CN115092091B - 一种基于车联网的车辆行人保护***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及交通安全技术领域，具体涉及一种基于车联网的车辆行人保护***及方法，该***包括用于识别车辆是否与行人即将发生碰撞的识别模块、将接收的识别结果信息通过ECU发送到发动机罩控制模块的车端接收模块、发送对应的控制执行指令给发动机罩执行模块的发动机罩控制模块、控制发动机罩弹起并在仪表盘上亮起工作指示灯的发动机罩执行模块；本方案结合云端识别功能以及大数据分析技术，通过车联网进行识别，当探测到即将发生碰撞时控制发动机罩主动弹起，提高对行人的保护性。
Description
技术领域
本发明涉及交通安全技术领域，具体涉及一种基于车联网的车辆行人保护***及方法。
背景技术
随着人们安全意识的逐渐提升以及汽车安全保护体系的不断完善，除了对车辆自身安全性能要求，对行人的保护也越来越受到汽车发展过程中的重视。在行人与车辆发生碰撞时，由于行人头部接触到发动机罩的时间非常短，因此越来越多的技术人员开始针对这一点去研究如何在行人身体发生碰撞到行人头部发生碰撞的这么一个相当短的时间内，将发动机罩顶起到足以保护行人的高度，从而避免二次伤害。
目前已知的是，行人在身体发生碰撞到头部发生碰撞之间的时间约为25ms，在这基础上，目前针对行人保护的方法主要有以下两种：
(1)增大发动机罩盖与发动机舱内硬点的距离，从而防止头部被机舱内硬点伤害，起到保护行人头部的目的；
(2)安装主动发动机罩顶升***，使得在与行人发生碰撞后，车辆前端的传感器能够将指令传递给ECU，启动发动机罩下部的顶升器，将发动机罩的后部抬起，以增大发动机罩盖与机舱内硬点的距离，从而保护行人头部。
以上所述的两种行人保护方案，都是在行人与车辆发生碰撞之后，由传感器接收行人已发生碰撞的信号，进而弹起发动机罩，这两种方式受限于行人发生碰撞时的工况不同，带来的弊端就是发动机罩会有一定的概率无法在行人发生碰撞前弹起，或无法保证在行人碰撞前弹起至最大位置，导致给行人带来更为严重的身体伤害。
公开号为CN215097458的申请《基于行人保护***的压力感知***》中，就采用了压力感知***通过压力传感器的方式，来快速识别行人的碰撞情况，然而，该方式也就存在着上文中所述的一些问题，无法做到提前预知的效果，同时也有可能发生响应不及时的情况，危险程度仍然较高。
公开号为CN213831608U的实用新型专利《一种新型主动式引擎盖结构》中，通过在引擎盖的后端设置点爆器以及点爆连杆，同时配合引擎盖前部设置的可相对滑动的前端锁定部件以及前端配合部件，来实现引擎盖的后端在主动抬起时能够向上后方移动，进而用于遮挡车辆前挡风玻璃下方的结构，避免加重对车辆的损坏。
在上述的方案中，则是提出了一种能够将发动机罩向上前方弹起的结构，但该结构的设计同样也是依赖于预先设置的感知***，在感知的方面上仍旧没有做出改进，无法解决上文中提出的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种能够做到在行人发生碰撞前自动弹起发动机罩、进而对行人以及车辆形成保护的基于车联网的车辆行人保护***及方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：所述的基于车联网的车辆行人保护***，包括识别模块、车端接收模块、ECU、发动机罩控制模块以及发动机罩执行模块；
识别模块用于识别车辆是否与行人即将发生碰撞，在识别为确认时将该结果信息发送到车端接收模块；
车端接收模块将接收的识别结果信息通过ECU发送到发动机罩控制模块；
发动机罩控制模块根据接收到的ECU发送的识别结果信息发送对应的控制执行指令给发动机罩执行模块；
发动机罩执行模块根据接收到的控制执行指令控制发动机罩弹起并在仪表盘上亮起工作指示灯。
在上述技术方案中，通过识别模块来进行碰撞判断识别，通过发动机罩执行模块来实现发动机罩的及时弹起，由此实现了以提前预知的方式做到在与行人发生碰撞前自动弹起发动机罩的效果，提高了安全性能，亮起工作指示灯的功能也可以提前警示驾驶员采取制动措施，提高行人安全性。
优选的，识别模块包括设置在车辆前部的视觉感知单元以及雷达感知单元，视觉感知单元持续获取预设范围内的车辆前方图像，并对所获得的前方图像进行图像处理得到车辆前方人员判断结果，雷达感知单元对对应预设范围内的车辆前方信息进行监测，监测内容包括路况数据、与车前行人距离间距数据以及车速数据，由此通过雷达以及摄像头实现了对是否与行人发生碰撞的判断，双重验证的方式可以提高判断的精度以及效率。
优选的，视觉感知单元依据时间均匀抽取多帧图像作为关键帧，对每帧图像中的人物人体信息包括身高、姿势、上半身图像和正常图像进行特征提取以及特征归一化，同时将每帧图像的特征进行融合得到视频级别的特征，识别模块内建立有特征库，视觉感知单元将融合得到的特征与特征库内的特征进行比对，若比对结果为符合，则判断为车辆与行人即将发生碰撞，由此采用了模型学习的方式来保证与行人碰撞判断的准确性。
优选的，特征库内储存有不同年龄、不同身材、不同性别下的行人在多个碰撞情境以及碰撞动作下的人体动作特征，的人体动作特征包括身高、姿势以及上半身图像，上述采取作为参数的体征信息可以提高判断的准确性。
优选的，雷达感知单元监测的路况数据包括车辆前方是否有行人，通过红外线监测与车前行人距离间距数据，通过ECU获取车速数据，在雷达感知单元监测到车辆前方有行人，且通过红外线监测得到的与行人距离间距小于预设安全值时，雷达感知单元生成第一信号发送到车端接收模块，车端接收模块将第一信号发送至ECU，ECU在接收到第一信号后发送确认指令返回至车端接收模块以及视觉感知单元，视觉感知单元接收到第一信号后判断识别是否与行人即将发生碰撞，若是，则生成第二信号通过车端接收模块发送到ECU，ECU发送指令到发动机罩控制模块，若否，则生成第三信号通过车端接收模块发送到ECU，ECU发送取消指令返回至车端接收模块以及雷达感知单元，由此对雷达以及摄像头两个感知的工作流程进行了限定，先由雷达进行红外监测判断，随后再由摄像头进行视觉感知验证，通过双重验证的方式保障了判断的准确性。
优选的，发动机罩执行模块包括通过铰链与车辆本体相连接的发动机罩以及安装在发动机罩底部的顶升器，顶升器与铰链传动连接，由此通过铰链以及顶升器的作用实现了发动机罩的主动弹起。
所述的基于车联网的车辆行人保护方法，包括以下步骤：
(1)通过摄像头以及雷达感知并判断车辆前方是否有行人，以及是否与行人即将发生碰撞；
(2)若判断结果为即将发生碰撞，则将该判断结果信息发送至ECU；
(3)ECU在接收到判断结果信息后，将控制执行指令发送至发动机罩的控制机构；
(4)发动机罩的控制机构控制发动机罩弹起，并在仪表盘上亮起对应的工作指示灯，表示发动机罩此时已弹起。
优选的，在步骤(1)中，摄像头持续获取预设范围内的车辆前方图像，在获取后对所获得的前方图像进行图像处理得到车辆前方人员判断结果，处理的过程为：
(1.1)依据时间均匀抽取多帧图像作为关键帧；
(1.2)对每帧图像中的人物人体信息包括身高、姿势、上半身图像和正常图像进行特征提取以及特征归一化；
(1.3)将每帧图像的特征进行融合得到视频级别的特征；
(1.4)将得到的视频级别的特征与特征库内的特征进行比对，若比对结果为符合，则判断为车辆与行人即将发生碰撞。
优选的，在步骤(1)中，雷达对对应预设范围内的车辆前方信息进行监测，监测内容包括路况数据、与车前行人距离间距数据以及车速数据，在监测到车辆前方有行人，且与行人距离间距数据小于预设安全值时，雷达生成第一信号发送至ECU，ECU在接收到第一信号后发送确认指令返回至摄像头，摄像头接收到第一信号后判断识别是否与行人即将发生碰撞，若是，则生成第二信号并发送至ECU，ECU发送控制执行指令至发动机罩的控制机构，若否，则生成第三信号并发送至ECU，ECU发送取消指令反馈至雷达。
优选的，在步骤(4)中，发动机罩通过铰链与车辆本体相连接，发动机罩的底部设有顶升器，发动机罩执行机构驱动顶升器带动发动机罩弹起以及复位。
与现有技术相比，本方案具备的显著优点有：
(1)本方案结合云端识别功能以及大数据分析技术，通过车联网进行识别，当探测到即将发生碰撞时控制发动机罩主动弹起，提高对行人的保护性；
(2)本方案结合大数据对行人身型姿势进行信息采集学习，避免了误识别情况的发生，结合视觉与雷达双重验证，确保了识别判断的精度以及准确性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的模块结构示意图；
图2为本发明的方法步骤流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明所述的基于车联网的车辆行人保护***，包括识别模块、车端接收模块、ECU、发动机罩控制模块以及发动机罩执行模块；
识别模块用于识别车辆是否与行人即将发生碰撞，在识别为确认时将该结果信息发送到车端接收模块；
车端接收模块将接收的识别结果信息通过ECU发送到发动机罩控制模块；
发动机罩控制模块根据接收到的ECU发送的识别结果信息发送对应的控制执行指令给发动机罩执行模块；
发动机罩执行模块根据接收到的控制执行指令控制发动机罩弹起并在仪表盘上亮起工作指示灯。
在上述技术方案中，通过识别模块来进行碰撞判断识别，通过发动机罩执行模块来实现发动机罩的及时弹起，由此实现了以提前预知的方式做到在与行人发生碰撞前自动弹起发动机罩的效果，提高了安全性能，亮起工作指示灯的功能也可以提前警示驾驶员采取制动措施，提高行人安全性。
其中，识别模块包括设置在车辆前部的视觉感知单元以及雷达感知单元，视觉感知单元持续获取预设范围内的车辆前方图像，并对所获得的前方图像进行图像处理得到车辆前方人员判断结果，雷达感知单元对对应预设范围内的车辆前方信息进行监测，监测内容包括路况数据、与车前行人距离间距数据以及车速数据，由此通过雷达以及摄像头实现了对是否与行人发生碰撞的判断，双重验证的方式可以提高判断的精度以及效率。
进一步地，视觉感知单元依据时间均匀抽取多帧图像作为关键帧，对每帧图像中的人物人体信息包括身高、姿势、上半身图像和正常图像进行特征提取以及特征归一化，同时将每帧图像的特征进行融合得到视频级别的特征，识别模块内建立有特征库，视觉感知单元将融合得到的特征与特征库内的特征进行比对，若比对结果为符合，则判断为车辆与行人即将发生碰撞，由此采用了模型学习的方式来保证与行人碰撞判断的准确性。特征库内储存有不同年龄、不同身材、不同性别下的行人在多个碰撞情境以及碰撞动作下的人体动作特征，的人体动作特征包括身高、姿势以及上半身图像，上述采取作为参数的体征信息可以提高判断的准确性。
雷达感知单元监测的路况数据包括车辆前方是否有行人，通过红外线监测与车前行人距离间距数据，通过ECU获取车速数据，在雷达感知单元监测到车辆前方有行人，且通过红外线监测得到的与行人距离间距小于预设安全值时，雷达感知单元生成第一信号发送到车端接收模块，车端接收模块将第一信号发送至ECU，ECU在接收到第一信号后发送确认指令返回至车端接收模块以及视觉感知单元，视觉感知单元接收到第一信号后判断识别是否与行人即将发生碰撞，若是，则生成第二信号通过车端接收模块发送到ECU，ECU发送指令到发动机罩控制模块，若否，则生成第三信号通过车端接收模块发送到ECU，ECU发送取消指令返回至车端接收模块以及雷达感知单元，由此对雷达以及摄像头两个感知的工作流程进行了限定，先由雷达进行红外监测判断，随后再由摄像头进行视觉感知验证，通过双重验证的方式保障了判断的准确性。
最后，发动机罩执行模块包括通过铰链与车辆本体相连接的发动机罩以及安装在发动机罩底部的顶升器，顶升器与铰链传动连接，由此通过铰链以及顶升器的作用实现了发动机罩的主动弹起。
如图2所示，本发明所述的基于车联网的车辆行人保护方法，包括以下步骤：
(1)通过摄像头以及雷达感知并判断车辆前方是否有行人，以及是否与行人即将发生碰撞，摄像头在获取图像后对图像进行处理得到车辆前方人员的判断结果，处理的过程为：
(1.1)依据时间均匀抽取多帧图像作为关键帧；
(1.2)对每帧图像中的人物人体信息包括身高、姿势、上半身图像和正常图像进行特征提取以及特征归一化；
(1.3)将每帧图像的特征进行融合得到视频级别的特征；
(1.4)将得到的视频级别的特征与特征库内的特征进行比对，若比对结果为符合，则判断为车辆与行人即将发生碰撞。
(2)若判断结果为即将发生碰撞，则将该判断结果信息发送至ECU；
(3)ECU在接收到判断结果信息后，将控制执行指令发送至发动机罩的控制机构；
(4)发动机罩的控制机构控制发动机罩弹起，并在仪表盘上亮起对应的工作指示灯，表示发动机罩此时已弹起。
此外，在步骤(1)中，雷达对对应预设范围内的车辆前方信息进行监测，监测内容包括路况数据、与车前行人距离间距数据以及车速数据，在监测到车辆前方有行人，且与行人距离间距数据小于预设安全值时，雷达生成第一信号发送至ECU，ECU在接收到第一信号后发送确认指令返回至摄像头，摄像头接收到第一信号后判断识别是否与行人即将发生碰撞，若是，则生成第二信号并发送至ECU，ECU发送控制执行指令至发动机罩的控制机构，若否，则生成第三信号并发送至ECU，ECU发送取消指令反馈至雷达。
在步骤(4)中，发动机罩通过铰链与车辆本体相连接，发动机罩的底部设有顶升器，发动机罩执行机构驱动顶升器带动发动机罩弹起以及复位。
与现有技术相比，本方案具备的显著优点有：
(1)本方案结合云端识别功能以及大数据分析技术，通过车联网进行识别，当探测到即将发生碰撞时控制发动机罩主动弹起，提高对行人的保护性；
(2)本方案结合大数据对行人身型姿势进行信息采集学习，避免了误识别情况的发生，结合视觉与雷达双重验证，确保了识别判断的精度以及准确性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于车联网的车辆行人保护***，其特征在于，包括识别模块、车端接收模块、ECU、发动机罩控制模块以及发动机罩执行模块；
所述识别模块用于识别车辆是否与行人即将发生碰撞，在识别为确认时将该结果信息发送到所述车端接收模块；
所述车端接收模块将接收的识别结果信息通过所述ECU发送到所述发动机罩控制模块；
所述发动机罩控制模块根据接收到的所述ECU发送的识别结果信息发送对应的控制执行指令给所述发动机罩执行模块；
所述发动机罩执行模块根据接收到的控制执行指令控制发动机罩弹起并在仪表盘上亮起工作指示灯；
其中，所述识别模块包括设置在车辆前部的视觉感知单元以及雷达感知单元；
所述视觉感知单元持续获取预设范围内的车辆前方图像，并对所获得的前方图像进行图像处理得到车辆前方人员判断结果，所述视觉感知单元依据时间均匀抽取多帧图像作为关键帧，对每帧图像中的人物人体信息包括身高、姿势、上半身图像和正常图像进行特征提取以及特征归一化，同时将每帧图像的特征进行融合得到视频级别的特征，所述识别模块内建立有特征库，所述特征库内储存有不同年龄、不同身材、不同性别下的行人在多个碰撞情境以及碰撞动作下的人体动作特征，所述的人体动作特征包括身高、姿势以及上半身图像，所述视觉感知单元将融合得到的特征与所述特征库内的特征进行比对，若比对结果为符合，则判断为车辆与行人即将发生碰撞；
所述雷达感知单元对对应预设范围内的车辆前方信息进行监测，监测内容包括路况数据、与车前行人距离间距数据以及车速数据，所述雷达感知单元监测的路况数据包括车辆前方是否有行人，通过红外线监测与车前行人距离间距数据，通过所述ECU获取车速数据，在所述雷达感知单元监测到车辆前方有行人，且通过红外线监测得到的与行人距离间距小于预设安全值时，所述雷达感知单元生成第一信号发送到所述车端接收模块，所述车端接收模块将所述第一信号发送至所述ECU，所述ECU在接收到所述第一信号后发送确认指令返回至所述车端接收模块以及所述视觉感知单元，所述视觉感知单元接收到所述第一信号后判断识别是否与行人即将发生碰撞，若是，则生成第二信号通过所述车端接收模块发送到所述ECU，所述ECU发送指令到所述发动机罩控制模块，若否，则生成第三信号通过所述车端接收模块发送到所述ECU，所述ECU发送取消指令返回至所述车端接收模块以及所述雷达感知单元。
2.根据权利要求1所述的基于车联网的车辆行人保护***，其特征在于，所述发动机罩执行模块包括通过铰链与车辆本体相连接的发动机罩以及安装在所述发动机罩底部的顶升器，所述顶升器与所述铰链传动连接。
3.一种基于车联网的车辆行人保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过摄像头以及雷达感知并判断车辆前方是否有行人，以及是否与行人即将发生碰撞；
(2)若判断结果为即将发生碰撞，则将该判断结果信息发送至ECU；
(3)ECU在接收到判断结果信息后，将控制执行指令发送至发动机罩的控制机构；
(4)发动机罩的控制机构控制发动机罩弹起，并在仪表盘上亮起对应的工作指示灯，表示发动机罩此时已弹起；
在步骤(1)中，摄像头持续获取预设范围内的车辆前方图像，在获取后对所获得的前方图像进行图像处理得到车辆前方人员判断结果，处理的过程为：
(1.1)依据时间均匀抽取多帧图像作为关键帧；
(1.2)对每帧图像中的人物人体信息包括身高、姿势、上半身图像和正常图像进行特征提取以及特征归一化；
(1.3)将每帧图像的特征进行融合得到视频级别的特征；
(1.4)将得到的视频级别的特征与特征库内的特征进行比对，若比对结果为符合，则判断为车辆与行人即将发生碰撞，其中，所述特征库内储存有不同年龄、不同身材、不同性别下的行人在多个碰撞情境以及碰撞动作下的人体动作特征，所述的人体动作特征包括身高、姿势以及上半身图像；
在步骤(1)中，雷达对对应预设范围内的车辆前方信息进行监测，监测内容包括路况数据、与车前行人距离间距数据以及车速数据，在监测到车辆前方有行人，且与行人距离间距数据小于预设安全值时，雷达生成第一信号发送至ECU，所述ECU在接收到所述第一信号后发送确认指令返回至摄像头，摄像头接收到第一信号后判断识别是否与行人即将发生碰撞，若是，则生成第二信号并发送至ECU，所述ECU发送控制执行指令至发动机罩的控制机构，若否，则生成第三信号并发送至ECU，所述ECU发送取消指令反馈至雷达。
4.根据权利要求3所述的基于车联网的车辆行人保护方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述发动机罩通过铰链与车辆本体相连接，所述发动机罩的底部设有顶升器，所述发动机罩执行机构驱动所述顶升器带动所述发动机罩弹起以及复位。
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