CN106740460A - 基于fpga的公交车门开闭状态监测器 - Google Patents

基于fpga的公交车门开闭状态监测器 Download PDF

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王宗跃
郑翠玲
蔡国榕
吴云东
罗方芳
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    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q9/00—Arrangement or adaptation of signal devices not provided for in one of main groups B60Q1/00 - B60Q7/00, e.g. haptic signalling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05F—DEVICES FOR MOVING WINGS INTO OPEN OR CLOSED POSITION; CHECKS FOR WINGS; WING FITTINGS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, CONCERNED WITH THE FUNCTIONING OF THE WING
    • E05F15/00—Power-operated mechanisms for wings
    • E05F15/70—Power-operated mechanisms for wings with automatic actuation
    • E05F15/73—Power-operated mechanisms for wings with automatic actuation responsive to movement or presence of persons or objects
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Abstract

本发明公开了基于FPGA的公交车门开闭状态监测器，包括FPGA控制板、车内超声探测装置、车外超声探测装置、后门摄像头、司机台位显示器和声光报警器；其中：FPGA控制板包含运算装置，运算装置分别与车内超声探测装置、车外超声探测装置、后门摄像头、司机台位显示器、声光报警器、车门动作输出装置和车门开度感应装置通过数字信号线相连；当车内超声探测装置检测到后门近距离出现物体遮挡或车外出现物体快速逼近时，发送数字信号到FPGA控制板，当FPGA控制板接收到车门动作输出装置的关门信号，则自动禁止车门关闭，并指示声光报警器报警。本申请的监测器灵敏度高，方向性好，在较短距离内受到外界不良因素的影响小，危险情况误判、漏判的少。

Description

基于FPGA的公交车门开闭状态监测器
技术领域
本发明涉及公交状态监测技术领域，特别是涉及基于FPGA的公交车门开闭状态监视器。
背景技术
在目前的技术条件下，公交车靠站后，司机观察后门镜头，按压开门开关，车门随即打开供乘客下车；等乘客上下车结束时，司机再按压关门开关，车门关闭，公交车开走。这种凭司机人工观看后门镜头来决定打开或者关闭车门的运行方式存在以下问题：
1.有动作时间差，存在严重安全隐患。公交车开门后，不能实时监视和提醒右侧道路情况，导致乘客下车后被右后方车辆撞伤；公交车关门指令发出后，司机急于操控车辆，无暇顾及车内外乘客动作，导致乘客被夹持而受伤。
2.司机通过后视镜观察车门及其周围情况，存在视觉死区，而且观测时间短，主观性强。目前国内出现一些基于精巧机械的公交车门防夹人措施，但是灵敏度普遍不够，照样出现事故。
中国专利201410755079.9，公开了一种防撞防卡的公交车安全门系统，其包括公交车门系统、探测装置、监控装置、显示器、报警器和开关门按键；探测装置包括车门景摄像头和车门侧后景摄像头；车门景摄像头朝向车门扇关闭时的门缝处；车门侧后景摄像头朝向车门后侧方；监控装置包括控制器和监控模块；控制器为微处理器；公交车门系统、探测装置、显示器、报警器和开关门按键均通过电缆与监控装置的控制器相连接；监控模块置于控制器内，用于控制公交车门系统。其能监视公交车门场景，并能根据门外右后方来车及车门卡人等情形控制车门的开关，并能及时报警。其在理想状态下能解决乘客下车被撞、车门卡人、甚至卡人拖行的事故的发生，但是其基于摄像头和微处理器设计，应用于公交安全系统时，由于灵敏度低、计算速度慢，而且易受光照、遮挡、灰尘、雾等音速干扰而可靠性低，如采用微处理器运算结果直接控制车门开关动作，则有可能频繁发生误报、最终无法关门等情况，应用受到相当限制。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了采用超声探测作为计算公交车内后门站人和车外物体快速逼近的主要方法，灵敏度高，方向性好，在较短距离内受到外界不良因素的影响小，危险情况误判、漏判的少的公交车门开闭状态监测器。
本发明所采用的技术方案是：基于FPGA的公交车门开闭状态监测器，连接于公交车门系统内使用，公交车门系统，包括公交车门、车门动作输出装置和车门开度感应装置；车门动作输出装置和车门开度感应装置通过信号线与公交车门相连；
监测器包括FPGA控制板、车内超声探测装置、车外超声探测装置、后门摄像头、司机台位显示器和声光报警器；
其中：
FPGA控制板包含运算装置，运算装置分别与车内超声探测装置、车外超声探测装置、后门摄像头、司机台位显示器、声光报警器、车门动作输出装置和车门开度感应装置通过数字信号线相连；
车门动作输出装置的动作信号和车门开度感应装置的采集信号传输到FPGA控制板；
司机台位显示器，实时显示后门摄像头的图像；
当车内超声探测装置检测到后门近距离出现物体遮挡时，发送数字信号到FPGA控制板，当FPGA控制板接收到车门动作输出装置的关门信号，则自动禁止车门关闭，并指示声光报警器报警；
当车外超声探测装置检测到车外出现物体快速逼近时，发送数字信号到FPGA控制板，FPGA控制板接收到车门动作输出装置的开门信号，自动禁止车门打开，同时指示声光报警器报警。
进一步地，车内超声探测装置安装在车内后门正上方，其与车门的容许位置决定于开关门所需空间尺寸，超声发射方向为向下。
进一步地，车外超声探测装置安装在车外右后方。
进一步地，FPGA控制板上还连接有取消报警按钮，当出现声光报警器报警后，司机通过该按钮消除报警，然后继续进行开门或关门动作。
进一步地，车内超声探测装置和车外超声探测装置采用智能学习算法，该算法能结合后门摄像头的视频进行智能优化，不断改良运算参数，运算参数包括超声测距的门限值，以及不同距离及其变化趋势所对应的威胁等级。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的公交车门开闭状态监测器，采用超声探测作为计算公交车内后门站人和车外物体快速逼近的主要方法，灵敏度高，方向性好，在较短距离内受到外界不良因素的影响小；超声探测判决结果在FPGA控制板运算后，自动输出到车门动作输出装置，最大限度的降低了人工干预延迟，从而减少由此引起的人员伤害和交通事故；超声探测算法结合后门摄像头视频智能优化，不断改进运算参数，从而不断减少危险情况误判、漏判的可能性。
附图说明
图1为基于FPGA的公交车门开闭状态监测器在公交车门系统中的运用的原理框图；
其中：1-公交车门系统，2-公交车门，3-车门动作输出装置，4-车门开度感应装置，5-FPGA控制板，6-后门摄像头，7-车内超声探测装置，8-车外超声探测装置，9-司机台位显示器，10-声光报警器，11-取消报警按钮。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如图1所示，基于FPGA的公交车门开闭状态监测器，连接于公交车门系统1内使用，公交车门系统1，包括公交车门2、车门动作输出装置3和车门开度感应装置4；车门动作输出装置3和车门开度感应装置4通过信号线与公交车门相连；
监测器包括FPGA控制板5、车内超声探测装置7、车外超声探测装置8、后门摄像头6、司机台位显示器9和声光报警器10；
其中：FPGA控制板5包含运算装置51，运算装置51分别与车内超声探测装置、车外超声探测装置、后门摄像头、司机台位显示器、声光报警器、车门动作输出装置和车门开度感应装置通过数字信号线相连；车门动作输出装置3的动作信号和车门开度感应装置4的采集信号传输到FPGA控制板5；司机台位显示器9，实时显示后门摄像头的图像；当车内超声探测装置检测到后门近距离出现物体遮挡时，发送数字信号到FPGA控制板5，当FPGA控制板5接收到车门动作输出装置的关门信号，则自动禁止车门关闭，并指示声光报警器10报警；当车外超声探测装置8检测到车外出现物体快速逼近时，发送数字信号到FPGA控制板5，FPGA控制板接收到车门动作输出装置3的开门信号，自动禁止车门打开，同时指示声光报警器报警。
在上述实施例中，车内超声探测装置8安装在车内后门正上方，其与车门的容许位置决定于开关门所需空间尺寸，超声发射方向为向下。
在上述实施例中，车外超声探测装置7安装在车外右后方。
在上述实施例中，FPGA控制板5上还连接有取消报警按钮11，当出现声光报警器报警后，司机通过该按钮消除报警，然后继续进行开门或关门动作。
在上述实施例中，车内超声探测装置7和车外超声探测装置8采用智能学习算法，该算法能结合后门摄像头的视频进行智能优化，不断改良运算参数，所述运算参数包括超声测距的门限值，以及不同距离及其变化趋势所对应的威胁等级。
本申请中所谓超声探测算法的智能优化，指的是超声测距的门限值，以及不同距离及其变化趋势所对应的威胁等级。比如，后门超声探头与下方物体的距离一直不动，则可能此处不是人；距离在减小，可能人员上车；距离在增加，较大可能是人员下车或移动。至于究竟发生哪种情况，可以从后门摄像头视频经分析后得出所需结论，此结论的表述可以是“目标远离摄像头”、“目标接近摄像头”、“目标晃动”、“目标静止”等模糊表述，其中所包含的距离、尺寸、速度等数据都是不准确、不具体的，而FPGA控制板综合来自后门超声探测数据和摄像头视频分析结论，经长期汇总、统计、分析，智能得出后门超声探测数据的数据规律，从中逼近“目标远离摄像头”、“目标接近摄像头”、“目标晃动”、“目标静止”四种情况中的某个结论，以及相应的推论符合概率。“目标远离摄像头”、“目标接近摄像头”、“目标晃动”、“目标静止”四种情况具有不同的威胁等级，所述智能优化算法将最终建立从后门超声探测数据到威胁等级之间基于概率统计的换算模型。
在目前的技术条件下，可用的推论算法包括专家知识、遗传算法、模糊数学算法、进化算法、神经网络算法等。
如果此公交车一直拥挤，则超声探测参数需要智能的调整低一些；反之，距离参数调整高一些。或可通过对司机手工消除告警的行为进行统计分析，作为优化、调整参数的依据。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.基于FPGA的公交车门开闭状态监测器，连接于公交车门系统（1）内使用，公交车门系统（1），包括公交车门（2）、车门动作输出装置（3）和车门开度感应装置（4）；车门动作输出装置（3）和车门开度感应装置（4）通过信号线与公交车门相连；
其特征在于，所述监测器包括FPGA控制板（5）、车内超声探测装置（7）、车外超声探测装置（8）、后门摄像头（6）、司机台位显示器（9）和声光报警器（10）；
其中：
FPGA控制板（5）包含运算装置（51），运算装置（51）分别与车内超声探测装置、车外超声探测装置、后门摄像头、司机台位显示器、声光报警器、车门动作输出装置和车门开度感应装置通过数字信号线相连；
车门动作输出装置（3）的动作信号和车门开度感应装置（4）的采集信号传输到FPGA控制板（5）；
司机台位显示器（9），实时显示后门摄像头的图像；
当车内超声探测装置检测到后门近距离出现物体遮挡时，发送数字信号到FPGA控制板（5），当FPGA控制板（5）接收到车门动作输出装置的关门信号，则自动禁止车门关闭，并指示声光报警器（10）报警；
当车外超声探测装置（8）检测到车外出现物体快速逼近时，发送数字信号到FPGA控制板（5），FPGA控制板接收到车门动作输出装置（3）的开门信号，自动禁止车门打开，同时指示声光报警器报警。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA的公交车门开闭状态监测器，其特征在于，所述车内超声探测装置（8）安装在车内后门正上方，其与车门的容许位置决定于开关门所需空间尺寸，超声发射方向为向下。
3.根据权利要求1或2所述的基于FPGA的公交车门开闭状态监测器，其特征在于，所述车外超声探测装置（7）安装在车外右后方。
4.根据权利要求1所述的基于FPGA的公交车门开闭状态监测器，其特征在于，所述FPGA控制板（5）上还连接有取消报警按钮（11），当出现声光报警器报警后，司机通过该按钮消除报警，然后继续进行开门或关门动作。
5.根据权利要求1所述的基于FPGA的公交车门开闭状态监测器，其特征在于，所述车内超声探测装置（7）和车外超声探测装置（8）采用智能学习算法，该算法能结合后门摄像头的视频进行智能优化，不断改良运算参数，所述运算参数包括超声测距的门限值，以及不同距离及其变化趋势所对应的威胁等级。
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