CN105575048A - 低头转头提醒装置及其控制方法、头盔 - Google Patents

低头转头提醒装置及其控制方法、头盔 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低头转头提醒装置及其控制方法、头盔，涉及安全防护领域，能够可以监测低头和转头两个方向的动作，并对长时间的这种动作进行报警，有利于避免交通事故的发生。本发明的低头转头提醒装置，设于交通工具上或佩戴于交通工具的使用者上，包括：速度传感器，用于检测交通工具的对地速度；头部姿态监测模块，用于监测使用者的头部姿态；识别模块，用于接收所述头部姿态监测模块的信号，从中识别低头转头动作以及动作保持时间；报警模块，用于在交通工具的对地速度大于速度阈值，且使用者低头或转头的动作保持时间超出预设时间时，发出提醒使用者的警告提示。

Description

低头转头提醒装置及其控制方法、头盔
技术领域
本发明涉及安全防护领域，尤其涉及一种低头转头提醒装置及其控制方法、头盔。
背景技术
目前自行车运动、电动自行车广泛普及，在骑行过程中如果长时间低头或转头会存在安全隐患，目前缺少相关的提醒装置。
发明内容
本发明提供一种低头转头提醒装置及其控制方法、头盔，可以检测低头和转头两个方向的动作，并对长时间的这种动作进行报警，有利于避免交通事故的发生。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明的实施例提供一种低头转头提醒装置，设于交通工具上或佩戴于交通工具的使用者上，包括：速度传感器，用于检测交通工具的对地速度；头部姿态监测模块，用于监测使用者的头部姿态；识别模块，用于接收所述头部姿态监测模块的信号，从中识别低头转头动作以及动作保持时间；报警模块，用于在交通工具的对地速度大于速度阈值，且使用者低头或转头的动作保持时间超出预设时间时，发出提醒使用者的警告提示。
优选地，所述头部姿态监测模块为陀螺仪。
可选地，所述头部姿态监测模块包括罗盘。
可选地，所述速度传感器为激光测速器或雷达测速器。
可选地，所述识别模块为单片机。
进一步地，所述的提醒装置还包括：电源模块，用于向所述速度传感器、所述头部姿态监测模块、所述识别模块和所述报警模块提供电力。
本发明的实施例还提供一种头盔，设置有上述任一项所述的低头转头提醒装置。
本发明的实施例还提供一种所述低头转头提醒装置的控制方法，包括：
S1、获取交通工具的对地速度；
S2、判断获取的所述对地速度是否大于速度阈值；
S3、如果所述对地速度大于速度阈值，将动作持续参数赋值为0，否则执行步骤S1；
S4、获取头部转动动作的角速度以及该次头部转动动作所用时间；
S5、根据获取的所述头部转动动作的角速度以及所用时间，计算头部转动动作的角度；
S6、判断该次头部转动动作的角度是否大于角度阈值；如果该次头部转动动作的角度大于角度阈值，执行S7步骤，否则执行步骤S4；
S7、将所述动作持续参数的取值增加1；
S8、判断所述动作持续参数是否大于预设的持续阈值；如果所述动作持续参数大于预设的持续阈值，执行步骤S9，否则执行步骤S4；
S9、再次获取交通工具的对地速度并判断所述对地速度是否大于速度阈值；如果所述对地速度大于速度阈值，行步骤S10，否则步骤S1。
S10、发出提醒使用者的警告提示。
具体地，所述头部转动动作包括：抬头、低头以及头部左右方向的转动。
进一步地，所述预设的持续阈值通过下述方式设置：获取从步骤S3执行至步骤S7所需时间T0；用预设的动作持续时间除以所需时间T0，并对结果取整数，得到所述预设的持续阈值。
进一步地，步骤S1之前，还包括：初始化速度传感器、头部姿态监测模块和识别模块。
可选地，步骤S4中通过陀螺仪获取头部转动动作的角速度以及该次头部转动动作所用时间。
本发明实施例提供的低头转头提醒装置及其控制方法、头盔，包括:速度传感器、头部姿态监测模块、识别模块和报警模块，通过速度传感器检测交通工具的对地速度，用头部姿态监测模块监测使用者的头部姿态，识别模块从监测数据中识别低头转头动作以及动作保持时间，在交通工具的对地速度大于速度阈值，且使用者低头或转头的动作保持时间超出预设时间时，由报警模块发出提醒使用者的警告提示，可以并对长时间的低头、转头动作进行报警，有利于避免交通事故的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例一提供的低头转头提醒装置的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的具有安全报警功能的骑行头盔的结构示意图；
图3为本发明实施例一中2轴陀螺仪的坐标空间示意图；
图4为本发明实施例一提供的另一种低头转头提醒装置的结构示意图；
图5为本发明实施例二提供的低头转头提醒装置的控制方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明的实施例提供一种低头转头提醒装置，设于交通工具上或佩戴于交通工具的使用者上，包括：速度传感器11，用于检测交通工具的对地速度；头部姿态监测模块12，用于监测使用者的头部姿态；识别模块13，用于接收头部姿态监测模块12的信号，从中识别低头转头动作以及动作保持时间；报警模块14，用于在交通工具的对地速度大于速度阈值，且使用者低头或转头的动作保持时间超出预设时间时，发出提醒使用者的警告提示。
本实施例中速度传感器11用于检测交通工具的对地速度，本实施例对其具体实现方式不做限定，可以是本领域技术人员所熟知的任意实现方式，例如，激光测速器或雷达测速器。本实施例的头部姿态监测模块12与识别模块13配合工作，头部姿态监测模块12用于监测使用者的头部姿态，识别模块13通过头部姿态监测模块12得到的监测数据进行必要的处理，从中识别低头转头动作以及动作保持时间，这两个模块也存在多种实现方式。例如，头部姿态监测模块12可以是摄像头，拍摄使用者的头部图像，识别模块13通过图像处理得到监测时间内是否存在低头或转头动作，如果存在低头或转头动作同时通过图像比较处理得到该动作的保持时间。
除此之外，头部姿态监测模块12还可以是陀螺仪或者罗盘。陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置(利用其他原理制成的角运动检测装置起同样功能的也称陀螺仪)，陀螺仪可以监测一个或二个方向上的角运动速度，还可以输出一次运动(如一次转头)过程中加速度的变化情况，从中可以识别一次运动及该次运动的时间。陀螺仪广泛运用于手机、导航设备、游戏传感器等上，陀螺仪及相关数据处理技术成熟，可以很容易应用到本方案中。罗盘可以检测非垂直面内的运动，结合数据处理，也可以识别低头及转头动作。
识别模块13一般用于进行数据处理及逻辑判断，可以是单片机等逻辑器件。识别模块13还用于判断交通工具的对地速度是否大于速度阈值以及使用者低头或转头的动作保持时间是否超出预设时间，在符合告警条件时向报警模块14发出控制信号。报警模块14接收到控制信号后，发出提醒使用者的警告提示，警告提示方式包括但不限于语音、鸣笛、灯光闪烁等。另外，判断交通工具的对地速度是否大于速度阈值，以及使用者低头或转头的动作保持时间是否超出预设时间也可以改由报警模块14进行判定，这时可选地，所述报警模块包括：第一判断子模块，用于判断交通工具的对地速度是否大于速度阈值；第二判断子模块，用于判断使用者低头或转头的动作保持时间是否超出预设时间；提示子模块，用于在交通工具的对地速度大于速度阈值，且使用者低头或转头的动作保持时间超出预设时间时，发出提醒使用者的警告提示。由哪一模块实现判断功能，可以在具体实施时由本领域技术人员根据实际情况进行设计，本实施例不做具体限定。
本发明实施例提供的低头转头提醒装置，在交通工具的对地速度大于速度阈值，且使用者低头或转头的动作保持时间超出预设时间时，发出提醒使用者危险的警告提示，有利于避免交通事故的发生。
进一步地，该提醒装置还可以包括：电源模块，用于向速度传感器11、头部姿态监测模块12、识别模块13和报警模块14提供电力。该提醒装置设置电源模块，可以在充电后脱离充电设备使用，方便携带及使用。
为了本领域技术人员更好的理解本发明实施例提供的技术方案，下面通过具体的实施例对本发明提供的低头转头提醒装置进行详细说明。
如图2所示，本实施例还提供一种具有安全报警功能的骑行头盔，该种头盔上设置上述任一项所述的低头转头提醒装置。目前自行车运动，电动自行车广泛普及，在骑行过程中存在长时间低头、转头等安全隐患，本发明采用双轴陀螺仪检测低头和转头两个方向的旋转，对长时间这种动作进行报警。
MEMS也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的。MEMS陀螺仪芯片体积小，成本低，可以将安全报警系统内置于骑行头盔中，对骑行人的头部姿态进行监测，有利于避免安全事故的发生。
一种具体实施方式中，该种骑行头盔具体组成部分包括：姿态测量部分、识别部分、报警部分和头盔部分。如图2所示，姿态测量部分包括：2轴陀螺仪22(对应上述的头部姿态监测模块12)，参考图3所示，2轴陀螺仪可以测量x轴与y轴方向转动的角速度信息ωx和ωy，ωx代表头部向下、向上旋转时的角速度，ωy代表头部左右转动的角速度，Z轴为自行车运动的方向。更为具体地，该2轴陀螺仪可以选用ADI公司的ADXRS290。
速度传感器21可以测量Z轴的速度值，即测量自行车运动的速度；识别部分包括一识别模块23，识别模块23接受速度传感器21和2轴陀螺仪22的数据，并对数据进行处理，检测头部的角度变化及保持角度偏移的时间，识别到转头动作且动作持续时间过长导致存在安全隐患时发出报警的控制信号。报警部分包括一报警装置24，报警装置24获取报警的控制信号后，利用微型电机产生震动信号，提示佩戴者。头盔部分：头盔结构内嵌以上模块，并嵌入电源(如电池)，以提供系统的电能。
下面对上述头盔进行功能性说明，具体使用时：
步骤一、佩戴好头盔后，初始化安全使用的平衡状态参数；
步骤二、检测车速Vz数值；
步骤三、检测x轴角度θx数值，y轴角度θy数值；
步骤四、检测超出安全转动角度的时间t；
步骤五、处理Vz、θx、θy、t数据，判断是否报警；
步骤六、执行报警动作。
其中，判断是否报警时，需要预先设定报警阈值，设计思路如下：
报警条件：x轴方向超过θx’；时间保持为Tx；y轴方向超过θy’；时间保持为Ty；速度达到Vz’以上；
需要获取的原始数据：Vz，ωx，ωy；
需要计算得出的数据：θx(t)；θy(t)；Tx；Ty；θx(t)＝∫ωxdt，θy(t)＝∫ωydt；
当θx(t)大于θx’开始计时计算出时间Tx，当θy(t)大于θy’开始计时计算出时间Ty，更为具体的低头、仰头状态报警的流程图如图5所示，将在实施例二中详细叙述。
本实施例公开的具有安全报警功能的骑行头盔，可以对目前自行车、电动自行车在骑行过程中存在长时间低头转头等安全隐患进行报警，有利于避免交通事故的发生。
需要说明的是，除头盔外，本实施例的低头转头提醒装置还可以以其它任何形态存在，例如还可以是车载设备，本实施例不做限定。
进一步地，如图4所示，交通工具如汽车、摩托车等上还设置有自动启停系统26，可以对交通工具的速度进行控制，包括加速和减速、制动等。本实施例的低头转头提醒装置，其中的识别模块23同时还向自动启停系统26传递速度控制信号，在报警装置24发出告警的同时，自动启停系统26根据速度控制信号交通减缓工具的速度，甚至使其停止，待检测到使用者不再长时间保持低头或转头动作时，再逐渐恢复原来的速度，避免使用者因注意力不集中发生危险。
实施例二
本发明的实施例还提供一种上述低头转头提醒装置的控制方法，如图5所示，该方法包括：
S1、获取交通工具的对地速度Vz；
S2、判断获取的对地速度Vz是否大于速度阈值Vz’；
S3、如果对地速度Vz大于速度阈值Vz’，将动作持续参数n赋值为0(n＝0)，否则执行步骤S1；
S4、获取头部转动动作的角速度(ωx或ωy，下面以ωx为例)以及该次头部转动动作所用时间T；
S5、根据获取的头部转动动作的角速度ωx以及所用时间T，计算头部转动动作的角度θ；
S6、判断该次头部转动动作的角度θ是否大于角度阈值θ’，即是否θ>θ’；如果该次头部转动动作的角度大于角度阈值(θ>θ’)，执行步骤S7，否则执行步骤S4；
S7、将动作持续参数n的取值增加1；
S8、判断动作持续参数是否大于预设的持续阈值，即是否n>n’；如果动作持续参数n大于预设的持续阈值n’，说明头部保持低头或转头时间超过预设值，执行步骤S9，否则执行步骤S4；
S9、再次获取交通工具的对地速度并判断所述对地速度是否大于速度阈值；如果对地速度Vz大于速度阈值Vz’，执行步骤S10，发出提醒使用者的警告提示，否则执行步骤S1。
上述流程中以x轴方向转动的角速度ωx，即左右转头为例，实际上头部转动动作还可以包括：抬头及低头方向的转动，这时上述控制方法中的角速度为y轴方向转动的角速度ωy。另外，上述预设的持续阈值n’与头部转动动作的持续时间相关，一种可选的设置方式如下：获取从步骤S3执行至步骤S7所需时间T0；用预设的允许的动作持续时间(根据实验或经验值设定，也可以由用户调整)除以所需时间T0，并对结果取整数，得到所述预设的持续阈值n’。例如，若T0为0.5秒，预设的允许的动作持续时间为30秒，则预设的持续阈值n’为6。
本实施例提供一种低头转头提醒装置的控制方法，可以实现对头部转动动作(包括抬头、低头及左右转动)的监控，并对长时间的这种动作进行报警，有利于避免交通事故的发生，保证使用者的人身安全。
进一步地，步骤S1之前，还包括：初始化速度传感器、头部姿态监测模块和识别模块，避免已有数据的影响。
优选地，步骤S4中通过陀螺仪获取头部转动动作的角速度以及该次头部转动动作所用时间。
本发明实施例提供的其控制方法，在交通工具的对地速度大于速度阈值，且使用者低头或转头的动作保持时间超出预设时间时，由报警模块发出提醒使用者的警告提示，可以并对长时间的低头、转头动作进行报警，有利于避免交通事故的发生。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种低头转头提醒装置，设于交通工具上或佩戴于交通工具的使用者上，其特征在于，包括:
速度传感器，用于检测交通工具的对地速度；
头部姿态监测模块，用于监测使用者的头部姿态；
识别模块，用于接收所述头部姿态监测模块的信号，从中识别低头转头动作以及动作保持时间；
报警模块，用于在交通工具的对地速度大于速度阈值，且使用者低头或转头的动作保持时间超出预设时间时，发出提醒使用者的警告提示。
2.根据权利要求1所述的提醒装置，其特征在于，所述头部姿态监测模块为陀螺仪。
3.根据权利要求1所述的提醒装置，其特征在于，所述头部姿态监测模块包括罗盘。
4.根据权利要求1所述的提醒装置，其特征在于，所述速度传感器为激光测速器或雷达测速器。
5.根据权利要求1所述的提醒装置，其特征在于，所述识别模块为单片机。
6.根据权利要求1所述的提醒装置，其特征在于，还包括：
电源模块，用于向所述速度传感器、所述头部姿态监测模块、所述识别模块和所述报警模块提供电力。
7.一种头盔，其特征在于，设置有权利要求1-6任一项所述的低头转头提醒装置。
8.一种权利要求1-6任一项所述低头转头提醒装置的控制方法，其特征在于，包括：
S1、获取交通工具的对地速度；
S2、判断获取的所述对地速度是否大于速度阈值；
S3、如果所述对地速度大于速度阈值，将动作持续参数赋值为0，否则执行步骤S1；
S4、获取头部转动动作的角速度以及该次头部转动动作所用时间；
S5、根据获取的所述头部转动动作的角速度以及所用时间，计算头部转动动作的角度；
S6、判断该次头部转动动作的角度是否大于角度阈值；如果该次头部转动动作的角度大于角度阈值，执行S7步骤，否则执行步骤S4；
S7、将所述动作持续参数的取值增加1；
S8、判断所述动作持续参数是否大于预设的持续阈值；如果所述动作持续参数大于预设的持续阈值，执行步骤S9，否则执行步骤S4；
S9、再次获取交通工具的对地速度并判断所述对地速度是否大于速度阈值；如果所述对地速度大于速度阈值，行步骤S10，否则步骤S1。
S10、发出提醒使用者的警告提示。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述头部转动动作包括：抬头、低头以及头部左右方向的转动。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述预设的持续阈值通过下述方式设置：
获取从步骤S3执行至步骤S7所需时间T0；
用预设的动作持续时间除以所需时间T0，并对结果取整数，得到所述预设的持续阈值。
11.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，步骤S1之前，还包括：
初始化速度传感器、头部姿态监测模块和识别模块。
12.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，步骤S4中通过陀螺仪获取头部转动动作的角速度以及该次头部转动动作所用时间。
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