一种车端与服务器端数据快速交互系统及方法与流程

1.本发明属于驾驶行为数据采集及大数据传输、存储、转移领域，尤其是涉及一种车端与服务器端数据快速交互系统及方法。


背景技术：

2.研究特征群体驾驶员的驾驶行为往往需要采集大量驾驶员信息及真实道路驾驶数据，该类数据由图像、数据表格、音视频文件等组成，包含自车信息、道路信息、目标物信息及各类天气、温湿度气候环境信息等。原始数据存在多源异构且数据量庞大等特点，很难直接在车端进行有效分析评估，均需将数据转移至服务器端由研发人员进行离线分析处理，并将结果反馈至车端指导驾驶员进行后续采集工作，该过程包含数据的采集、传输、存储及转移。首先需搭建车端多源数据采集系统，能够基于各类接口及协议采集多源传感器获取的异构数据；完成采集系统搭建后还需配置大容量存储设备，能够实现数据的连续采集及存储，保证特征群体驾驶行为采集的连续及完整性；同时采集系统与该大容量存储设备间数据传输交互必须满足实时性要求，否则会出现数据缺失、视频丢帧等问题影响采集数据质量；最后该大容量存储设备还需具备数据快速无损转移至服务器端功能，方便服务器端研发人员能够迅速对数据进行离线后处理，并能够及时将结果反馈至车端驾驶员，指导其开展后续驾驶任务。
3.目前在进行车端数据采集、传输、存储及转移过程中，车端采集系统一般基于多接口工控机实现，但该类工控机大多不具备大容量存储功能，故只能通过外接大容量存储硬盘实现大数据存储，在该硬盘存满后将硬盘通过各类物理传递方法(包含邮寄、人工携带等)转移至服务器端，服务器端开发人员需通过复制拷贝将采集数据转移至服务器端，待服务器端完成数据转移后清空硬盘再发回车端，同时开发人员再对转移后的数据进行离线后处理。针对特征群体驾驶行为采集需求：首先需要大量数据存储硬盘，尤其针对连续的驾驶行为数据采集任务，很难进行有效数据管理；通过工控机外接硬盘的方式也容易出现数据传输不稳定导致各类数据段丢失及视频丢帧等问题，严重影响采集数据质量；在频繁的物理传递过程中极易出现硬盘损坏、丢失等问题；最后，将数据存储硬盘所存储数据拷贝至服务器端需要消耗大量时间，同时也很难保证数据无损拷贝，需消耗大量时间进行数据完整性检查，影响研发人员数据后处理速度，并最终影响整体驾驶行为采集进度。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种车端与服务器端数据快速交互系统及方法，将网络附加存储器(nas)设备分别部署在车端与服务器端，以此专用数据存储服务器为载体，提出一种车端-服务器端数据采集、传输、存储、转移系统及方法。车端数据采集系统与车端部署的nas设备进行组网通讯，直接将nas设备大容量存储硬盘映射到工控机本地实现数据实时传输及大容量存储，待车端nas硬盘存满后通过热插拔方法转移至服务器端nas设备，将服务器端办公电脑与服务器端nas设备进行组网通讯，并将nas设备硬盘数据映射到办公电
脑本地，研发人员可直接访问该映射盘符并进行读写及各类数据处理操作，无需进行数据拷贝转移，待完成数据分析处理后能够及时将结果反馈至车端驾驶员，实现驾驶行为数据连续采集-传输-存储-转移闭环。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种车端与服务器端数据快速交互系统，包括车端多源传感器、车端数据采集子系统、车端大容量数据传输存储子系统、服务器端大容量数据转移存储子系统；
7.车端多源传感器安装在实验车辆上用于获取实验车辆周围环境及驾驶员驾驶状态，车端多源传感器通过车辆can总线与车端数据采集子系统连接，车端数据采集子系统用于采集车端多源传感器的信息，车端采集子系统通过车辆can总线与车端大容量数据传输存储子系统连接，车端大容量数据传输存储子系统用于对车端采集子系统采集的信息传输至服务器端大容量数据转移存储子系统内进行处理；
8.车端数据采集子系统包括车载工控机,车端大容量数据传输存储子系统包括车端网络附加存储器nas设备、大容量存储硬盘，车端网络附加存储器nas设备与车载工控机连接，大容量存储硬盘通过热插拔方式与车端网络附加存储器nas设备连接，车端网络附加存储器nas设备读取大容量存储硬盘信息，并将大容量存储硬盘的数据映射至车载工控机上；
9.服务器端大容量数据转移存储子系统包括服务器端网络附加存储器nas设备、服务端办公电脑，服务器端网络附加存储器nas设备读取车端大容量数据传输存储子系统的数据映射至服务端办公电脑上。
10.进一步的，车端多源传感器包括多个毫米波雷达、多个功能摄像头、多个高清摄像头、多个驾驶室dms传感器，多个毫米波雷达分别安装在实验车辆前保险杠、后保险杆上，多个功能摄像头分别通过安装支架安装在实验车辆前挡风玻璃、后挡风玻璃上，多个高清摄像头安装在车身外侧，位于实验车辆的左前、右前、左后、右后的位置，驾驶室dms传感器通过安装支架安装在驾驶室内仪表盘上方。
11.进一步的，实验车辆的蓄电池为车端多源传感器供电，多个毫米波雷达、多个功能摄像头、多个高清摄像头、多个驾驶室dms传感器分别与车端数据采集子系统对应的接口连接。
12.进一步的，车辆数据采集子系统还包括、逆变器、不间断电源，车载工控机通过逆变器、不间断电源与实验车辆的蓄电池连接，车载工控机上设有多个配置接口，车载工控机通过多个配置接口分别与多源传感器连接。
13.进一步的，车端大容量数据传输存储子系统还包括车端交换机，车端网络附加存储器nas设备通过车辆交换机与车载工控机连接，车端网络附加存储器nas设备与大容量存储硬盘热插拔连接，车端网络附加存储器nas设备、车端交换机分别通过逆变器与车辆蓄电池连接。
14.进一步的，服务器端大容量数据转移存储子系统还包括服务器端交换机，服务器端网络附加存储器nas设备通过服务器端交换机与服务器端办公电脑连接，服务器端网络附加存储器nas设备与大容量存储硬盘热插拔连接。
15.一种车端与服务器端数据快速交互方法，包括以下步骤：
16.s1、首先确定采集车辆驾驶行为信息；
17.s2、对车端多源传感器、车端数据采集子系统、车端大容量数据传输存储子系统供
电进行调试安装，满足供电及数据采集需求，完成设备装配；
18.s3、将车端数据采集子系统与车端大容量数据传输存储子系统通过车端交换机进行组网通讯，使车端各个子系统间能够实现数据交互；
19.s4、驾驶员执行驾驶任务，设备全程开启，车端多源传感器实时采集驾驶行为信息，同时车端工控机将采集到的驾驶行为信息直接存储在所映射的大容量存储硬盘中；
20.s5、待车端大容量数据传输存储子系统内的大容量存储硬盘存满后，将车端大容量数据传输存储子系统内的大容量存储硬盘通过热插拔方式将驾驶行为信息传递至服务器端大容量数据转移存储子系统内；
21.s6、同时车端网络附加存储器nas设备更换新的大容量存储硬盘，并执行重新映射至车载工控机的操作，数据采集软件存储地址设置为新映射盘符；
22.s7、服务器端大容量数据转移存储子系统接收到大容量存储硬盘后，将服务器端网络附加存储器nas设备与服务器端办公电脑通过服务器端交换机进行组网通讯，使服务器端各个子系统间能够实现数据交互，可直接通过办公电脑在组网中对大容量存储硬盘的数据进行处理，处理后将结果反馈至车端驾驶员，指导其开展后续驾驶任务；
23.s8、待完成全部数据分析处理后，清除大容量存储硬盘中的原始数据并发回车端。
24.进一步的，步骤s1中车辆驾驶行为信息包括：驾驶员信息、实验车辆信息、道路信息、目标物信息及各类天气、温湿度环境信息。
25.进一步的，步骤s3中车端各个子系统之间相互通信的具体步骤如下：将车端大容量数据传输存储子系统的车端网络附加存储器nas设备通过车端交换机与车载工控机进行组网通讯；将大容量存储硬盘热插拔连接入车端网络附加存储器nas设备中，并在所组建局域网中将该硬盘通过网络映射方法挂载在车载工控机本地，并将车载工控机数据采集软件的采集存储地址设置为该映射盘。
26.进一步的，步骤s7中服务器端各个子系统之间相互通信的具体步骤如下：将服务器端网络附加存储器nas设备与服务器端办公电脑通过服务器端交换机进行组网通讯；将大容量存储硬盘热插拔接入服务器端网络附加存储器nas设备的空盘位上，并通过网络映射方法将该硬盘挂载在服务器端办公电脑本地，并将服务器端办公电脑的数据处理软件读写地址设置为该映射盘。
27.相对于现有技术，本发明所述的一种车端与服务器端数据快速交互系统及方法具有以下有益效果：
28.(1)本发明所述的一种车端与服务器端数据快速交互系统及方法，能够基于车端多源传感器、车辆can总线及车端数据采集系统实现对驾驶行为关联指标的采集，通过车端大容量数据传输存储系统实现对车端数据的传输及存储，通过服务器端大容量数据转移存储系统实现数据的转移及后处理。
29.(2)本发明所述的一种车端与服务器端数据快速交互系统及方法，能够满足特征群体驾驶行为采集需求：针对连续驾驶行为数据采集，能够有效进行数据管理及存储；通过组网映射方式能够满足数据传输实时性需求；将数据存储硬盘直接接入服务器端nas，并通过组网映射使办公电脑可直接进行读写操作，能够节省大量数据拷贝时间；接入组网的办公电脑均可通过网络映射方法将硬盘挂载在本地，实现数据协同并行后处理。
30.(3)本发明所述的一种车端与服务器端数据快速交互系统及方法，针对数据驱动
下的驾驶行为分析研究具有非常重要的意义，能够降低数据传输、转移及拷贝过程带来的不确定风险，缩短车端-服务器端数据传输时间，提高数据处理整体效率，方便研发人员进行快速分析处理及优化迭代。
附图说明
31.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
32.图1为本发明实施例所述的一种车端与服务器端数据快速交互系统结构框图；
33.图2为本发明实施例所述的车端各组件位置关系示意图；
34.图3为本发明实施例所述的服务器端各组件位置关系示意图；
35.图4为本发明实施例所述的驾驶行为车端与服务器端数据快速交互方法流程图。
36.附图标记说明：
37.1、毫米波雷达；2、功能摄像头；3、高清摄像头；4、驾驶室dms传感器；5、车载工控机；6、蓄电池；7、车辆can总线；8、逆变器；9、不间断电源；10、车端网络附加存储器nas设备；11、车端交换机；12、大容量存储硬盘；13、服务器端网络附加存储器nas设备；14、服务器端办公电脑；15、服务器端交换机。
具体实施方式
38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
42.如图1所示，一种车端服务器端数据采集、传输、存储及转移系统包括车端多源传感器、车辆can总线、车端数据采集子系统、车端大容量数据传输存储子系统、服务器端大容量数据转移存储子系统及配套软硬件设备。
43.如图2所示，车端包含车端多源传感器、车辆can总线、车端数据采集子系统、车端大容量数据传输存储子系统。
44.其中，车端多源传感器包括两个毫米波雷达1、两个功能摄像头2、四个高清摄像头3、一个驾驶室dms传感器4。两个毫米波雷达1分别置于车辆前、后保险杠附近，通过前、后两个传感器安装槽进行安装，主要用于获取车辆前、后侧目标物的相对速度及相对距离。两个毫米波雷达1均与工控机5对应接口连接，通过数据采集软件对两个毫米波雷达1数据进行采集。两个毫米波雷达1与车辆12v蓄电池6连接，通过蓄电池6进行供电。两个功能摄像头2通过安装支架分别安装在车辆前、后挡风玻璃内侧，主要用于识别正常行驶状态下车辆前后侧目标行人、车辆、车道线及交通标识等目标，同时能够输出目标物类型、相对距离及相对速度信息。两个功能摄像头2分别与车载工控机5对应接口连接，通过数据采集软件对两个功能摄像头2数据进行采集。两个功能摄像头2分别与车辆12v蓄电池6连接，通过蓄电池6进行供电。四个高清摄像头3分别置于车身外侧左前、右前、左后、右后四角，通过连接支架与车身进行固定，用于获取车辆左前、右前、左后、右后的环视视频信息。四个高清摄像头3分别与工控机5对应接口连接，通过数据采集软件对环视视频信息进行采集。四个高清摄像头3分别与车辆12v蓄电池6连接，通过蓄电池6进行供电。驾驶室dms传感器4置于驾驶室内仪表盘上方，正对驾驶员，通过安装支架进行固定，用于获取驾驶员在驾驶过程中的相关信息。驾驶室dms传感器4与工控机5对应接口连接，通过数据采集软件对驾驶室dms传感器4数据进行采集。驾驶室dms传感器4与车辆12v蓄电池6连接，通过蓄电池6进行供电。
45.车辆can总线7与车载工控机5连接，用于获取自车速度、加速度、转向、制动及档位信息等。
46.车端数据采集子系统包括车载工控机5、逆变器8及不间断电源9。车载工控机5置于试验车辆内，放置在车辆后备箱中，具有接口配置齐全、运算能力强等特点。其中，车载工控机5通过逆变器8及不间断电源9与车辆12v蓄电池6相连。所述逆变器8将车辆12v蓄电池6输出12v直流电转换为220v交流电，为工控机5供电；所述不间断电源9与逆变器8及车载工控机5相连，能够在蓄电池6与逆变器8供电出现问题时为工控机5短时供电，同时能够发出报警信号；所述工控机5通过所配置接口与毫米波雷达1、功能摄像头2、高清摄像头3、驾驶室dms传感器4等传感器连接，用以获取目标物信息、周围环境信息及驾驶员信息；所述工控机5通过所配置接口与车辆can总线7连接，用以获取自车相关信息；所述车端工控机与车端网络附加存储器nas设备10通过车端交换机11进行组网通讯，并将车端网络附加存储器nas设备10中的大容量存储硬盘12通过网络映射方式挂载到本地，将数据采集软件的采集数据存储地址设置为该网络映射盘，实现采集数据的实时传输及存储。
47.车端大容量数据传输存储子系统包括车端网络附加存储器nas设备10、车端交换机11及适配车端网络附加存储器nas设备的大容量存储硬盘12，放置于试验车辆后备箱内。其中车端网络附加存储器nas设备10具备体积小，存储容量大的特点。所述车端网络附加存储器nas设备10通过逆变器8与车辆12v蓄电池6相连，逆变器8将车辆12v蓄电池6直流电转换为220v交流电，为车端网络附加存储器nas设备10供电；所述车端网络附加存储器nas设备与大容量存储硬盘12连接，支持大容量存储硬盘12的热插拔；所述车端网络附加存储器nas设备10通过车端交换机11与车载工控机5进行组网通讯，能够实现数据实时传输、大容量存储。所述车端交换机11通过逆变器8与车辆12v蓄电池6相连，逆变器8将车辆12v蓄电池6直流电转换为220v交流电，为车端逆变器11供电；所述大容量存储硬盘12与车端网络附加存储器nas设备10连接，硬盘能够适配车端网络附加存储器nas设备10配装及使用需要，具
备存储空间大、通用性强等特点。
48.如图3所示，服务器端包含服务器端大容量数据转移存储子系统。
49.其中，服务器端大容量数据转移存储子系统主要包含服务器端网络附加存储器nas设备13、服务器端办公电脑14、服务器端交换机15，其中服务器端网络附加存储器nas设备13具备多盘位特点。所述服务器端网络附加存储器nas设备13与通过物理传递方法后获取的大容量存储硬盘12连接，该硬盘能够适配服务器端网络附加存储器nas设备13配装及使用需要；所述服务器端网络附加存储器nas设备13通过服务器端交换机15与服务器端办公电脑14进行组网通讯，并将服务器端网络附加存储器nas设备13中转移后的大容量存储硬盘12通过网络映射方式挂载到服务器端办公电脑14中，将数据分析软件的读写地址设置为该网络映射盘，实现数据快捷读写及分析。
50.配套软硬件设备包含硬件及软件两部分，其中，软件包含能够实现上述采集功能的车端数据采集软件及能够实现离线数据分析功能的服务器端数据分析软件；硬件包含能够支撑驾驶行为车端与服务器端数据快速交互系统运行的各类部件，包括但不限于线缆、接头、网线、电源适配器、电压转换模块及传感器连接工装。
51.如图4所示，一种车端与服务器端数据快速交互方法，包括以下步骤：
52.s1、首先确定采集车辆驾驶行为信息；
53.s2、对车端多源传感器、车端数据采集子系统、车端大容量数据传输存储子系统供电进行调试安装，满足供电及数据采集需求，完成设备装配；
54.s3、将车端数据采集子系统与车端大容量数据传输存储子系统通过车端交换机11进行组网通讯，使车端各个子系统间能够实现数据交互；
55.s4、驾驶员执行驾驶任务，设备全程开启，车端多源传感器实时采集驾驶行为信息，同时车端工控机5将采集到的驾驶行为信息直接存储在所映射的大容量存储硬盘12中；
56.s5、待车端大容量数据传输存储子系统内的大容量存储硬盘12存满后，将车端大容量数据传输存储子系统内的大容量存储硬盘12通过热插拔方式将驾驶行为信息传递至服务器端大容量数据转移存储子系统内；
57.s6、同时车端网络附加存储器nas设备10更换新的大容量存储硬盘12，并执行重新映射至车载工控机5的操作，数据采集软件存储地址设置为新映射盘符；
58.s7、服务器端大容量数据转移存储子系统接收到大容量存储硬盘12后，将服务器端网络附加存储器nas设备13与服务器端办公电脑14通过服务器端交换机15进行组网通讯，使服务器端各个子系统间能够实现数据交互，可直接通过办公电脑在组网中对大容量存储硬盘12的数据进行处理，处理后将结果反馈至车端驾驶员，指导其开展后续驾驶任务；
59.s8、待完成全部数据分析处理后，清除大容量存储硬盘12中的原始数据并发回车端。
60.步骤s1中车辆驾驶行为信息包括：驾驶员信息、实验车辆信息、道路信息、目标物信息及各类天气、温湿度环境信息。
61.步骤s3中车端各个子系统之间相互通信的具体步骤如下：将车端大容量数据传输存储子系统的车端网络附加存储器nas设备10通过车端交换机11与车载工控机5进行组网通讯；将大容量存储硬盘12热插拔连接入车端网络附加存储器nas设备10中，并在所组建局域网中将该硬盘通过网络映射方法挂载在车载工控机5本地，并将车载工控机5数据采集软
件的采集存储地址设置为该映射盘。
62.步骤s7中服务器端各个子系统之间相互通信的具体步骤如下：将服务器端网络附加存储器nas设备13与服务器端办公电脑14通过服务器端交换机15进行组网通讯；将大容量存储硬盘12热插拔接入服务器端网络附加存储器nas设备13的空盘位上，并通过网络映射方法将该硬盘挂载在服务器端办公电脑14本地，并将服务器端办公电脑14的数据处理软件读写地址设置为该映射盘。
63.具体实施过程如下：
64.如图4所示，首先确定驾驶行为分析的关联特征参数，并制定对应的驾驶行为采集要素，包含驾驶员信息、自车信息、道路信息、目标物信息及各类天气、温湿度气候环境信息等；对多源传感器、车载工控机5及车端供电等进行调试安装，满足供电及数据采集需求；完成设备配装后，将车端网络附加存储器nas设备10通过车端交换机11与车载工控机5进行组网通讯；将大容量存储硬盘12热插拔接入车端网络附加存储器nas设备10中，并在所组建局域网中将该硬盘通过网络映射方法挂载在车载工控机5本地，将车载工控机5数据采集软件的采集存储地址设置为该映射盘；完成上述操作后，特征群体驾驶员执行驾驶任务，同时设备全程开启，实现对车端多源数据的采集、传输及存储；待该块硬盘存满后，直接通过热插拔方式传递至服务器端，同时车端网络附加存储器nas设备10更换新的大容量存储硬盘并执行重新映射操作，数据采集软件存储地址设置为新映射盘符，以保证数据采集、传输、存储连续性；服务器端接收到大容量存储硬盘12后，将服务器端网络附加存储器nas设备13与服务器端办公电脑14通过服务器端交换机15进行组网通讯；将大容量存储硬盘12热插拔接入服务器端网络附加存储器nas设备13的空盘位上，并通过网络映射方法将该硬盘挂载在服务器端办公电脑14本地，将服务器端办公电脑14的数据处理软件读写地址设置为该映射盘；研发人员直接在服务器端办公电脑14上进行数据离线处理，无需进行数据拷贝粘贴，实现驾驶行为数据的快速处理及分析；
65.接入组网的办公电脑14均能够通过网络映射方式直接对采集数据进行读写操作，实现数据并行分析处理，提高整体后处理效率；完成处理后将结果反馈至车端驾驶员，指导其开展后续驾驶任务；待完成全部数据分析处理工作后，保留后处理数据，清除大容量存储硬盘12中的原始数据并热插拔接入车端网络附加存储器nas设备10中，保证数据转移连续性。
66.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。