CN108053689A - 一种避免车辆碰撞弱势交通参与者的安全预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避免车辆碰撞弱势交通参与者的安全预警方法，并将射频识别（RFID）、GPS定位和无线通信等技术应用到交通安全领域。本方法包括：A.射频标签模块、B.射频识别模块、C.路口微控制器、D.无线发送模块、E.无线接收模块、F.车载微控制器、G.安全提醒模块、H.智能防控模块。实现过程如下：(1)在交叉口的人行横道识别带有特定射频标签的行人转入步骤(2)；(2)识别到的行人信息被发送给进口道一定距离内的车辆转入步骤(3)；(3)车载系统接收到信息后提醒驾驶员做出避让操作转入步骤(4)；(4)车载系统针对车辆不同的行驶状态做出不同的反应，若车辆已减速，则无需干预，若车辆未减速，则进行行驶干预。本方法可以弥补驾驶员视觉上的不足，特别对夜间及不良天气状况下的交通安全具有重要意义。

Description

一种避免车辆碰撞弱势交通参与者的安全预警方法

技术领域：

本发明属于交通安全领域，涉及一种避免车辆碰撞弱势交通参与者的安全预警方法。

背景技术：

随着中国城市化水平提高，人车矛盾更加突出，而弱势交通参与者在穿过道路时，速度较慢，回避车辆需要更长的反应时间和行动时间。其中，儿童在穿过道路时，还具有很大的不确定性，可能会突然停住，也可能突然跑到道路中间。该方法中的弱势交通参与者包括老人、幼儿园儿童和未上学儿童、小学生、孕妇、残疾人等。夜间及雨、雪、雾等特殊不良天气条件，道路交叉口附近的障碍物都会对驾驶员的视线产生很大的干扰。因此，弱势交通参与者过街，特别是在不良天气条件下过街时会存在较大的交通安全隐患，而解决这些交通安全隐患变得越来越重要。

目前，射频识别（RFID）技术、GPS定位技术和AM载波技术已发展成熟，且应用广泛。其中，国外已有将RFID射频标签嵌入到中小学生校服的报道，校门口的射频读写器对学生带有的射频标签进行识别读写，用以确认该学生是否上学以及是否逃课，但目前国内外并没有将射频识别（RFID）技术应用到交叉口用以研究弱势交通参与者过街行为的案例，本发明专利正是填补了这一空白。

发明内容：

本发明专利提供了一种避免车辆碰撞弱势交通参与者的交通安全预警方法，减少了交通隐患，提高了城市道路交通安全水平。为达到上述效果，本发明包括以下步骤：

（1）步骤1：对弱势交通参与者发放个人RFID标签，标签中含有唯一的ID号和弱势交通参与者类型信息，转入步骤2；

（2）步骤2：携带RFID身份标签的弱势交通参与者进入人行横道RFID识别区（检测位置和角度根据实际情况而定），RFID读写器识别到RFID标签，读写器指示灯闪烁（代表识别到了相关射频标签信息），然后该读写器将标签信息和自己的地址信息传输给路口微控制器（MCU），转入步骤3；

（3）步骤3：路口微控制器（MCU）通过射频标签信息统计出识别区内各种弱势交通参与者的类别和人数，记录和分析射频读写器的地址信息，对上述信息进行存储，并传输到无线发送模块，转入步骤4；

（4）步骤4：无线发送模块将接收到的信息经过调制后以AM载波形式发送给交叉口进口道一定距离内的车辆，转入步骤5；

（5）步骤5：车辆发动时，该系统车载部分默认为开启状态，转入步骤6；

（6）无线接收模块自动与强度最强的信号进行匹配，并接收此信号，转入步骤7；

（7）步骤7：车载微控制器（MCU）对信号进行解析，得到弱势交通参与者的类别和人数信息、射频读写器的地址信息，并根据射频读写器地址，结合车辆GPS定位，计算弱势交通参与者（事实上是射频读写器）相对于车辆的距离和具体位置，转入步骤8；

（8）步骤8：安全提醒模块对驾驶员进行灯光和语音提醒，语音提醒内容包括弱势交通参与者的类别（老人、儿童等）、数量和与车辆的相对位置信息，且提醒驾驶员减速慢行并转入步骤9；

（9）步骤9：智能防控模块使用传感器检测车辆行驶状态变化，若车辆制动系统开始工作（即驾驶员踩下制动踏板），则本次预警结束，若制动系统未工作，则转入步骤10；

（10）步骤10：车载微控制器（MCU）结合车辆GPS信息，多次计算弱势交通参与者（事实上是射频读写器）相对于车辆的距离和位置。当上述距离小于设定距离而驾驶员未采取制动操作时，智能防控模块进行车速干预状态，执行自动制动，直到将车速降到之前预设好的安全车速（行驶车速由安装的速度与加速度传感器测得）或者检测到车辆制动系统开始工作（即驾驶员踩下刹车踏板），本次预警结束；

（11）若系统车载部分没有开启或者出现故障，系统车载部分会提醒驾驶员相关设备未开启或者出现故障；

所述无线通信收发装置分别安装于道路交叉口处和车辆上，以用于发送和接收交叉口弱势交通参与者过街信号并进行灯光和语音提醒，且将信息传送至所述相关模块。

弱势交通参与者需要对射频标签定期检查，相关部门需要对射频识别模块和无线发送模块定期检查，驾驶员需要对系统车载部分定期检查，以确保系统各个模块运行状况良好，系统安全可靠。

技术特征

在本发明专利的技术方案中，还具有以下技术特征：考虑到信息安全和个人隐私问题，标签上只标注行人属于哪一类弱势交通参与者，而不含有具体的个人信息；发送给车辆的行人信息只包含弱势交通参与者的类别和数量，不包含标签上关于弱势交通参与者的具体ID信息；RFID标签以手环等形式呈现，每个标签有唯一的ID且对所有信息进行加密处理，使用者实名认证后可以对标签进行挂失和补办。

在本发明专利的技术方案中，还具有以下技术特征：路口的射频读写器根据实际情况安装在原有人行横道信号灯或者路灯的灯柱上，必要时需建立新的设施，只要达到可以完全检测到斑马线的边缘处即可。

在本发明专利的技术方案中，还具有以下技术特征：根据城市道路车辆较高车速计算驾驶员从感知、判断、开始制动到制动完成的时间及对应的制动距离，以此为依据设定无线信号发射和接收距离。

在本发明专利的技术方案中，还具有以下技术特征：根据车辆制动公式：

并综合考虑车辆速度、道路纵坡度、不良天气、轮胎与路面之间的附着系数等信息计算制动距离，以此为依据设定智能防控模块的工作距离。

在本发明专利的技术方案中，还具有以下技术特征：交叉口附近的射频读写器将识别到的弱势交通参与者信息通过安装在道路上方或者侧方的信号发射器以特定频率的AM载波信号发送给进口道的车辆，并通过控制其信号强度和发射角度使工作区域以外的车辆几乎检测不到信号，避免造成不必要的干扰。

在本发明专利的技术方案中，还具有以下技术特征：每个射频读写器都有自己的地址信息，安全提醒模块可以根据接收到的信号解析出射频读写器地址，与车辆GPS定位相结合，确定弱势交通参与者与车辆的相对位置，从而告知驾驶员弱势交通参与者相对于车辆的具体位置。

在本发明专利的技术方案中，还具有以下技术特征：车辆的接收端设置为只接收路口发射的有关于本方法中信息的特定频率的电磁波，并且将强度最强的信号确定为所需信号。此外，将本系统车载部分接入车辆导航系统，开启安全提醒模块和智能防控模块。

在本发明专利的技术方案中，还具有以下技术特征：RFID射频读写器的标签拥有扫描速度快、体积小、防水、抗污性强、可重复使用、耐用、安全性高、成本低等优点，而且可穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质。

在本发明专利的技术方案中，还具有以下技术特征：当弱势交通参与者搭乘私家车或者公交车时，金属车体对RFID标签读写有很强的屏蔽作用，车辆运动速度较快，所以对本方法的应用不会产生干扰，在标签识别的时候将此类信号干扰予以去除。

由于采用上述技术方案，本发明专利的有益效果是：

能够自动采集过街行人中弱势交通参与者的信息并发送给道路上的车辆，通过提醒驾驶员或者系统制动达到车辆减速慢行的目的。本方法可以弥补驾驶员视觉上的不足，对夜间及雨、雾等不良天气状况下行人安全和行车安全具有重要意义。该方法还可用于改善城市弱势交通参与者的安全过街问题，以期望减少交通事故的发生，具有广阔的应用前景且易于推广，也为以后的智慧城市建设和交通物联网建设奠定技术基础。

附图说明：

图1系统总体结构示意图

图2系统工作流程图

图3 系统工作示意图

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明的较佳实施例进行详细的描述与说明。

图1给出了系统总体结构示意图。整个系统包含：A.射频标签模块、B.射频识别模块、C. 路口微控制器（MCU）、D. 无线发送模块、E.无线接收模块、F.车载微控制器（MCU）、G.安全提醒模块、H.智能防控模块。

其中，系统路口部分包含：A.射频标签模块、B.射频识别模块、C. 路口微控制器（MCU）、D. 无线发送模块。系统车载部分包含：E.无线接收模块、F.车载微控制器（MCU）、G.安全提醒模块、H.智能防控模块。各模块可以实现如下功能：

A.射频标签模块由弱势交通参与者佩戴，每个标签拥有唯一的ID，且含有对应的行人类别信息。

B.射频识别模块能够识别相关的RFID标签，并将识别到的行人信息和地址信息传输到路口微控制器（MCU）。

C.路口微控制器（MCU）处理上述信息后得到弱势交通参与者的类别和数量信息以及射频识别器的地址信息，并将这些信息传输到无线发送模块。

D.无线发送模块将弱势交通参与者的信息和射频识别器的地址信息通过无线AM载波信号发送给相关交叉口进口道50m内正在运行的车辆。

E.无线接收模块将信号强度最强的信号确定为所需信号并予以接收。

F.车载微控制器（MCU）对接收到的信号进行解析，获得弱势交通参与者的类别和数量信息以及射频识别器的地址信息，并根据射频识别器的地址信息，结合车辆GPS定位，计算出射频识别器和车辆的相对位置，进而确定弱势交通参与者与车辆的相对位置（在左前方还是右前方）。

G.安全提醒模块对驾驶员进行灯光和语音提醒，语音提醒内容包括弱势交通参与者的类别（老人、儿童等）、数量和与车辆的相对位置，且提醒驾驶员减速慢行。

H.智能防控模块包含制动传感器、速度与加速度传感器，该模块可以在未感应到驾驶员的制动操作情况下，对车辆进行制动干预，直至车速降低到系统预设的安全车速，预警结束。

下面结合图2和图3对本发明专利进行进一步说明，弱势交通参与者过街安全预警系统的工作过程为：

（1）步骤1：对弱势交通参与者发放个人RFID标签，标签中含有唯一的ID号和弱势交通参与者类型信息，转入步骤2；

（2）步骤2：携带RFID身份标签的弱势交通参与者进入人行横道RFID识别区（检测位置和角度根据实际情况而定），RFID读写器识别到RFID标签，读写器指示灯闪烁（代表识别到了相关射频标签信息），然后该读写器将标签信息和自己的地址信息传输给路口微控制器（MCU），转入步骤3；

（3）步骤3：路口微控制器（MCU）通过射频标签信息统计出识别区内各种弱势交通参与者的类别和人数，记录和分析射频读写器的地址信息，对上述信息进行存储，并传输到无线发送模块，转入步骤4；

（4）步骤4：无线发送模块将接收到的信息经过调制后以AM载波形式发送给交叉口进口道50米以内的车辆，转入步骤5；

（5）步骤5：车辆发动时，该系统车载部分默认为开启状态，转入步骤6；

（6）无线接收模块自动与强度最强的信号进行匹配，并接收此信号，转入步骤7；

（7）步骤7：车载微控制器（MCU）对信号进行解析，得到弱势交通参与者的类别和人数信息、射频读写器的地址信息，并根据射频读写器地址，结合车辆GPS定位，计算弱势交通参与者（事实上是射频读写器）相对于车辆的距离和位置（行人在车辆左前方还是右前方），转入步骤8；

（8）步骤8：安全提醒模块对驾驶员进行灯光和语音提醒，语音提醒内容包括弱势交通参与者的类别（老人、儿童等）、数量和与车辆的相对位置，且提醒驾驶员减速慢行并转入步骤9；

（9）步骤9：智能防控模块使用传感器检测车辆行驶状态变化，若车辆制动系统开始工作（即驾驶员踩下刹车踏板），则结束本次预警，若没有，转入步骤10。

（10）步骤10：车载微控制器（MCU）结合车辆GPS多次计算弱势交通参与者相对于车辆的距离和位置。当上述距离小于25m而驾驶员又没有进行制动操作时，智能防控模块进行车速干预，执行自动制动，直到将车速降到之前预设好的安全车速（行驶车速由速度与加速度传感器测得）或者检测到车辆制动系统开始工作（即驾驶员踩下刹车踏板），本次预警结束。

（11）若系统车载部分没有开启或者出现故障，系统车载部分会提醒驾驶员相关设备未开启或者出现故障。

所述无线通信收发装置分别安装于交叉口处和车辆上，以用于发送和接收交叉口弱势交通参与者过街信号并进行灯光和语音提醒，且将信息传送至所述相关模块。

弱势交通参与者需要对射频标签定期检查，相关部门需要对射频识别模块和无线发送模块定期检查，驾驶员需要对系统车载部分定期检查，以确保系统各个模块状况良好，系统安全可靠。

在本发明专利的技术方案中，所有安装设备位置上的改变和信号发射强度的改变以及RFID标签产品形式的改变都属于本发明专利保护的内容，并予以法律上的保护。

全文技术方案以及下面的附图说明里的所有描述是为了技术人员便于理解和应用本发明，熟悉相关领域的技术人员显然可以容易地根据实际情况对此做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述说明，本领域技术人员根据本发明的提示，在不脱离本发明范畴所做出的各种修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种避免车辆碰撞弱势交通参与者的安全预警方法（下文简称为方法），包括以下内容：

（1）方法中的弱势交通参与者包括老人、学龄前儿童、小学生、孕妇、残疾人等；

（2）方法中的系统包括：A.射频标签模块、B.射频识别模块、C. 路口微控制器（MCU）、D.无线发送模块、E.无线接收模块、F.车载微控制器（MCU）、G.安全提醒模块、H.智能防控模块，各模块可以实现如下功能：

A.射频标签模块由弱势交通参与者佩戴，每个标签有唯一的ID，且含有对应的行人类别信息；

B.射频识别模块能够识别相关的RFID标签，并将识别到的行人信息和自己的地址信息传输到路口微控制器（MCU）；

C. 路口微控制器（MCU）处理上述信息后得到弱势交通参与者的类别和数量信息以及射频识别器的地址信息，并将这些信息传输到无线发送模块；

D.无线发送模块将弱势交通参与者的信息和射频识别器的地址信息通过无线载波信号发送给相关交叉口进口道一定距离内的车辆；

E.无线接收模块将信号强度最强的信号确定为所需信号并予以接收；

F.车载微控制器（MCU）对接收到的信号进行解析，获得弱势交通参与者的类别和数量信息以及射频识别器的地址信息，并根据射频识别器的地址信息，结合车辆GPS定位，计算出射频识别器和车辆的相对位置，进而确定弱势交通参与者与车辆间的相对位置；

G.安全提醒模块对驾驶员进行灯光和语音提醒，语音提醒包括弱势交通参与者的类别（老人、儿童等）、数量、相对位置信息等，且提醒驾驶员减速慢行；

H.智能防控模块包含制动传感器、速度与加速度传感器，该模块可以在未感应到驾驶员采取制动措施时，对车辆进行制动，直至将车速降低到预设安全车速，本次预警结束；或检测到驾驶员已采取制动措施，本次预警结束；

（3）方法的步骤如下：

①当携带射频（RFID）标签的弱势交通参与者靠近交叉口的人行横道口，进入识别区，射频读写器识别到所有相关的RFID标签并转入步骤②；

②无线信号发送模块将读写器识别到的即将过街的弱势交通参与者信息用特定频率的无线信号经过AM载波调制后，发送给交叉口进口道一定距离内的车辆并转入步骤③；

③车辆接收端接收到信息后，安全提醒模块对驾驶员进行灯光和语音提醒，语音提醒内容包括弱势交通参与者类别（老人、儿童等）、数量和与车辆的相对位置，提醒驾驶员减速慢行并转入步骤④；

④智能防控模块检测车辆在接收提醒之后是否减速，若减速，则不进行干预，本次预警结束；若没有减速，则采取干预措施，自动执行制动措施并转入步骤⑤；

⑤当检测到车辆已减速至预设安全车速或驾驶员踏下制动踏板时，制动干预措施停止，本次预警结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：④和⑤中涉及的车辆安全提醒模块和智能防控模块若没有开启或者出现故障，则④和⑤中的自动制动工作无法完成，系统会提醒驾驶员相关设备未开启或者出现故障，此时只可以完成步骤③中的灯光和语音提醒，语音内容不包含行人类别、数量、相对位置信息，仅进行简单提醒。