCD影视播放或收看电视台节目等。 本系统在出色地实现基本功能的同时，还具有优良的拓展功能，即驾驶员可以将汽车行驶中所涉及参数，如汽车行驶速度、发动机转速、水箱温度、油箱状态、轮胎欠压检测、润滑系统油压、制动气压等数据通过接口叠加至显示屏中，进一步实现安全性和个性化的需要。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、设计目的 1、填补市场空白：汽车市场中广泛使用的倒车系统仅局限于独立地查看测距信号或视频信号，本系统可满足车主多功能需求，提高驾车方便性。 2、提高驾车安全性：本系统可实现倒车测距信号与视频信号实时叠加于显示屏上，防止倒车事故发生。 3、满足车主个性化需求：本系统拓展功能可实现汽车相关功能参数导入，满足车主个性化需求。 二、设计基本思路 本系统实现了字符视频叠加、超声波测距、温度测量采集、系统控制等硬件设计要求，并完成了系统印刷电路板的设计。在此基础上，完成了系统主程序设计，及超声波测距与信号处理、温度采集信号处理、语音播放子程序和字符叠加算法设计。 三、设计创新点 1、利用温度补偿和软件滤波算法提高超声波测距精度；2、通过字符视频叠加技术，实现测距信息与后视镜像的实时叠加显示，并可实现在不同距离下提供各种不同报警提示；3、可根据车主需要检测车身四周的视频情况；4、提供叠加接口，方便其他重要汽车参数导入至同一显示屏上。 四、设计技术关键 1、汽车行驶相关数据的数字化处理；2、实现字符与视频的实时叠加；3、实现视频及车辆行驶相关数据的实时传输，在显示屏中显示；4、基于单总线技术的温度采集在车载设备中的应用。 五、设计主要技术指标 1、测距精度：0.01m 2、测距范围：0.2m-2m 3、视频传输距离：1km 4、视频像素：352×288 5、视频传输率：40Mbps 6、测温精度：0.001℃ 7、测温范围：-55℃-125℃
科学性、先进性
- 与现有倒车辅助系统产品相比较 1、实现技术集成：目前，市场上的倒车辅助系统集中于倒车雷达和倒车影像两种。与现有倒车辅助系统相比较，本倒车辅助系统集成了测距、后视镜像和字符叠加三项功能于一身，达到了视频和各种重要信息实时叠加在显示屏上的效果，硬件设计周全，软件设计结构简单，系统稳定性高； 2、提高参数测量精度：本倒车辅助系统采用了基于单总线技术的多点温度采集技术，在测距模块上利用温度补偿和软件滤波算法提高测距精度； 3、实现数字、影像叠加可视化，极大限度提高了倒车安全性：本倒车辅助系统将汽车倒车相关数据流数字化处理后，与后视镜像产生的视频信号实时叠加显示，消除了倒车雷达无镜像和倒车影像无精确数字的弊病，消除了盲目判断造成的事故隐患，方便驾驶员及时全面掌握信息，提高倒车安全性； 4、实用性强、技术实现成本低，可普及推广：该系统实用性强，且具有数据可靠、精确度高、价格适中等优点，具有很高的推广实用价值，应用前景乐观。
获奖情况及鉴定结果
- 1、2008年获某省教育厅 “某省大学生创新性实验计划项目”立项； 2、2009年在共青团某省委、某省教育厅、某省科学技术协会、某省学生联合会举办 的第九届“挑战杯”某省大学生课外学术科技作品竞赛中获科技发明制作B类一等奖。
作品所处阶段
- 项目小组设计的基于字符视频叠加技术的倒车辅助系统处于中试阶段。
技术转让方式
作品可展示的形式
- 1、实物、产品； 2、图纸； 3、现场演示； 4、样品。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 产品使用前在车后保险杠安装四个超声波测距探头和一个广角摄像头。车内配有一液晶显示屏。汽车启动后，开启系统。在汽车处于倒车状态和追尾状态时，根据不同情况可提供各种不同报警提示音。否则，系统可运用于DVD/VCD影视播放或收看电视台节目等。 产品技术特点包括具备夜间模式全天候探测、字符视频叠加显示、厘米级精密测距、高精度温度采集、警示性报警音提示，具有接收其他汽车参数的接口。使用的凌阳SPCE061A具有集成程度高、功能全，低功耗，低电压、可靠性高且易于开发等特点。精确的测距信息和形象的可视信号，有利于驾驶员准确定位车后情况。 产品可测角度为150度，可满足绝大数倒车情况。但是在恶劣天气，探头被异物遮盖，以及障碍物恰好位于保险杠上下部或障碍物太小时，可能影响测距。 设计产品兼具倒车雷达和倒车影像的功能，并在技术上基于字符视频叠加技术和提高测量精度，弥补了现有市场空白，成本方面也做到有效控制，在市场上可以基本满足中低端汽车倒车实际需要，经济效益比较乐观。
同类课题研究水平概述
- 一、有关字符视频叠加技术的概述 早期的视频叠加技术基于模拟电路技术，电路结构十分复杂，只有极少数国家才能生产，几乎仅应用在专业级的电视广播领域。 数字电路技术和视频设备生产技术的发展，为字符视频叠加技术的广泛应用创造了良好的条件。近年来，在银行柜员制监控系统、楼宇可视对讲系统、公路收费系统和客运显示屏系统乃至深井探查装置、生命科学、生物医学工程以及军事上，字符视频叠加技术都有很广泛的应用。 视频字符叠加技术的发展经历了三个阶段： （1）“图解显示控制”即GDC阶段：该阶段利用中小规模数字集成电路来实现各部分所要求的严格时序关系，并将形成的字符信号与视频信号在预定时间关系上混合并显示在屏幕上。字符数据的产生可通过专用字符芯片或可编程芯片来实现。 （2）CRT控制器阶段：CRT 控制器是一种监视器专用芯片，它将GDC方式中的中小规模集成器件构成的电路集成化，使用较为方便。字符的数据仍以点阵方式存储在外围的ROM 或RAM中。 （3）单片“屏幕显示”即OSD阶段：单片OSD芯片把CRT控制器和存贮字符点阵的ROM/RAM集成到单片电路中，并提供了MCU的通讯和控制接口。外围电路更加简化，提供标准数字控制电路，设计灵活，生产成本大大降低，应用广泛。 2、有关倒车辅助系统的概述 倒车辅助系统通过声音或者更为直观的显示装置告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。随着技术发展和用户需求的变化，倒车辅助系统经过了大致六代的发展。 第一代：倒车时通过喇叭提醒。 第二代：采用蜂鸣器不同声音提示驾驶员。根据障碍物远近进行报警。没有语音提示，也没有距离显示，对驾驶员帮助不大。 第三代：数码波段显示具体距离或者距离范围。数码显示产品显示距离数字，而波段显示产品由三种颜色来区别距离远近。把数码和波段组合在一起，实用不美观。 第四代：液晶荧屏动态显示。动态显示系统开始出现。显示屏外观虽精巧，安装方便，但抗干扰能力不强，误报较多。 第五代：魔幻镜倒车雷达。把多项功能整合在一起，并设计了语音功能。不占用车内空间，直接安装在车内后视镜的位置。 第六代：整合影音系统。专为高档轿车生产，精致典雅，整合了高档轿车具备的影音系统，可在显示屏上观看DVD影像。
