2019年 1月車輛中心電子報
自駕車行車資料紀錄與監控技術
車輛中心 研究發展處 林祐賢
自駕車能透過雷達、光達、攝影機等感測器感測道路環境,辨識出車道線、
號誌、障礙物等,再透過系統將感測資料轉換成適當的道路資訊做為車輛控制使
用。而近期國外自駕車於測試過程發生事故意外,就需藉由相關的道路、行車資
訊分析事故發生原因。為此,國內立法院通過之「無人載具科技創新實驗條例」,
明訂自駕車試驗過程中必須配置行車紀錄器,以留下運行期間車輛運作相關資料。
此項工作除儲存資料於車端外,亦牽涉與行控中心間之資料拋傳,以及如何確保
資料傳輸之品質。
一、車端行車資料紀錄與傳輸
(一)行車資料壓縮
自駕車因配備許多感測器,行車資料相當大,可透過資料壓縮進行儲存及傳
輸。以 CAN 資料而言,先對資料做重新排列,將原始資料轉換至時間、資料與
碼為基底的三維資料空間,並以 Codebook 記錄 CAN ID 與其資料長度。
圖 1. 原始資料格式
圖 2. 三維資料空間格式
轉換後再對資料做差分取樣,利用時間訊號與資料訊號的連續變化特性,以
差分取樣降低資料長度,假設原始資料為[𝑦 , 𝑦 , 𝑦 , ⋯ , 𝑦 ] ,差分取樣的資
料為[𝑦 , 𝑦 − 𝑦 , 𝑦 − 𝑦 , ⋯ , 𝑦 − 𝑦 ] ,其中(𝑦 − 𝑦 ) ≪ 𝑦 ,最後再利
用 zlib 函式庫進行檔案壓縮。比較壓縮前及壓縮後的檔案大小,原始 10 分鐘的
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CAN 資料大小為 8.9MB,經過壓縮後降為 0.75MB,其效果顯著。
(二)行車資料即時傳輸
自駕車在行進時除了會記錄搭載裝置的資料外,同時也會傳送車輛的即時資
訊至行控中心,有了這些資料後行控中心便能掌握車輛所在位置及目前車速與行
進方向,也能以獲取的車輛的錯誤碼,迅速對車輛目前的狀況做了解,而達到一
個安全穩定的自駕車系統。而透過前述的壓縮技術,亦大幅降低遠端傳輸時所占
頻寬。
圖 3. 車端即時資訊發送流程圖
(三)影像串流資料傳輸
自駕車上若搭載四支攝影機,可以十分鐘為一個單位記錄四支攝影機的影像,
記錄下來的影像為二元檔,再將記錄好的二元檔以 UDP 傳輸至行控中心的資料
庫,行控中心收到二元檔後會將其轉檔為可以直接播放的 MP4 檔案。
圖 4. 車端攝影機架構圖
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(四)歷史資料續傳
當自駕車上有歷史資料未能傳輸完成時,一旦車輛重新上線並與行控中心成
功連線後,行控中心會傳送一筆帶有最後收到記錄檔之名稱的訊息至自駕車,自
駕車再以此作為參考點,傳輸未傳輸的記錄檔,如此一來,既可避免檔案重複傳
輸,也可增進程式執行效率。
圖 5. 歷史檔案傳輸之流程圖
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二、後台行車資料監控
(一)即時網頁資訊顯示
自駕車行駛時可透過 GPS 或定位設備定出所在座標,並可傳送座標資訊至後
台行控中心,為了即時監控車輛即時位置及車輛前方與車內狀況,本功能可於
OpenStreetMap 上即時顯示車輛位置,如圖 6 所示。
圖 6. 即時資訊監控功能操作畫面
圖 7. 自駕車資訊顯示
(二)歷史資料查詢
自駕車拋傳至行控中心之記錄,可用以查詢自駕車歷史行駛軌跡及檢視行駛
過程車輛周圍之影像,透過選擇車輛代號及設定查詢時間區間,車端影像將於介
面左側分別呈現 4 個歷史影像(參考圖 8),而介面右側則是會根據車輛的歷史資
訊在 OpenStreetMap 上做顯示,並且會顯示車輛回傳之相關資訊。
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圖 8. 歷史資料查詢功能操作畫面
(三)數據分析
相關行駛資料或紀錄亦可提供運行或測試團隊做進一步分析,例如此處採用
Web化資料庫管理軟體 phpMyAdmin(如圖 9),以線上擷取自駕車運行紀錄資料,
供團隊於測試過程及成果分析階段匯出各原始資料及記錄。
圖 9. phpMyAdmin 資料庫管理畫面
圖 10. 廠區繞行軌跡
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圖 11. 定位誤差分佈
圖 12. Heading 數據分佈
三、結論
ARTC 已完成自駕車行車紀錄之 CAN 網路資料壓縮紀錄功能、乙太網路影像
資料壓縮功能、即時監控資訊傳送與接收功能、歷史資料續傳功能、資料加密傳
輸功能、即時資料監控網頁與歷史資料查詢網頁開發。行車紀錄可以記錄各個感
測器的資訊並且將資訊回傳到後台,讓開發人員透過網頁觀察當時發生的狀況,
並用此數據進行所需之資料分析。