CN107554468A - 一种多源信息融合车载儿童安全辅助系统 - Google Patents

一种多源信息融合车载儿童安全辅助系统 Download PDF

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胡锋
周孟然
闫鹏程
余俊峰
李蓓
程鑫
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Abstract

本发明公开了一种多源信息融合车载儿童安全辅助系统,包括车载电源管理终端、车载环境参数采集终端、车载执行终端和手机终端,所述车载电源管理终端包括汽车状态检测模块、电源切换模块、电源模块以及太阳能发电模块,所述车载环境参数采集终端包括红外摄像头模块、氧气浓度测量模块、二氧化碳浓度测量模块、温湿度测量模块以及GPS定位模块,所述车载执行终端包括空气调节模块、GSM通信模块以及报警模块,所述手机终端包括手机客户端。本发明对车内的实况图像、氧气浓度和二氧化碳浓度三参数综合测量判断车内是否有儿童被困更加安全可靠,通过车内的空调系统及时进行空气调节保障车内被困儿童的安全,使汽车更加安全可靠,有效地消除了安全隐患。

Description

一种多源信息融合车载儿童安全辅助系统
技术领域
本发明涉及车载儿童安全辅助系统领域,具体是一种多源信息融合车载儿童 安全辅助系统。
背景技术
随着汽车行业的迅速发展,汽车不断普及,现已成为越来越多家庭的标配 代步工具,但是也出现了一些儿童被困车内未被及时救出而酿成悲剧的案例。现 阶段的一些车载儿童安全辅助系统系统功能单一,只是单纯的通过短消息通方式 报警,而这种方式未必能得到及时的回应,有时候也会出现报警信息未能传递到 接收方,当环境温度较高或者汽车处于太阳下照射时,车内温度会迅速上升,儿 童长时间遗留在车内容易被闷死或者热死。因此现有的预防方式存在一定的安全 隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种多源信息融合车载儿童安全辅助系统,以解决现 有车载儿童安全辅助系统存在的不足,防止儿童被遗留在车内遭受伤害。
本发明实现发明目的采用如下技术方案:
一种多源信息融合车载儿童安全辅助系统,包括车载电源管理终端、车载 环境参数采集终端、车载执行终端和手机终端,所述车载电源管理终端包括汽车 状态检测模块、电源切换模块、电源模块以及太阳能发电模块,所述车载环境参 数采集终端包括红外摄像头模块、氧气浓度测量模块、二氧化碳浓度测量模块、 温湿度测量模块以及GPS定位模块,所述车载执行终端包括空气调节模块、GSM 通信模块以及报警模块,所述手机终端包括手机客户端。
所述车载电源管理终端用于系统电源的管理,实现不同状态下的电源选择, 包括汽车状态检测模块、电源切换模块、电源模块以及太阳能发电模块;
汽车状态检测模块用于检测汽车当前处于启动还是熄火状态,通过汽车当 前的状态选择系统的供电电源,若是汽车处于启动状态则使用汽车的电源作为系 统的供电电源,若是系统处于熄火状态则使用单独的电源模块作为系统的供电电 源;
电源切换模块用于实现系统供电电源的选择,汽车状态检测模块输出的数 据传输到FPGA数据处理模块,FPGA判别汽车的启动和熄火状态,随后发出相 应的信号通过电源切换模块选择最合适的供电电源;
电源模块用于在汽车处于熄火状态时给系统供电,保障系统的安全可靠运 行;
太阳能发电模块用于采集太阳能转化为电能给电源模块充电,充分利用太 阳能达到技能环保的目的。
所述车载环境参数采集终端用于车内环境参数的测量,实现汽车内的有效 监测,包括红外摄像头模块、氧气浓度测量模块、二氧化碳浓度测量模块、温湿 度测量模块以及GPS定位模块;
红外摄像头模块用于采集汽车内部的实况进而分析是否有儿童被困在车 内,为了减少FPGA的运算负荷,这里红外摄像头采取一定时间间隔将采集的图 像信号传送到FPGA进行图像处理和分析,FPGA将当前实时采集的图像和原始 汽车内部照片以及上一帧图片进行对比分析,若是发现和原始照片或是上一帧图 片几乎没有差别则FPGA默认车内没有小孩,若是发现和原始照片或是上一帧图 片有差别则FPGA将会具体分析有区别的区域判断是否有儿童,当FPGA分析 出有小孩的情况下,则会通过GSM短信模块以短信或者电话等形式通知持有手 机客户端的车主以便车主及时发现孩子被困在车内,同时若是车载环境参数采集 终端采集的其他环境参数出现对人体有威胁的情况,FPGA也会发出信号启动空 气调节模块进行室内空气成分以及温度等的调节;
氧气浓度测量模块用于测量汽车内部的氧气浓度,将采集得到的氧气检测 信号送入FPGA形成一段时间的氧气浓度曲线,若是氧气浓度出现突然的下降则 说明车内可能有小孩,此时红外摄像头模块将会重点对车内进行扫描检测是否有 小孩被困车内,当车内的氧气浓度低于17%时FPGA会发出信号启动空气调节 模块进行汽车内部的换气以保证车内的氧气含量同时GSM通信模块也会通过短 信和电话通知车主,当车内的氧气浓度低于12%时FPGA将通过报警模块进行 声光报警同时通过GSM通信模块向公安部门报警,汽车的位置将由GPS定位模 块采集并送入FPGA在拨打110的时候将会被公安部门所查询到以便于及时救出 被困儿童;
二氧化碳浓度测量模块用于采集汽车内部的二氧化碳浓度,将采集得到的 二氧化碳检测信号送入FPGA形成一段时间的二氧化碳浓度曲线,若是二氧化碳 浓度出现突然的上升则说明车内可能有小孩,此时红外摄像头模块将会重点对车 内进行扫描检测是否有小孩被困车内,通过红外摄像头、氧气浓度测量模块以及 二氧化碳浓度测量模块采集的数据综合分析车内是否有儿童被困使系统更加安 全可靠,当检测到汽车内二氧化碳浓度超标的时候,FPGA也会启动空气调节模 块进行空气调节;
温湿度测量模块用于测量汽车内的温度以及湿度,测量的湿度参数主要用 来进行温度的湿度补偿以提高测量精度,在红外摄像头、氧气浓度测量模块以及 二氧化碳浓度测量模块采集的数据综合分析车内确实有小孩的时候会实时监测 汽车内的温度,根据车内的温度选择是否需要启动空气调节模块,当车内的温度 低于五度或者高于三十五度时,FPGA发出控制信号启动空气调节模块及时调节 车内温度;
GPS定位模块用于采集汽车当前的位置,汽车内部环境在儿童被困车内期 间出现不适宜人生存的环境或是长时间被困车内无法搭救时,在GSM通信模块 报警报警同时,可以将汽车所处的位置也告知公安部门以便及时有效的救出被困 儿童。
所述车载执行终端用于车内发现儿童以及出现危险情况时采取相应的报警 和措施,包括空气调节模块、GSM通信模块以及报警模块;
空气调节模块用于进行车内空气的调节,保障当检测到车内有儿童时车内 拥有安全的氧气浓度和温度,使用汽车自带的空调系统作为该系统的空气调节模 块;
GSM通信模块用于车内出现儿童被困时及时告知车主,在出现危险情况时 可以拨打110报警以便及时救出被困儿童避免不幸发生;
报警模块用于声光报警提醒路人车内有被困小孩以便及时救出被困儿童, 报警模块由蜂鸣器报警电路、红色信号灯报警电路和显示电路,蜂鸣器报警电路 和红色信号灯报警电路进行声光报警提醒路人,显示电路用来显示车主的手机等 信息以便于及时联系车主。
所述手机终端用于接收汽车内部是否有小孩的报警信息,包括手机客户端, 通过车主的手机作为手机客户端,在汽车内有儿童被困的时候,车主可以在第一 时间接收到报警信息以便于及时救出被困儿童,保障被困儿童的生命安全。
本发明的有益效果:
本发明通过车载电源管理终端、车载环境参数采集终端、车载执行终端、 手机终端的系统结构设计,对车内的实况图像、氧气浓度和二氧化碳浓度三参数 的综合测量判断车内是否有儿童被困更加安全可靠,同时在出现危险情况可以通 过车内的空调系统及时进行空气的调节,可以防止因高温或低温和缺氧给儿童造 成不可避免的伤害,使得汽车更加安全可靠,同时消除了安全隐患。
附图说明
图1是本发明的系统结构框图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明做进一步解释说明。
如图1所示的一种多源信息融合车载儿童安全辅助系统,包括车载电源管 理终端、车载环境参数采集终端、车载执行终端和手机终端,所述车载电源管理 终端包括汽车状态检测模块、电源切换模块、电源模块以及太阳能发电模块,所 述车载环境参数采集终端包括红外摄像头模块、氧气浓度测量模块、二氧化碳浓 度测量模块、温湿度测量模块以及GPS定位模块,所述车载执行终端包括空气 调节模块、GSM通信模块以及报警模块,所述手机终端包括手机客户端。
所述车载电源管理终端用于系统电源的管理,实现不同状态下的电源选择, 包括汽车状态检测模块、电源切换模块、电源模块以及太阳能发电模块;
汽车状态检测模块用于检测汽车当前处于启动还是熄火状态,通过汽车当 前的状态选择系统的供电电源,若是汽车处于启动状态则使用汽车的电源作为系 统的供电电源,若是系统处于熄火状态则使用单独的电源模块作为系统的供电电 源;
电源切换模块用于实现系统供电电源的选择,汽车状态检测模块输出的数 据传输到FPGA数据处理模块,FPGA判别汽车的启动和熄火状态,随后发出相 应的信号通过电源切换模块选择最合适的供电电源;
电源模块用于在汽车处于熄火状态时给系统供电,保障系统的安全可靠运 行;
太阳能发电模块用于采集太阳能转化为电能给电源模块充电,充分利用太 阳能达到技能环保的目的。
所述车载环境参数采集终端用于车内环境参数的测量,实现汽车内的有效 监测,包括红外摄像头模块、氧气浓度测量模块、二氧化碳浓度测量模块、温湿 度测量模块以及GPS定位模块;
红外摄像头模块用于采集汽车内部的实况进而分析是否有儿童被困在车 内,为了减少FPGA的运算负荷,这里红外摄像头采取一定时间间隔将采集的图 像信号传送到FPGA进行图像处理和分析,FPGA将当前实时采集的图像和原始 汽车内部照片以及上一帧图片进行对比分析,若是发现和原始照片或是上一帧图 片几乎没有差别则FPGA默认车内没有小孩,若是发现和原始照片或是上一帧图 片有差别则FPGA将会具体分析有区别的区域判断是否有儿童,当FPGA分析 出有小孩的情况下,则会通过GSM短信模块以短信或者电话等形式通知持有手 机客户端的车主以便车主及时发现孩子被困在车内,同时若是车载环境参数采集 终端采集的其他环境参数出现对人体有威胁的情况,FPGA也会发出信号启动空 气调节模块进行室内空气成分以及温度等的调节;
氧气浓度测量模块用于测量汽车内部的氧气浓度,将采集得到的氧气检测 信号送入FPGA形成一段时间的氧气浓度曲线,若是氧气浓度出现突然的下降则 说明车内可能有小孩,此时红外摄像头模块将会重点对车内进行扫描检测是否有 小孩被困车内,当车内的氧气浓度低于17%时FPGA会发出信号启动空气调节 模块进行汽车内部的换气以保证车内的氧气含量同时GSM通信模块也会通过短 信和电话通知车主,当车内的氧气浓度低于12%时FPGA将通过报警模块进行 声光报警同时通过GSM通信模块向公安部门报警,汽车的位置将由GPS定位模 块采集并送入FPGA在拨打110的时候将会被公安部门所查询到以便于及时救出 被困儿童;
二氧化碳浓度测量模块用于采集汽车内部的二氧化碳浓度,将采集得到的 二氧化碳检测信号送入FPGA形成一段时间的二氧化碳浓度曲线,若是二氧化碳 浓度出现突然的上升则说明车内可能有小孩,此时红外摄像头模块将会重点对车 内进行扫描检测是否有小孩被困车内,通过红外摄像头、氧气浓度测量模块以及 二氧化碳浓度测量模块采集的数据综合分析车内是否有儿童被困使系统更加安 全可靠,当检测到汽车内二氧化碳浓度超标的时候,FPGA也会启动空气调节模 块进行空气调节;
温湿度测量模块用于测量汽车内的温度以及湿度,测量的湿度参数主要用 来进行温度的湿度补偿以提高测量精度,在红外摄像头、氧气浓度测量模块以及 二氧化碳浓度测量模块采集的数据综合分析车内确实有小孩的时候会实时监测 汽车内的温度,根据车内的温度选择是否需要启动空气调节模块,当车内的温度 低于五度或者高于三十五度时,FPGA发出控制信号启动空气调节模块及时调节 车内温度;
GPS定位模块用于采集汽车当前的位置,汽车内部环境在儿童被困车内期 间出现不适宜人生存的环境或是长时间被困车内无法搭救时,在GSM通信模块 报警报警同时,可以将汽车所处的位置也告知公安部门以便及时有效的救出被困 儿童。
所述车载执行终端用于车内发现儿童以及出现危险情况时采取相应的报警 和措施,包括空气调节模块、GSM通信模块以及报警模块;
空气调节模块用于进行车内空气的调节,保障当检测到车内有儿童时车内 拥有安全的氧气浓度和温度,使用汽车自带的空调系统作为该系统的空气调节模 块;
GSM通信模块用于车内出现儿童被困时及时告知车主,在出现危险情况时 可以拨打110报警以便及时救出被困儿童避免不幸发生;
报警模块用于声光报警提醒路人车内有被困小孩以便及时救出被困儿童, 报警模块由蜂鸣器报警电路、红色信号灯报警电路和显示电路,蜂鸣器报警电路 和红色信号灯报警电路进行声光报警提醒路人,显示电路用来显示车主的手机等 信息以便于及时联系车主。
所述手机终端用于接收汽车内部是否有小孩的报警信息,包括手机客户端, 通过车主的手机作为手机客户端,在汽车内有儿童被困的时候,车主可以在第一 时间接收到报警信息以便于及时救出被困儿童,保障被困儿童的生命安全。
本发明通过车载电源管理终端、车载环境参数采集终端、车载执行终端、 手机终端的系统结构设计,对车内的实况图像、氧气浓度和二氧化碳浓度三参数 的综合测量判断车内是否有儿童被困更加安全可靠,同时在出现危险情况可以通 过车内的空调系统及时进行空气的调节,可以防止因高温或低温和缺氧给儿童造 成不可避免的伤害,使得汽车更加安全可靠,同时消除了安全隐患。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而 且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发 明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性 的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要 求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的 任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方 式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领 域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组 合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种多源信息融合车载儿童安全辅助系统,其特征在于:包括车载电源管理终端、车载环境参数采集终端、车载执行终端和手机终端,所述车载电源管理终端包括汽车状态检测模块、电源切换模块、电源模块以及太阳能发电模块,所述车载环境参数采集终端包括红外摄像头模块、氧气浓度测量模块、二氧化碳浓度测量模块、温湿度测量模块以及GPS定位模块,所述车载执行终端包括空气调节模块、GSM通信模块以及报警模块,所述手机终端包括手机客户端。
2.根据权利要求1所述的一种多源信息融合车载儿童安全辅助系统,其特征在于:所述车载电源管理终端用于系统电源的管理,实现不同状态下的电源选择,包括汽车状态检测模块、电源切换模块、电源模块以及太阳能发电模块;
汽车状态检测模块用于检测汽车当前处于启动还是熄火状态,通过汽车当前的状态选择系统的供电电源,若是汽车处于启动状态则使用汽车的电源作为系统的供电电源,若是系统处于熄火状态则使用单独的电源模块作为系统的供电电源;
电源切换模块用于实现系统供电电源的选择,汽车状态检测模块输出的数据传输到FPGA数据处理模块,FPGA判别汽车的启动和熄火状态,随后发出相应的信号通过电源切换模块选择最合适的供电电源;
电源模块用于在汽车处于熄火状态时给系统供电,保障系统的安全可靠运行;
太阳能发电模块用于采集太阳能转化为电能给电源模块充电,充分利用太阳能达到技能环保的目的。
3.根据权利要求1所述的一种多源信息融合车载儿童安全辅助系统,其特征在于:所述车载环境参数采集终端用于车内环境参数的测量,实现汽车内的有效监测,包括红外摄像头模块、氧气浓度测量模块、二氧化碳浓度测量模块、温湿度测量模块以及GPS定位模块;
红外摄像头模块用于采集汽车内部的实况进而分析是否有儿童被困在车内,为了减少FPGA的运算负荷,这里红外摄像头采取一定时间间隔将采集的图像信号传送到FPGA进行图像处理和分析,FPGA将当前实时采集的图像和原始汽车内部照片以及上一帧图片进行对比分析,若是发现和原始照片或是上一帧图片几乎没有差别则FPGA默认车内没有小孩,若是发现和原始照片或是上一帧图片有差别则FPGA将会具体分析有区别的区域判断是否有儿童,当FPGA分析出有小孩的情况下,则会通过GSM短信模块以短信或者电话等形式通知持有手机客户端的车主以便车主及时发现孩子被困在车内,同时若是车载环境参数采集终端采集的其他环境参数出现对人体有威胁的情况,FPGA也会发出信号启动空气调节模块进行室内空气成分以及温度等的调节;
氧气浓度测量模块用于测量汽车内部的氧气浓度,将采集得到的氧气检测信号送入FPGA形成一段时间的氧气浓度曲线,若是氧气浓度出现突然的下降则说明车内可能有小孩,此时红外摄像头模块将会重点对车内进行扫描检测是否有小孩被困车内,当车内的氧气浓度低于17%时FPGA会发出信号启动空气调节模块进行汽车内部的换气以保证车内的氧气含量同时GSM通信模块也会通过短信和电话通知车主,当车内的氧气浓度低于12%时FPGA将通过报警模块进行声光报警同时通过GSM通信模块向公安部门报警,汽车的位置将由GPS定位模块采集并送入FPGA在拨打110的时候将会被公安部门所查询到以便于及时救出被困儿童;
二氧化碳浓度测量模块用于采集汽车内部的二氧化碳浓度,将采集得到的二氧化碳检测信号送入FPGA形成一段时间的二氧化碳浓度曲线,若是二氧化碳浓度出现突然的上升则说明车内可能有小孩,此时红外摄像头模块将会重点对车内进行扫描检测是否有小孩被困车内,通过红外摄像头、氧气浓度测量模块以及二氧化碳浓度测量模块采集的数据综合分析车内是否有儿童被困使系统更加安全可靠,当检测到汽车内二氧化碳浓度超标的时候,FPGA也会启动空气调节模块进行空气调节;
温湿度测量模块用于测量汽车内的温度以及湿度,测量的湿度参数主要用来进行温度的湿度补偿以提高测量精度,在红外摄像头、氧气浓度测量模块以及二氧化碳浓度测量模块采集的数据综合分析车内确实有小孩的时候会实时监测汽车内的温度,根据车内的温度选择是否需要启动空气调节模块,当车内的温度低于五度或者高于三十五度时,FPGA发出控制信号启动空气调节模块及时调节车内温度;
GPS定位模块用于采集汽车当前的位置,汽车内部环境在儿童被困车内期间出现不适宜人生存的环境或是长时间被困车内无法搭救时,在GSM通信模块报警报警同时,可以将汽车所处的位置也告知公安部门以便及时有效的救出被困儿童。
4.根据权利要求1所述的一种多源信息融合车载儿童安全辅助系统,其特征在于:所述车载执行终端用于车内发现儿童以及出现危险情况时采取相应的报警和措施,包括空气调节模块、GSM通信模块以及报警模块;
空气调节模块用于进行车内空气的调节,保障当检测到车内有儿童时车内拥有安全的氧气浓度和温度,使用汽车自带的空调系统作为该系统的空气调节模块;
GSM通信模块用于车内出现儿童被困时及时告知车主,在出现危险情况时可以拨打110报警以便及时救出被困儿童避免不幸发生;
报警模块用于声光报警提醒路人车内有被困小孩以便及时救出被困儿童,报警模块由蜂鸣器报警电路、红色信号灯报警电路和显示电路,蜂鸣器报警电路和红色信号灯报警电路进行声光报警提醒路人,显示电路用来显示车主的手机等信息以便于及时联系车主。
5.根据权利要求1所述的一种多源信息融合车载儿童安全辅助系统,其特征在于:所述手机终端用于接收汽车内部是否有小孩的报警信息,包括手机客户端,通过车主的手机作为手机客户端,在汽车内有儿童被困的时候,车主可以在第一时间接收到报警信息以便于及时救出被困儿童,保障被困儿童的生命安全。
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