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      一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)及其控制方法

      文檔序號:3831224閱讀:191來源:國知局
      專利名稱:一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)及其控制方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明屬于汽車控制技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)及其控制方法。
      背景技術(shù)
      經(jīng)不完全統(tǒng)計(jì)分析,很多汽車交通事故都是出自于闖紅燈或趕綠燈導(dǎo)致的。目前,馬路上的交通燈大多都有倒計(jì)時(shí)提示功能,人們可以清楚的知道綠燈還需要多久到來,紅燈還需要多久結(jié)束;沒有倒計(jì)時(shí)功能的交通燈也會(huì)在紅綠燈快要結(jié)束前自動(dòng)閃爍提示。這些功能具有相當(dāng)人性化的優(yōu)點(diǎn)以外,其實(shí)也伴隨著一些安全隱患,這些提示信息往往卻成了司機(jī)加踩油門在紅燈到來前趕過路口的提示了。當(dāng)橫向路段的綠燈快結(jié)束時(shí),也意味著縱向路段的綠燈快要開啟,此時(shí)橫向路段的車輛要在綠燈結(jié)束前趕過路口,需要駕駛員對綠燈結(jié)束的倒計(jì)時(shí)以及車輛與路口的距離做出很好的判斷估計(jì),一旦判斷估計(jì)失誤,駕駛員駕駛車輛試圖快速越過路口,很容易與縱向路段剛要穿越路口的汽車和行人發(fā)生碰撞,此時(shí)由于要趕綠燈的車輛車速很快,一旦發(fā)生碰撞事故,其事故的危害嚴(yán)重程度是非常大的;而現(xiàn)有的車輛中并不具有消除避免這類情況發(fā)生所相應(yīng)的安全措施及實(shí)施系統(tǒng)。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明提供了一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)及其控制方法,能夠自動(dòng)控制糾正駕駛員闖紅燈或趕綠燈時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤操作。一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng),包括控制器;與控制器相連且用于實(shí)時(shí)采集汽車前方路況圖像的攝像機(jī);所述的控制器,包括通信模塊,用于獲取發(fā)動(dòng)機(jī)控制器提供的車速信息和油門開度信息;圖像處理模塊,用于對所述的路況圖像進(jìn)行圖像處理,從圖像中提取出車與停車線的距離信息以及交通燈的顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息和閃爍信息;信息處理模塊,用于根據(jù)所述的車速信息、油門開度信息、顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息、閃爍信息和距離信息,通過通信模塊向車載主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和剎車控制器分別發(fā)送語音提示信號、減速信號和剎車信號。優(yōu)選的技術(shù)方案中,所述的通信模塊通過CAN(C0ntr0ller Area Network,控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線與車載主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和剎車控制器進(jìn)行通信;信號信息傳輸速度快,實(shí)時(shí)性強(qiáng)。所述的信息處理模塊為MCU (微處理器單元)。所述的剎車控制器為ABS (防抱死剎車系統(tǒng))。一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制方法,包括如下步驟(1)實(shí)時(shí)采集車速信息、油門開度信息以及汽車前方的路況圖像;
      (2)對所述的路況圖像進(jìn)行圖像處理,從圖像中提取出車與停車線的距離信息以及交通燈的顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息和閃爍信息;(3)根據(jù)所述的車速信息、油門開度信息、顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息、閃爍信息和距離信息,判斷輸出語音提示信號、減速信號和剎車信號;(4)車載主機(jī)根據(jù)所述的語音提示信號通過揚(yáng)聲器播放對應(yīng)的提示語音,發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)所述的減速信號使汽車減速,剎車控制器根據(jù)所述的剎車信號使汽車制動(dòng)。所述的步驟(3)中,根據(jù)以下條件判斷輸出語音提示信號、減速信號和剎車信號;交通燈為綠燈當(dāng)T < 10s,且V*T < 1. 2L,則輸出語音提示信號,若語音提示信號輸出后,車速或油門開度沒有降低,則輸出減速信號和剎車信號;當(dāng)綠燈閃爍,則輸出語音提示信號,若語音提示信號輸出后,車速或油門開度沒有降低,則輸出減速信號和剎車信號;交通燈為紅燈當(dāng)L < 30m,若車速或油門開度沒有降低,則輸出減速信號和剎車信號;其中,T為交通燈的倒計(jì)時(shí)秒數(shù),V為車速,L為車與停車線的距離。本發(fā)明通過實(shí)時(shí)采集車輛前方的路況圖像,提取圖像中的特征信息,根據(jù)圖像的特征信息以及車輛的運(yùn)行信息,進(jìn)行相應(yīng)的判斷,為駕駛員在穿越路口的判斷上提供了相應(yīng)的可行性的語音提示,大大提高了駕駛員行車判斷的準(zhǔn)確率;同時(shí),即使駕駛員判斷失誤執(zhí)意勉強(qiáng)穿越路口,本發(fā)明可自動(dòng)控制車輛減速制動(dòng),避免汽車碰撞事故的發(fā)生,保證了駕駛員和他人的人生安全。


      圖1為本發(fā)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明控制方法的具體流程示意圖。
      具體實(shí)施例方式為了更為具體地描述本發(fā)明,下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
      對本發(fā)明的技術(shù)方案及其控制過程進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖1所示,一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng),包括控制器和與之相連的攝像機(jī)。攝像機(jī),實(shí)時(shí)采集汽車前方的路況圖像;其安裝在車頂,并采用匯泰M-3318A-1系列產(chǎn)品??刂破?,包括通信模塊、圖像處理模塊和MCU。通信模塊通過CAN總線與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器進(jìn)行通信,并獲取發(fā)動(dòng)機(jī)控制器提供的車速信息和油門開度信息;其中車速信息和油門開度信息均為差分信號,通信模塊會(huì)將這些信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后提供給MCU。圖像處理模塊與攝像機(jī)相連,并對攝像機(jī)采集到的路況圖像進(jìn)行圖像處理、特征提取和計(jì)算,當(dāng)圖像中出現(xiàn)路口處的停車線,圖像處理模塊會(huì)根據(jù)攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)以及焦距等參數(shù),計(jì)算出車與停車線間的距離;當(dāng)圖像中出現(xiàn)交通燈,圖像處理模塊會(huì)提取出交通燈的顏色信息(紅或綠);若交通燈在倒計(jì)時(shí),圖像處理模塊會(huì)提取出交通燈的倒計(jì)時(shí)秒數(shù);若交通燈在閃爍,圖像處理模塊會(huì)提取出交通燈的閃爍信息;并將這些距離信息、顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息和閃爍信息提供給MCU。MCU與通信模塊和圖像處理模塊相連,其根據(jù)車速信息、油門開度信息、顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息、閃爍信息和距離信息,通過通信模塊向車載主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和ABS分別發(fā)送語音提示信號、減速信號和剎車信號。其中,MCU向通信模塊傳送的語音提示信號、減速信號和剎車信號均為數(shù)字信號,通信模塊會(huì)將這些信號轉(zhuǎn)換為差分信號后通過CAN總線分別發(fā)送給車載主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和ABS ;本實(shí)施例中,MCU采用ST公司的STM32F103系列
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      廣 PFt ο發(fā)動(dòng)機(jī)控制器接收到減速信號后,會(huì)控制降低發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器的噴油量,同時(shí)控制減小發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開啟角度,從而使得車輛減速;ABS接收到剎車信號后,會(huì)驅(qū)動(dòng)四個(gè)車輪上的制動(dòng)器,從而使得車輛制動(dòng);本實(shí)施例中,ABS采用D印con氣制動(dòng)6S3M系列產(chǎn)品,發(fā)動(dòng)機(jī)控制器采用型號為TMS470R1VF67的微處理器。當(dāng)交通燈為綠色,倒計(jì)時(shí)秒數(shù)小于10秒,且車速與倒計(jì)時(shí)秒數(shù)的乘積小于車與停車線間的距離的1.2倍,則MCU輸出語音提示信號;若語音提示信號輸出后,車速或油門開度沒有降低,則MCU輸出減速信號和剎車信號。當(dāng)交通燈為綠色且閃爍,則MCU輸出語音提示信號;若語音提示信號輸出后,車速或油門開度沒有降低,則MCU輸出減速信號和剎車信號。當(dāng)交通燈為紅色,車與停車線間的距離小于30米,且車速或油門開度沒有降低,則MCU輸出減速信號和剎車信號。如圖2所示,本實(shí)施方式的控制系統(tǒng)對應(yīng)的控制方法過程,包括如下步驟(1)通過CAN總線實(shí)時(shí)采集車速信息和油門開度信息,通過攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集汽車前方的路況圖像;(2)對路況圖像進(jìn)行圖像處理,從圖像中提取出車與停車線的距離信息以及交通燈的顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息和閃爍信息;(3)進(jìn)行判斷若前方出現(xiàn)交通燈,先判斷交通燈是否為綠燈若為綠燈,判斷車與停車線間的距離若距離為0,則告知用戶可以行車穿越路口 ;若距離不為0,則判斷交通燈是否倒計(jì)時(shí)若是,且倒計(jì)時(shí)秒數(shù)小于IOs且車速與倒計(jì)時(shí)秒數(shù)的乘積小于車與停車線間的距離的1.2倍,則發(fā)送語音提示信號;若用戶仍未按提示進(jìn)行減速(車速或油門開度沒有降低),則介入駕駛控制,發(fā)送減速信號和剎車信號。若否,且交通燈閃爍,則發(fā)送語音提示信號;若用戶仍未按提示進(jìn)行減速(車速或油門開度沒有降低),則介入駕駛控制,發(fā)送減速信號和剎車信號。若為紅燈,判斷車與停車線間的距離是否小于30m 若是,且車速或油門開度沒有降低,則介入駕駛控制,發(fā)送減速信號和剎車信號。(4)車載主機(jī)根據(jù)語音提示信號通過揚(yáng)聲器播放對應(yīng)的提示語音,發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)減速信號使汽車減速,ABS根據(jù)剎車信號使汽車制動(dòng)。本實(shí)施方式通過實(shí)時(shí)采集車輛前方的路況圖像,提取圖像中的特征信息,根據(jù)圖像的特征信息以及車輛的運(yùn)行信息,進(jìn)行相應(yīng)的判斷,為駕駛員在穿越路口的判斷上提供了相應(yīng)的可行性的語音提示,大大提高了駕駛員行車判斷的準(zhǔn)確率;同時(shí),即使駕駛員判斷失誤執(zhí)意勉強(qiáng)穿越路口,本實(shí)施方式可自動(dòng)控制車輛減速制動(dòng),避免汽車碰撞事故的發(fā)生,保證了駕駛員和他人的人生安全。
      權(quán)利要求
      1.一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng),其特征在于,包括控制器;與控制器相連且用于實(shí)時(shí)采集汽車前方路況圖像的攝像機(jī);所述的控制器,包括通信模塊,用于獲取發(fā)動(dòng)機(jī)控制器提供的車速信息和油門開度信息;圖像處理模塊,用于對所述的路況圖像進(jìn)行圖像處理,從圖像中提取出車與停車線的距離信息以及交通燈的顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息和閃爍信息;信息處理模塊,用于根據(jù)所述的車速信息、油門開度信息、顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息、閃爍信息和距離信息,通過通信模塊向車載主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和剎車控制器分別發(fā)送語音提示信號、減速信號和剎車信號。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng),其特征在于所述的通信模塊通過CAN總線與車載主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和剎車控制器進(jìn)行通信。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng),其特征在于所述的信息處理模塊為MCU。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng),其特征在于所述的剎車控制器為ABS。
      5.一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制方法,包括如下步驟(1)實(shí)時(shí)采集車速信息、油門開度信息以及汽車前方的路況圖像;(2)對所述的路況圖像進(jìn)行圖像處理,從圖像中提取出車與停車線的距離信息以及交通燈的顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息和閃爍信息;(3)根據(jù)所述的車速信息、油門開度信息、顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息、閃爍信息和距離信息,判斷輸出語音提示信號、減速信號和剎車信號;(4)車載主機(jī)根據(jù)所述的語音提示信號通過揚(yáng)聲器播放對應(yīng)的提示語音,發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)所述的減速信號使汽車減速,剎車控制器根據(jù)所述的剎車信號使汽車制動(dòng)。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于交通燈識(shí)別的汽車控制方法,其特征在于所述的步驟(3)中,根據(jù)以下條件判斷輸出語音提示信號、減速信號和剎車信號;交通燈為綠燈當(dāng)T < 10s,且V*T < 1. 2L,則輸出語音提示信號,若語音提示信號輸出后,車速或油門開度沒有降低,則輸出減速信號和剎車信號;當(dāng)綠燈閃爍,則輸出語音提示信號,若語音提示信號輸出后,車速或油門開度沒有降低,則輸出減速信號和剎車信號;交通燈為紅燈當(dāng)L < 30m,若車速或油門開度沒有降低,則輸出減速信號和剎車信號;其中,T為交通燈的倒計(jì)時(shí)秒數(shù),V為車速,L為車與停車線的距離。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng),包括控制器和與控制器相連的攝像機(jī);控制器包括通信模塊、圖像處理模塊、與通信模塊和圖像處理模塊相連的信息處理模塊。同時(shí)本發(fā)明還公開了該控制系統(tǒng)對應(yīng)的控制方法,其通過實(shí)時(shí)采集車輛前方的路況圖像,提取圖像中的特征信息,根據(jù)圖像的特征信息以及車輛的運(yùn)行信息,進(jìn)行相應(yīng)的判斷,為駕駛員在穿越路口的判斷上提供了相應(yīng)的可行性的語音提示,大大提高了駕駛員行車判斷的準(zhǔn)確率;同時(shí),即使駕駛員判斷失誤執(zhí)意勉強(qiáng)穿越路口,本發(fā)明可自動(dòng)控制車輛減速制動(dòng),避免汽車碰撞事故的發(fā)生,保證了駕駛員和他人的人生安全。
      文檔編號B60W10/18GK102556043SQ20111041158
      公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
      發(fā)明者丁武俊, 張方偉, 朱祝陽, 潘之杰, 趙福全, 鄧健, 陳冰, 陳文強(qiáng), 黃博學(xué) 申請人:浙江吉利控股集團(tuán)有限公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司
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