CN109017561A

CN109017561A - 基于礼让行人的智能车辆预警方法、装置及***

Info

Publication number: CN109017561A
Application number: CN201810832570.5A
Authority: CN
Inventors: 张跃进
Original assignee: Zhongxiang Bo Qian Mdt Infotech Ltd
Current assignee: Zhongxiang Bo Qian Mdt Infotech Ltd
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本申请涉及一种基于礼让行人的智能车辆预警方法、装置及***，该方法包括：实时监测车辆与行人或障碍物距离；实时探测前方是否存在斑马线；监测到行人或障碍物，在车辆与行人或障碍物距离小于距离阈值时，产生报警信号并暂停车辆；未监测到行人或障碍物，探测到斑马线存在后，降低车辆速度。本申请包括超声传感器和电机驱动电路，不仅可以探测到行人或障碍物，并且在探测到与行人或障碍物距离小于预设距离阈值后，产生报警信号并通过控制电机驱动电路使车辆暂停，避免碰撞发生。进一步的，本申请由于包括颜色传感器可以探测到斑马线，并控制车辆减速通过斑马线，从而避免意外事故发生。

Description

基于礼让行人的智能车辆预警方法、装置及***

技术领域

本申请涉及智能信息交通技术领域，尤其是一种基于礼让行人的智能车辆预警方法、装置及***。

背景技术

在城市环境下，随着科学技术的快速发展和车辆在现在生活中的广泛普及，行车安全问题日趋严重。道路交通事故很多情况下是由于驾驶者对行人或障碍物的距离估计不准确而导致的。如果驾驶员能够知道行人或障碍物的存在或者预先知道行人距离，那么就能避免事故的发生。

相关技术中，采用雷达、雷射及摄影机来探测行人或障碍物的距离，弥补驾驶者视线不足等问题，在探测到行人或障碍物时，及时报警以提醒驾驶者采取必要措施以防止碰撞发生。但在车速较快时，驾驶员因为反应延迟仍会导致事故发生。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种基于礼让行人的智能车辆预警方法、装置及***。

第一方面，本申请提供一种基于礼让行人的智能车辆预警方法，包括：

实时监测车辆前方是否有行人或障碍物；

若监测到车辆前方有行人或障碍物，计算车辆与所述行人或障碍物的距离；

在所述车辆与行人或障碍物距离小于距离阈值时，产生报警信号并触发刹车操作。

进一步的，所述方法还包括：

实时探测车辆前方是否存在斑马线；

若探测到斑马线存在且未监测到车辆前方有行人或障碍物，则触发减速操作。

进一步的，所述计算车辆与所述行人或障碍物的距离，包括：

通过超声波传感器发射器发射超声波；

根据超声波传感器接收器接收超声波；

计算接收超声波与发射超声波的时间差；

根据时间差计算车辆与行人或障碍物距离。

进一步的，所述距离阈值包括第一距离阈值和第二距离阈值；

所述第一距离阈值为车辆超过预设车速阈值时设定的刹车距离值；

所述第二距离阈值为车辆不超过预设车速阈值时设定的刹车距离值。

进一步的，所述实时探测前方是否存在斑马线，包括：

通过颜色传感器获取前方路面颜色值；

根据颜色值判断是否存在斑马线。

第二方面，本申请提供一种基于礼让行人的智能车辆预警装置，包括：

单片机，用于控制超声波传感器、颜色传感器与电机；

超声波传感器，用于测量车辆与行人或障碍物的距离；

颜色传感器，用于探测斑马线；

车速传感器，用于检测车辆行驶速度；

显示屏，用于显示车速与距离；

蜂鸣器，用于产生报警信号；

电机驱动电路，用于改变电机转速；

所述单片机的输入端分别与超声波传感器、颜色传感器、车速传感器及电源连接；

所述单片机的输出端分别与显示屏、蜂鸣器及电机驱动电路连接；

所述电机驱动电路与显示屏连接。

进一步的，所述超声波传感器，包括：

超声波发射器、超声波接收器和控制电路。

进一步的，所述电机驱动电路为PWM脉冲调制器。

进一步的，所述显示屏为OLED显示器。

第三方面，本申请提供一种基于礼让行人的智能车辆预警***，包括：

控制模块，包括第二方面所述的装置中的单片机；

探测模块，包括第二方面所述的装置中的超声波传感器、车速传感器和颜色传感器；

驱动模块，包括第二方面所述的装置中的电机驱动电路；

预警模块，包括第二方面所述的装置中的显示屏和蜂鸣器。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请包括超声传感器和电机驱动电路，不仅可以探测到行人或障碍物，并且在探测到与行人或障碍物距离小于预设距离阈值后，产生报警信号并通过控制电机驱动电路使车辆刹车，避免碰撞发生。进一步的，本申请由于包括颜色传感器可以探测到斑马线，并控制车辆减速通过斑马线，从而避免意外事故发生。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请一个实施例提供的一种基于礼让行人的智能车辆预警方法的流程示意图。

图2是本申请一个实施例提供的一种基于礼让行人的智能车辆预警装置的结构示意图。

图3是本申请一个实施例提供的一种基于礼让行人的智能车辆预警***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本实施例的方法包括：

S11：实时监测车辆前方是否有行人或障碍物；

S12：若监测到车辆前方有行人或障碍物，计算车辆与所述行人或障碍物的距离；

通过超声波传感器发射器发射超声波；

根据超声波传感器接收器接收超声波；

计算接收超声波与发射超声波的时间差；

根据时间差计算车辆与行人或障碍物距离。

通过超声波传感器实时监测车辆与行人或障碍物距离，不容易受到外界各种热源和光源的干扰，不受温度影响，且计算出的距离与实际距离误差较小。

S13：在所述车辆与行人或障碍物距离小于距离阈值时，产生报警信号并触发刹车操作。

当车与人或障碍物距离小于距离阈值时，单片机接收到超声波传感器获取的距离信息，控制蜂鸣器报警，并且控制电机驱动电路控制将电机转速缓慢减小到0，从而减少因为驾驶员来不及反应而造成的碰撞事故。

所述距离阈值包括第一距离阈值和第二距离阈值；

在实际生活中，车辆的刹车距离主要是由轮胎与地面之间的摩擦系数有关。假设摩擦系数为μ，则得出刹车距离S＝V*V/2gμ(g＝9.8m/s²)，由此可得，速度与刹车距离的平方成正比关系，刹车距离与摩擦系数成反比关系。所以，当摩擦系数为0.8时，制动距离由车辆的速度确定，如果车速增加1倍，制动距离将增加4倍。

摩擦系数μ与诸多因素有关，通常值约为0.8。在下雨天气时可降至0.2以下，冰雪路段较低，假设摩擦系数μ为0.8，则速度不同，制动距离也不同。从反应前方有障碍物那刻开始刹车到完全制动需要的刹车距离如表1所示。

表1时速与刹车距离的关系

时速(km/h)	20	30	40	50	60	70	80	90	100	120
											刹车距离m	2.0	4.5	7.8	12.3	17.7	24.2	31.6	39.6	49.1	70.8

例如在预设车速阈值为100km/h，第一距离阈值为100m，第二距离阈值为60m，则当车速大于100km/h时，监测到车辆与行人或障碍物距离小于100m时立即触发刹车操作，否则，当车速小于100km/h时，监测到车辆与行人或障碍物距离小于60m时，触发刹车操作。避免因车速太快，刹车距离预留不够导致碰撞事故发生。

所述方法还包括：

实时探测车辆前方是否存在斑马线；

所述实时探测车辆前方是否存在斑马线，包括：

通过颜色传感器获取前方路面颜色值；

根据颜色值判断是否存在斑马线。

目前，车辆不具有探测斑马线功能，对没有红绿灯的路口不能提示驾驶员减速慢行，从而导致意外事故发生。由于白色是由等量的红绿蓝三原色组成的，即RGB的值是相等的，因此颜色传感器识别白色时，需要把红色、绿色和蓝色传感器同时打开，理论上，红色、绿色和蓝色传感器中每个传感器检测出的颜色RGB值为255时，探测到的颜色即为白色。但由于传感器的性能以及外界环境影响，当探测到红色、绿色和蓝色传感器检测出的RGB值均大于200时，就认为该颜色是白色，即认为是斑马线。

当车辆通过未设置红绿灯的路口时，若颜色传感器获取到白色信息，单片机获取到所述信息，判断前方有斑马线，且由于超声波传感器并未探测到行人或障碍物，因此单片机控制电机驱动电路减速至交通安全速度，缓慢通过斑马线，以防止由于车速快，有行人突然进入斑马线时驾驶者来不及反应而造成意外事故。

本实施例中，监测到行人或障碍物，在车辆与行人或障碍物距离小于距离阈值时，产生报警信号并暂停车辆，未监测到行人或障碍物，探测到斑马线存在后，降低车辆速度，一方面对驾驶员进行提醒，并在提醒的同时直接控制车辆暂停，减少因为驾驶员来不及反应而造成的碰撞事故；另一方面，由于对斑马线进行探测，并在通过斑马线时控制减速，可以预防意外事故的发生，提高安全性。

如图2所示，本实施例的装置包括：

单片机21，用于控制传感器与电机；

超声波传感器22，用于测量车辆与行人或障碍物的距离；

颜色传感器23，用于探测斑马线；

车速传感器27，用于检测车辆行驶速度；

显示屏24，用于显示车速与距离；

蜂鸣器25，用于产生报警信号；

电机驱动电路26，用于改变电机转速；

所述单片机21的输入端分别与超声波传感器22和颜色传感器23连接；

所述单片机21的输出端分别与显示屏24、蜂鸣器25及电机驱动电路26连接；

所述电机驱动电路26与显示屏24连接，显示屏24根据电机转速显示对应车辆速度。

所述单片机21，包括：

数据采集部分，采集超声波传感器信号、颜色传感器信号和电机转速；

控制部分：接收所述数据采集部分采集数据，控制车辆的速度、蜂鸣器报警和显示屏显示。

单片机21例如为STC12C5A60S2芯片，所述STC12C5A60S2芯片的指令代码与传统的8051系列微控制器完全兼容，速度提高8-12倍，还具有2路PWM，满足电机驱动控制，并且具有处理速度快、功耗低、抗干扰性强等优点。

所述超声波传感器22，包括：

超声波发射器、超声波接收器和控制电路。

例如为HC-SR04超声波传感器，HC-SR04超声波传感器能够提供2厘米至4米的非接触距离检测功能，误差灵敏度高达毫米。超声波测距模块电路是由超声波发射器，接收器和控制电路组成的。超声波传感器是通过ECHO输出高电平“1”，超声波发射器到超声波接收器的时间差内ECHO端口持续高电平的时间。当TRIG从0变为1时，控制电路开始启动计时，设置超时时间为10ms，当到达超时时间时，单片机未采集到ECH0信号出现低电平信号，表明前方预设距离(例如为1米)内有行人或障碍物，单片机控制蜂鸣器报警并控制电机驱动电路减速至停车，否则，表明前方预设距离(例如为1米)内没有行人或障碍物，超声波传感器继续进行监测。

所述电机驱动电路26为PWM脉冲调制器。

PWM脉冲调制技术就是利用控制三极管等效成开关的连接或断开状态，从而来改变电机转速的变化。通过控制和调制一系列脉冲的宽度，它相当于获得通过改变导通时间与总时间的比率，即占空比，可以获得对形状和幅度的波形的需求，以便电压和频率可以调整。通过改变脉冲信号幅值时间“占空比”来调整电机转速，利用改变电机转速从而来直接控制车辆的前进速度。并且PWM脉冲调制器体积小，自身重量轻，因此适用于所述装置与***。

所述颜色传感器23，包括：

RGB滤波器，频率转换器。

所述RGB滤波器获取各个颜色值；

所述频率转换器将颜色值按数字信号输出。

颜色传感器23例如为TCS3200芯片。所述TCS3200芯片在单个CMOS电路中集成频率转换器，所述频率转换器包括可配置的硅光电二极管和电流，因此能够产生数字量信号，不需要转换A/D电路就可以直接输出10位数字信号，使得电路设计易于实现。

并且所述TCS3200芯片集成了RGB滤波器，可以对每个原色的值进行单独过滤。

TCS3200颜色传感器识别色彩的原理是三原色(RGB)检测原理，R代表的是红的，G代表的是绿色，B代表的是蓝色，如果颜色传感器可以收集到RGB值，那就可以判断的出具体是什么颜色。

显示屏24为OLED显示器。

OLED(Organic Light Emitting Diode)，即有光发热二极管或者又叫做有机激光显示屏。OLED显示器具有独特的发光特性，不需要背光，功耗低。OLED发光的原理是其内部分布的有机涂层材料，若有电流流入时，这些材料就可以自发发出光亮，并且OLED显示器具有大视角同时还可以节省电能。

车速传感器27用来检测电控汽车的车速的装置，例如为光电式车速传感器，所述光电式车速传感器由发光二极管、光敏晶体管以及安装在速度表驱动轴上的遮光板构成。所述光电式车速传感器一方面与数字式速度表连接，另一方面与单片机连接，使单片机实时获取车速以确定刹车距离。

关于上述实施例中的装置，其中各个部件执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本实施例中，包括超声传感器和电机驱动电路，不仅可以探测到行人或障碍物，并且在探测到与行人或障碍物距离小于距离阈值后，产生报警信号并通过控制电机驱动电路使车辆暂停，避免碰撞发生；另外一方面，本申请由于包括颜色传感器可以探测到斑马线，并控制车辆减速通过，从而预防意外事故发生。

如图3所示，本实施例提供的***包括：

控制模块31，包括上一实施例所述的装置中的单片机；

探测模块32，包括上一实施例所述的装置中的超声波传感器、车速传感器和颜色传感器；

驱动模块33，包括上一实施例所述的装置中的电机驱动电路；

预警模块34，包括上一实施例所述的装置中的显示屏和蜂鸣器。

关于上述各模块的具体说明可以分别参见上一实施例所涉及的装置，在此不再详述。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，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。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于礼让行人的智能车辆预警方法，其特征在于，包括：

实时监测车辆前方是否有行人或障碍物；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

实时探测车辆前方是否存在斑马线；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述实时探测前方是否存在斑马线，包括：

通过颜色传感器获取前方路面颜色值；

根据颜色值判断是否存在斑马线。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算车辆与所述行人或障碍物的距离，包括：

通过超声波传感器发射器发射超声波；

根据超声波传感器接收器接收超声波；

计算接收超声波与发射超声波的时间差；

根据时间差计算车辆与行人或障碍物距离。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述距离阈值包括第一距离阈值和第二距离阈值；

6.一种基于礼让行人的智能车辆预警装置，其特征在于，包括：

单片机，用于控制超声波传感器、颜色传感器与电机；

超声波传感器，用于测量车辆与行人或障碍物的距离；

颜色传感器，用于探测斑马线；

车速传感器，用于检测车辆行驶速度；

显示屏，用于显示车速与距离；

蜂鸣器，用于产生报警信号；

电机驱动电路，用于改变电机转速；

所述电机驱动电路与显示屏连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述超声波传感器，包括：

超声波发射器、超声波接收器和控制电路。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述电机驱动电路为PWM脉冲调制器。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述显示屏为OLED显示器。

10.一种基于礼让行人的智能车辆预警***，其特征在于，包括：

控制模块，包括权利要求4所述装置中的单片机；

探测模块，包括权利要求4所述装置中的超声波传感器、车速传感器和颜色传感器；

驱动模块，包括权利要求4所述装置中的电机驱动电路；

预警模块，包括权利要求4所述装置中的显示屏和蜂鸣器。