蔡振華 梁晨 崔康 王威

關鍵詞：汽車試驗;信息采集系統(tǒng);信息分析系統(tǒng);北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)

0 引言

2020年中國機動車保有量為3.72億輛，其中汽車保有量為2.81億輛。我國目前已成為汽車制造大國，汽車產銷量連續(xù)多年居世界第一。汽車產品為中國物流行業(yè)的發(fā)展和國民經濟的持續(xù)健康發(fā)展做出了巨大貢獻。但與此同時，部分商用汽車產品也存在安全配置低、整車性能差等問題，汽車肇事引發(fā)的交通事故依然高發(fā)[1]。2019年中國交通事故死亡人數為6.28萬人，交通事故受傷人數為25.61萬人，交通事故直接財產損失為13.46億元。

群死群傷的重特大惡性交通事故時有發(fā)生，致使人民群眾生命和財遭受巨大損失[2]。因此加強道路運輸車輛安全技術管理，提升汽車本質安全性能質量，有效遏制和減少因汽車本質安全性能不足導致的安全事故，是切實保障人民群眾生命財產安全、促進汽車行業(yè)健康發(fā)展的有效途徑[3]。

針對道路運輸車輛技術管理，交通運輸部建立了道路運輸車輛營運安全達標車型公告等相關制度，形成了較為完善的道路運輸車輛技術服務體系，為道路運輸高質量發(fā)展和實現(xiàn)“交通強國”戰(zhàn)略目標提供了有力的技術支撐[4]。交通運輸部對于道路運輸車輛安全性能和結構配置提出了最基本的安全技術要求，開展了大量技術準入和檢測服務工作，優(yōu)化了技術管理和監(jiān)管措施。在此過程中，建立一個高效的汽車產品檢測信息管理平臺，加強道路運輸車輛技術準入和檢測監(jiān)管，對于政府、企業(yè)和檢驗機構來說都十分必要。

1 汽車試驗信息采集與分析系統(tǒng)研究

本文基于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)研究了一種汽車試驗信息采集與分析系統(tǒng)，為提高汽車試驗過程中樣車核查的質量與效率、規(guī)范汽車試驗視頻監(jiān)控拍攝方法以及有效監(jiān)管車輛的試驗檢測過程提供了有力保障[5]。該系統(tǒng)可采集汽車試驗過程的有效信息，對試驗數據進行分析和處理，確保汽車試驗核查視頻真實有效，加強了對汽車試驗的監(jiān)督和管理。

系統(tǒng)由汽車試驗數據采集系統(tǒng)和試驗數據分析系統(tǒng)兩部分組成。其主要特點包括：通過設備內部攝像頭對試驗過程中指定步驟進行錄像、拍照;在視頻及圖像中加入車輛VIN 碼等獨有信息，以防篡改并實時上傳到中心服務器;終端內部嵌有九軸100 Hz采樣姿態(tài)傳感器，配合高頻高精度地理信息定位模塊（RS232 串口通訊），采集試驗車輛在動態(tài)試驗中運行軌跡和車輛姿態(tài)變化數據，輔助逆向算法對動態(tài)試驗過程高度還原;試驗數據均采用獨有加密壓縮算法用以確保試驗過程的真實性、唯一性[6]。

2 系統(tǒng)的硬件設計與研究

（1）數據采集系統(tǒng)硬件采用四核64 位Coretex-A53高速處理器，配置安卓7.0系統(tǒng)，主頻為1.3 GHz ;內存容量RAM 為2GB，ROM 為16GB，存儲容量大，運行速度快，性能穩(wěn)定。數據采集系統(tǒng)可輕松處理各項任務指令，支持多項任務流暢處理。檢測終端設備達到IP65 工業(yè)三防等級，即使從1.5 m 高度自然跌落也不會有任何損壞。

（2）系統(tǒng)配置前置200 萬像素、后置800 萬像素的攝像頭，帶閃光燈和自動對焦功能;采用5 英寸IPS 高清顯示屏，分辨率為1280×720。

汽車試驗過程中的試驗步驟、試驗數據和錄像可直接在檢測終端設備上展示。在系統(tǒng)中，所有試驗涉及的視頻圖像及數據都可通過“補傳”功能實現(xiàn)在線提交，無需借助PC 客戶端便可確認試驗效果，節(jié)約了大量的人力及溝通成本，極大提高了工作效率。

（3）數據通訊采用4G 全網通，以及2.4G/5G 雙頻WiFi，符合IEEE802.11a/b/g/n5。

（4）觸控屏采用康寧大猩猩三代工業(yè)級多點觸控電容屏;LED 指示燈控制設計。

3 系統(tǒng)的主要功能

系統(tǒng)主要功能包括：① 1080P 高清視頻H.264 main profile編碼;② JPG 圖像抓拍;③視頻疊加車輛VIN 信息;④高清視頻存儲;⑤車輛姿態(tài)數據采集;⑥串口RS232 GPS 數據接收;⑦觸摸屏坐標轉化;⑧視頻CVBS 屏幕輸出;⑨網絡連接，數據發(fā)送、接收（圖1）。

4 系統(tǒng)的軟件設計與研究

（1）視頻編碼及解碼：視頻采集編碼和壓縮存儲。將攝像頭YUV 格式的原始視頻采用H.264 壓縮技術實現(xiàn)720P 編碼錄像，在視頻中疊加車輛VIN 信息。錄像回放時解碼成YUV 格式播放，壓縮比為1 ：6，極大節(jié)省存儲空間。

（2）錄像存儲、上傳：試驗視頻按“車輛VIN+ 試驗步驟+ 日期”命名，方便事后調閱管理。自帶空間管理功能，以防空間不足影響設備使用。

（3）姿態(tài)模塊數據采集、解析：將采集的姿態(tài)、地理信息數據加密壓縮，實時上傳中心服務器。軟件逆向解算數據，在程序中回顯試驗軌跡。

（4）試驗邏輯控制：通過軟件界面中的“中止”、“結束”和“繼續(xù)”等操作，實現(xiàn)對試驗進程的控制。

（5）具有無線網絡切換及鏈路保持功能。

（6）網絡傳輸質量保證。

（7）可實現(xiàn)本地試驗數據查詢、刪除（圖2）。

本系統(tǒng)采用4G 網絡，實時上傳試驗視頻及動態(tài)試驗數據到中心服務器，同時在終端內部備份。在試驗的過程中采用差分算法分析北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)數據，科學地得出各速度點的距離、時間和速度等試驗結果;并采用散點圖顯示車輛試驗中姿態(tài)變化，真實還原試驗過程。試驗人員通過本系統(tǒng)確認各步驟的視頻質量和動態(tài)統(tǒng)計結果后，即可完成試驗。

汽車試驗分靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗兩部分。試驗人員通過終端屏幕上的步驟控制按鍵，在試驗監(jiān)管服務器上實時生成對應步驟試驗的視頻錄像，同時在服務器端和終端上保存。審查專家可通過系統(tǒng)進行在線觀看，或事后再現(xiàn)回放，用于調查取證。車輛進入試驗場地進行動態(tài)試驗時，中心服務器實時分析終端采集的地理信息數據，對等速試驗、加速試驗生成各速度點的距離和時長等數據進行統(tǒng)計，以作為評審參考（圖3）。

汽車試驗信息采集與分析系統(tǒng)主要完成車輛試驗的視頻、圖片采集和數據壓縮，以及地理信息數據和車輛動態(tài)試驗姿態(tài)數據轉換，將得到的媒體數據和試驗數據利用4G 無線信號實時傳輸到中心服務器。通過終端的步驟控制觸摸屏，對試驗步驟進行控制。汽車試驗檢測終端是系統(tǒng)的核心，該終端由視頻采集壓縮模塊、無線傳輸模塊、衛(wèi)星定位模塊、姿態(tài)數據接收模塊、存儲模塊和音視頻采集模塊組成。

服務器端主要由多媒體業(yè)務網關、地圖服務器及視頻錄像服務器組成;其中多媒體業(yè)務網關用于接收汽車試驗檢測終端實時回傳的視頻流，將視頻流通過網絡轉發(fā)客戶端，生成試驗錄像。服務器可實現(xiàn)在線播放功能、試驗管理功能、報警管理功能及錄像查詢功能。服務器可存儲車輛道路試驗軌跡及速度點判斷。媒體服務器支持集群管理和大規(guī)模連接并發(fā)。車輛在試驗過程中，服務器判斷每臺終端的地理信息是否在指定的電子圍欄內，以防止檢測機構在非指定場地試驗。如發(fā)生越界，則觸發(fā)報警，并通知相關機構和監(jiān)管人員的客戶端。

5 小結

本文研究的汽車試驗信息采集與分析系統(tǒng)，基于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，利用現(xiàn)代通信技術采集試驗數據，能夠獲取更加豐富的試驗信息。系統(tǒng)對汽車試驗數據的有效分析可顯示試驗中車輛的姿態(tài)變化，真實還原試驗過程，準確記錄試驗信息，及時對試驗問題做出報警。該系統(tǒng)可以進一步提升監(jiān)控信息的真實性和有效性，為汽車產品的試驗研究和政府管理提供科學的判斷依據。