CN109615931B - 一种预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警系统及方法 - Google Patents
一种预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警系统及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警系统及方法，通过车用毫米波雷达实时获取该校车左侧同向道路上的后方车辆数量、后方车辆速度及其与该校车的相对距离，通过车用GPS模块实时获取校车位置信息，通过儿童智能手表GPS模块获得学生位置信息，根据采集的这些信息判断是否有学生从停止的校车前方穿行，当有学生从校车前方穿行时左侧同向道路上的后方车辆是否构成潜在威胁，如果构成潜在威胁，则信息处理器发送预警信息给显示屏及报警器，及时通过显示屏及报警器向后方车辆驾驶员发出警告，并将危险信息发送给校方管理者。
Description
技术领域
本发明属于校车技术领域，尤其涉及一种防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警系统及方法。
背景技术
校车作为中小学一种普遍的交通工具，其安全问题一直备受关注，在汽车保有量不断增长的大环境下，校车停靠后学生从校车前方穿行导致与后车碰撞的问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警系统及方法，能够自动识别校车停靠的位置是否会对学生造成一定威胁，当在有来车且有学生从校车前方穿行时，对后方来车进行预警。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警系统，包括车用毫米波雷达、车用GPS模块、儿童智能手表GPS模块、信息处理器、显示屏和报警器；
车用毫米波雷达的信号输出端、车用GPS模块的信号输出端、儿童智能手表GPS模块的信号输出端分别与信息处理器的输入端相连，信息处理器的信号输出端分别与显示屏和报警器的输入端连接，同时，信息处理器的信号输出端还与校方管理者的通讯设备相连接；
车用毫米波雷达，用于实时获取该校车左侧同向道路上的后方车辆数量、后方车辆速度及其与该校车的相对距离，并发送给信息处理器；
车用GPS模块，用于实时获取校车位置信息并发送给信息处理器；
信息处理器，用于接收车用毫米波雷达和车用GPS模块发送的信息，并接收儿童智能手表GPS模块发送的位置信息，根据接收到的信息进行处理判断是否有学生从停止的校车前方穿行，当有学生从校车前方穿行时左侧同向道路上的后方车辆是否构成潜在威胁，如果构成潜在威胁，则信息处理器发送预警信息给显示屏及报警器，且信息处理器发送紧急信息至校方管理者的通讯设备；
显示屏，用于接收并显示信息处理器发送的预警信息；
报警器，用于接收信息处理器发送的预警信息并进行报警。
优选的，车用毫米波雷达安装在校车尾部保险杠左侧。
优选的，显示屏安装在校车尾部玻璃上端，报警器安装在校车尾部左侧上方。
优选的，信息处理器为微处理器、单片机或ARM处理器。
优选的，信息处理器带有4G模块。
进一步的，4G模块采用龙尚4G通信模块。
一种预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警方法，基于所述的系统，包括以下步骤：
步骤1，车用GPS模块实时获取校车位置信息并发送给所述的信息处理器，车用毫米波雷达实时获取该校车左侧同向道路上的后方车辆及其速度和与该校车的相对距离并发送给所述的信息处理器，儿童智能手表GPS模块实时获取学生位置信息并发送给所述的信息处理器；
步骤2，所述信息处理器根据所述的校车实时位置判断校车是否到达规定的停靠位置，当到达规定的停车位置时，信息处理器根据所述车用毫米波雷达采集到的左侧同向道路上的后方车辆数量初步判断该停靠位置对于学生而言是否存在危险，当初步判断校车停靠位置对学生而言危险时执行步骤3；
步骤3，信息处理器识别每个学生的实时GPS位置，当识别到学生下车后从校车前方穿行时，所述信息处理器根据左侧同向道路上的后方车辆的实时车速计算得到车辆的实时加速度，并计算在该实时加速度、实时速度及实时距离下左侧同向道路上的后方车辆到达校车尾部时的理论末速度，根据理论末速度判断对从校车前方穿行的学生是否存在危险；存在危险时向显示屏和报警器发送预警信号，通过4G模块将紧急信息发送给校方管理者的通讯设备，不存在危险时，向显示屏和报警器发送不预警信号。
优选的，步骤2中，具体方法为：信息处理器根据历史数据识别校车速度为0km/h的位置点，当校车每次到达一位置点时速度都为0，则判断该位置点为校车规定的停靠位置；当到达规定的停车位置时，检测到左侧同向道路上的后方车辆数量大于等于1时，则判断校车停靠的位置对于学生而言存在危险。
优选的，步骤3中，信息处理器识别学生下车后是否穿行方法为：当儿童智能手表GPS数量大于等于1，且儿童智能手表GPS位置出现在车头前方，并且位于以校车GPS位置为中心的半径2.5m的范围内，并与校车GPS的相对距离不断减小时，则判定出现学生从车辆前方穿行的情况。
优选的，步骤3中，所述信息处理器计算得到左侧同向道路上的后方车辆的实时加速度后，进行如下操作：
（1）根据实时加速度、实时速度、实时距离计算左侧同向道路上的后方车辆在到达校车尾部时的理论末速度：
其中，u理表示左侧同向道路上的后方车辆在到达校车尾部时的理论末速度，u为左侧同向道路上的后方车辆的实时速度，a为左侧同向道路上的后方车辆的实时加速度，x表示左侧同向道路上的后方车辆的实时距离；
（2）将计算得到的u理与0m/s进行比较，
若u理＞0m/s时，左侧同向道路上的后方车辆对于学生存在潜在威胁，则信息处理器向显示屏及语音报警器发出控制信号，所述控制信号为预警信号，并将该紧急信息通过4G模块发送给校方管理人员；
若u理≤0m/s时，左侧同向道路上的后方车辆对于学生不存在潜在威胁，则信息处理器向显示屏及语音报警器发出控制信号，所述控制信号为不预警信号。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过车用毫米波雷达实时获取该校车左侧同向道路上的后方车辆数量、后方车辆速度及其与该校车的相对距离，通过车用GPS模块实时获取校车位置信息，通过儿童智能手表GPS模块获得学生位置信息，根据采集的这些信息判断是否有学生从停止的校车前方穿行，当有学生从校车前方穿行时左侧同向道路上的后方车辆是否构成潜在威胁，如果构成潜在威胁，则信息处理器发送预警信息给显示屏及报警器，且信息处理器发送紧急信息至校方管理者的通讯设备；本发明可以准确判断出该校车停靠位置对于学生而言是否存在一定安全隐患，识别是否有学生从校车前方穿行，实时探测到校车左后方来车的行驶速度与相对距离，发现潜在危险，及时通过显示屏及报警器向后方车辆驾驶员发出警告，并将危险信息发送给校方管理者，紧急情况下后方车辆驾驶员紧急制动，以保证学生的安全，降低危险系数。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明的流程示意图。
图中，1为学生，2为校车，3为左侧同向道路上的后方车辆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参照图1，为本发明的预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警系统原理示意图，校车到达指定停靠位置后短时间内保持静止状态，若有学生从校车前方穿行，校车左后方有车辆不断靠近，车用毫米波雷达检测左侧同向道路上的后方车辆实时速度及与该校车的相对距离，并根据左侧同向道路上的后方车辆的实时速度计算出该左侧同向道路上的后方车辆的加速度，通过左侧同向道路上的后方车辆加速度、当前速度及相对距离，可以计算出来左侧同向道路上的后方车辆在到达校车尾部时的理论末速度，通过将理论末速度与0km/h比较，当理论末速度大于0km/h时，表示左侧同向道路上的后方车辆在校车尾部不足以安全制动，校车就会判断出该左侧同向道路上的后方车辆存在安全隐患，通过显示屏及报警器向左侧同向道路上的后方车辆发出预警信息，并通过4G模块将危险信息发送给校方管理人员。
目前，尽管校车的安全性不断提高，但大部分的安全措施都是提高校车的防撞性，很多乘坐校车的学生在校车停靠后从校车前门下车后，忽略后方来车的潜在危险，从车辆前方穿行，对于左侧同向道路上的后方车辆驾驶员来说，校车同样也阻挡了他们的视线，很容易使得穿行的学生与左侧同向道路上的后方车辆发生冲突，引起人员伤亡。
针对以上缺陷，本发明提出了一种预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警系统，包括车用毫米波雷达、车用GPS模块、儿童智能手表GPS模块、信息处理器、显示屏和报警器。信息处理器带有4G模块。
参照图2，所述车用毫米波雷达的信号输出端、所述车用GPS模块的信号输出端、所述儿童智能手表GPS模块的信号输出端分别与所述信息处理器三个输入端对应相连，所述信息处理器的信号输出端分别与所述显示屏和所述的报警器的控制端相连，同时，信息处理器的信号输出端还与校方管理者的通讯设备相连接。
所述车用毫米波雷达，用于实时获取该校车左侧同向道路上的后方车辆数量、后方车辆速度及其与该校车的相对距离，并发送给信息处理器。
所述车用GPS模块，用于实时获取校车位置信息并发送给信息处理器，儿童智能手表GPS模块用于实时获取学生位置信息并发送给信息处理器。
所述信息处理器，用于接收车用毫米波雷达、车用GPS模块和儿童智能手表GPS模块发送的信息，包括校车、学生的实时位置及左侧同向道路上的后方车辆位置和速度信息，根据接收到的信息进行处理判断是否有学生从校车前方穿行，当有学生从校车前方穿行时左侧同向道路上的后方车辆是否构成潜在威胁，如果构成潜在威胁，则信息处理器发送预警信息给所述LED4屏及报警器，且信息处理器通过4G模块将紧急信息发送至校方管理者。
所述LED显示屏，用于接收并显示信息处理器发送的预警信息。
所述报警器，用于接收信息处理器发送的预警信息并进行报警。
所述车用毫米波雷达安装在校车尾部保险杠左侧，所述车用GPS模块安装在校车前挡风玻璃中间位置，所述儿童智能手表GPS模块的儿童智能手表佩戴在学生左手或右手手腕处，所述信息处理器安装在校车内部，所述显示屏安装在校车尾部玻璃上端，所述报警器安装在校车尾部左侧上方。
所述车用毫米波雷达采用Delphi公司的ESR-毫米波雷达，但不限于该种型号的毫米波雷达。所述车用GPS模块采用校车出场自带本车GPS，安装在车辆前挡风玻璃中间位置。所述儿童智能手表采用任意一款内置GPS的智能手表。所述带有4G模块的信息处理器为微处理器、单片机或ARM处理器，4G模块采用龙尚4G通信模块。所述显示屏采用LED显示屏，为电子滚动显示屏。所述报警器采用语音报警器。所述校方管理者的通讯设备采用任意一款带有4G模块的智能手机。
参照图3，为本发明的预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警系统工作流程示意图。该预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警方法包括以下步骤：
步骤1，车用GPS模块实时获取校车位置信息并发送给所述的信息处理器，车用毫米波雷达实时获取该校车左侧同向道路上的后方车辆及其速度和与该校车的相对距离并发送给所述的信息处理器，儿童智能手表GPS模块实时获取学生位置信息并发送给所述的信息处理器；
步骤2，所述信息处理器根据所述的校车实时位置判断校车是否到达规定的停靠位置，当到达规定的停车位置时，信息处理器根据所述车用毫米波雷达采集到的左侧同向道路上的后方车辆数量判断该停靠位置对于学生而言是否相对危险；
步骤3，当初步判断校车停靠位置对学生而言相对危险时，信息处理器识别每个学生的实时GPS位置，当识别到学生下车后从校车前方穿行时，所述信息处理器根据左侧同向道路上的后方车辆的实时车速计算得到车辆的实时加速度，并计算在该实时加速度、实时速度及实时距离下左侧同向道路上的后方车辆到达校车尾部时的理论末速度，并将计算得到的理论末速度与0 m/s进行比较，并向显示屏和报警器发送控制信号，所述控制信号包括预警信号或不预警信号，同时通过4G模块将紧急信息发送给校方管理者的通讯设备。
在步骤2中，校车根据历史数据中识别到车辆速度为0km/h的位置点，当车辆每次到达该位置点时速度都为0，则判断该点为校车规定位置停靠点；当判断到校车后方来车数量≥1时，则判断校车停靠的位置对于学生而言相对危险。
在步骤3中，信息处理器识别学生下车后是否穿行时，当儿童智能手表GPS数量≥1，且儿童智能手表GPS位置出现在车头前方，并且位于以校车GPS位置为中心的半径2.5m的范围内，并与校车GPS的相对距离不断减小时，则判断学生离校车中心越来越近，出现学生从车辆前方穿行的情况。
在步骤3中，所述信息处理器计算得到左侧同向道路上的后方车辆的实时加速度后，进行如下操作：
（1）根据实时加速度、实时速度、实时距离计算左侧同向道路上的后方车辆在到达校车尾部时的理论末速度：
其中，u理表示左侧同向道路上的后方车辆在到达校车尾部时的理论末速度，u为左侧同向道路上的后方车辆的实时速度，a为左侧同向道路上的后方车辆的实时加速度，x表示左侧同向道路上的后方车辆的实时距离；
（2）将计算得到的左侧同向道路上的后方车辆u理与0m/s进行比较，
若u理＞0m/s时，左侧同向道路上的后方车辆对于学生存在潜在威胁，则信息处理器向显示屏及语音报警器发出控制信号，所述控制信号为预警信号，并将该紧急信息通过4G模块发送给校方管理人员；
若u理≤0m/s时，左侧同向道路上的后方车辆对于学生不存在潜在威胁，则信息处理器向显示屏及语音报警器发出控制信号，所述控制信号为不预警信号。
综上所述，本发明可以准确判断出该校车停靠位置对于学生而言是否存在一定安全隐患，识别是否有学生从校车前方穿行，实时探测到校车左后方来车的行驶速度与相对距离，发现潜在危险，及时通过LED显示屏及语音报警器向后方车辆驾驶员发出警告，并将危险信息发送给校方管理者，紧急情况下后方车辆驾驶员紧急制动，以保证学生的安全。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警方法，其特征在于，基于预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警系统，所述预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警系统包括车用毫米波雷达、车用GPS模块、儿童智能手表GPS模块、信息处理器、显示屏和报警器；
车用毫米波雷达的信号输出端、车用GPS模块的信号输出端、儿童智能手表GPS模块的信号输出端分别与信息处理器的输入端相连，信息处理器的信号输出端分别与显示屏和报警器的输入端连接，同时，信息处理器的信号输出端还与校方管理者的通讯设备相连接；
车用毫米波雷达，用于实时获取该校车左侧同向道路上的后方车辆数量、后方车辆速度及其与该校车的相对距离，并发送给信息处理器；
车用GPS模块，用于实时获取校车位置信息并发送给信息处理器；
信息处理器，用于接收车用毫米波雷达和车用GPS模块发送的信息，并接收儿童智能手表GPS模块发送的位置信息，根据接收到的信息进行处理判断是否有学生从停止的校车前方穿行，当有学生从校车前方穿行时左侧同向道路上的后方车辆是否构成潜在威胁，如果构成潜在威胁，则信息处理器发送预警信息给显示屏及报警器，且信息处理器发送紧急信息至校方管理者的通讯设备；
显示屏，用于接收并显示信息处理器发送的预警信息；
报警器，用于接收信息处理器发送的预警信息并进行报警；
所述方法包括以下步骤：
步骤1，车用GPS模块实时获取校车位置信息并发送给所述的信息处理器，车用毫米波雷达实时获取该校车左侧同向道路上的后方车辆及其速度和与该校车的相对距离并发送给所述的信息处理器，儿童智能手表GPS模块实时获取学生位置信息并发送给所述的信息处理器；
步骤2，所述信息处理器根据所述的校车实时位置判断校车是否到达规定的停靠位置，当到达规定的停车位置时，信息处理器根据所述车用毫米波雷达采集到的左侧同向道路上的后方车辆数量初步判断该停靠位置对于学生而言是否存在危险，当初步判断校车停靠位置对学生而言危险时执行步骤3；
步骤3，信息处理器识别每个学生的实时GPS位置，当识别到学生下车后从校车前方穿行时，所述信息处理器根据左侧同向道路上的后方车辆的实时车速计算得到车辆的实时加速度，并计算在该实时加速度、实时速度及实时距离下左侧同向道路上的后方车辆到达校车尾部时的理论末速度，根据理论末速度判断对从校车前方穿行的学生是否存在危险；存在危险时向显示屏和报警器发送预警信号，通过4G模块将紧急信息发送给校方管理者的通讯设备，不存在危险时，向显示屏和报警器发送不预警信号；
步骤2中，具体方法为：信息处理器根据历史数据识别校车速度为0km/h的位置点，当校车每次到达一位置点时速度都为0，则判断该位置点为校车规定的停靠位置；当到达规定的停车位置时，检测到左侧同向道路上的后方车辆数量大于等于1时，则判断校车停靠的位置对于学生而言存在危险；
步骤3中，信息处理器识别学生下车后是否穿行方法为：当儿童智能手表GPS数量大于等于1，且儿童智能手表GPS位置出现在车头前方，并且位于以校车GPS位置为中心的半径2.5m的范围内，并与校车GPS的相对距离不断减小时，则判定出现学生从车辆前方穿行的情况；
步骤3中，所述信息处理器计算得到左侧同向道路上的后方车辆的实时加速度后，进行如下操作：
（1）根据实时加速度、实时速度、实时距离计算左侧同向道路上的后方车辆在到达校车尾部时的理论末速度：
其中，u理表示左侧同向道路上的后方车辆在到达校车尾部时的理论末速度，u为左侧同向道路上的后方车辆的实时速度，a为左侧同向道路上的后方车辆的实时加速度，x表示左侧同向道路上的后方车辆的实时距离；
（2）将计算得到的u理与0m/s进行比较，
若u理＞0m/s时，左侧同向道路上的后方车辆对于学生存在潜在威胁，则信息处理器向显示屏及语音报警器发出控制信号，所述控制信号为预警信号，并将该紧急信息通过4G模块发送给校方管理人员；
若u理≤0m/s时，左侧同向道路上的后方车辆对于学生不存在潜在威胁，则信息处理器向显示屏及语音报警器发出控制信号，所述控制信号为不预警信号。
2.根据权利要求1所述的预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警方法，其特征在于，车用毫米波雷达安装在校车尾部保险杠左侧。
3.根据权利要求1所述的预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警方法，其特征在于，显示屏安装在校车尾部玻璃上端，报警器安装在校车尾部左侧上方。
4.根据权利要求1所述的预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警方法，其特征在于，信息处理器为微处理器、单片机或ARM处理器。
5.根据权利要求1所述的预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警方法，其特征在于，信息处理器带有4G模块。
6.根据权利要求5所述的预防学生从校车前方穿行后与后方来车碰撞的预警方法，其特征在于，4G模块采用龙尚4G通信模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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