CN109841038B - 一种交通预警机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交通预警机器人系统，包括：手机控制端和机器人移动平台；手机控制端包括配置模块和控制模块，配置模块实现对手机控制端以及服务器的各项配置；控制模块包括手机端发送模块和手机端接收模块；机器人移动平台包括核心处理模块，核心处理模块连接有视频采集模块、运动控制模块、预警控制模块、平台端发送模块和平台端接收模块；核心处理模块对视频采集模块采集到的图像进行处理，将从手机控制端接收到的指令传输到相应的模块；视频采集模块对路况信息进行采集，并传输到核心处理模块；运动控制模块控制机器人移动平台行走，运动控制模块接收核心处理模块转发的手机端控制指令，控制机器人移动平台行走；预警控制模块进行报警控制。

Description

一种交通预警机器人系统

技术领域

本发明属于交通安全领域，具体涉及一种交通预警机器人系统。

背景技术

我国正处在一个交通量增长非常快、事故多发的时期，车辆行驶里程、机动车、驾驶人数量及道路交通运营量都保持着迅猛增长的趋势，给人们生产生活带来便捷的同时，也带来不容忽视的安全隐患。据国家公路交通安全管理局统计，超过22％的道路交通事故是由恶劣天气以及道路状况不明引起的。

因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供设计一种交通预警机器人系统；以替代交通工作人员，应对上下班高峰期、夜晚路灯不明路段以及恶劣天气条件下由于视线不好所带来的交通安全隐患问题，是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术存在的缺陷，提供设计一种交通预警机器人系统，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：

一种交通预警机器人系统，其特征在于，包括：

手机控制端和机器人移动平台；所述的手机控制端包括配置模块和控制模块，

所述配置模块实现对手机控制端以及服务器的各项配置，在手机控制端与机器人移动平台之间建立通信；

所述的控制模块包括手机端发送模块和手机端接收模块；

所述的机器人移动平台包括核心处理模块，所述的核心处理模块连接有视频采集模块、运动控制模块、预警控制模块、平台端发送模块和平台端接收模块，

手机端发送模块与平台端接收模块之间进行无线通信，手机端接收模块与平台端发送模块之间进行无线通信；

所述的核心处理模块对视频采集模块采集到的图像进行处理，并将从手机控制端接收到的指令传输到相应的模块；

所述的视频采集模块对路况信息进行采集，并传输到核心处理模块；

所述的运动控制模块控制机器人移动平台行走，运动控制模块接收核心处理模块转发的手机端控制指令，控制机器人移动平台行走；

所述的预警控制模块进行报警控制。

作为优选，所述的核心处理模块还连接有数据存储模块，对本地音频、视频进行存储。

作为优选，所述的核心处理模块为树莓派；提高图像处理速度。

作为优选，所述的视频采集模块为红外一体化智能摄像机。

作为优选，所述的运动控制模块为STM32F103芯片控制器。

作为优选，所述的平台端发送模块通过无线网络连接到远程服务器；将采集到的路况信息实时上传。

作为优选，所述的预警控制模块包括预警器、LED点阵显示器以及扬声器；所述的预警器包括预警灯和报警灯，预警灯用于夜间工作照明、危情警示作用，报警灯使用的是旋转式声光报警灯，用于报警提示；

所述LED点阵显示器显示开关机信息、道路交通标志、危情信息发布等；

所述扬声器实现语音提示功能，提示信息内容与LED点阵显示器内容同步，提醒驾驶员在发生危情时，及时作出相应调整，以免发生危险。

作为优选，手机端发送模块与平台端接收模块之间的无线通信，以及手机端接收模块与平台端发送模块之间的无线通信，均采用以下通信方式：

S1：对最优节点进行定位，具体包括以下步骤：

S1.1：通过公式(1)计算出全部通信节点相对空间位置的偏离距离：

式中，全部空闲通信节点数量用pem表示，所有通信节点数目用q表示，pef＝pem-q×0.1；

S1.2：设置簇头通信节点的通信服务领域，公式如下：

式中，无线传输网络所覆盖的区域内簇头节点的服务簇头数量高于30用nufll表示；第k个簇头内所有的通信节点量用q_k表示；

S1.3：对区域内的数据节点进行分组；

S1.4：针对不同的组别分别计算通信节点比率；

S1.5：结合S1.4中的通信节点比率值确定最优通信节点；

S2：结合S1.4中的最优通信节点，建立加权组播数；并用Q(X)表示步骤S1.5中已经明确的最优通信节点数量，用x_k代表数据在各最优通信节点间的连通性，用h_p(v)代表通信终端的空间坐标，用x_p表示第p条数据支路，λ代表与之相对应的影响因子；

具体构建步骤如下：

S2.1：设置：

S2.2：对通信网络获取的最优通信节点进行筛选，设置当前最优通信节点能够用x_k进行描述，如果k＝0，则执行步骤S2.3，否则令X_h＝X_V；

S2.3：在整个通信网络中，搜索出所有的最优通信节点，如果n_t(x_k)＞0，则最优通信节点与邻域最优通信节点之间的关系表示为：

通信约束条件为：

S2.4：如果P(X_V)＜P(X)，则返回步骤S2.2进行计算，否则结束运算。

作为优选，所述数据存储模块采用以下步骤实现数据存储：

S1、构建数据库模型的步骤，具体包括：

S1.1、采用3×3网格拓扑结构构建数据存储的分布式网格模型，提取数据特征分布梯度图，得到数据库中数据存储的量化分布向量值分别为：

其中m为数据存储空间的嵌入维数；

S1.2、定义R1和R2为数据库存储分布空间的特征分布区域，在链路层中采集核心处理模块传送的数据特征序列，

根据数据特征序列设置向量量化编码书如下：

定义存储元的初始值为：

S1.3、在链路层，对核心处理模块发送的数据进行编码训练，获取信息流的向量模式如下：

x(t)＝(x₀(t)，x₁(t)，…，x_k-1(t))^T；

S1.4、依据交叉分布云存储数据结构，获取已经构建的数据库中各分类存储节点的距离如下：

其中ω_j＝(ω_0j，ω_1j，…，ω_k-1，j)^T为向量量化权重；

S1.5、得到量化特征编码数据输出：

其中，

S2、数据聚类处理的步骤，具体包括：

S2.1、在链路层中，对核心处理模块传输的数据做自适应特征匹配操作，依据统计特征分类算法，获取数据聚类中心；

S2.2、在链路层中，对核心处理模块传输的数据做分段融合模糊聚类处理，获取模糊隶属函数；

S2.3、压缩合并存储空间内的冗余存储数据，匹配检测链路层的动态输出数据，离散调度数据回归，分层融合核心处理模块传送的数据；实现数据存储的特征压缩。

本技术方案中，通过手机控制端向机器人移动平台发送行走指令，经核心处理模块接收并处理后，下发至运动控制模块，实现对机器人移动平台的运动控制。

本发明的有益效果在于，替代交通工作人员，应对上下班高峰期、夜晚路灯不明路段以及恶劣天气条件下由于视线不好所带来的交通安全隐患问题。同时针对道路上发生的紧急事件，实时侦测，及时发出预警信息。交通预警机器人设计有车轮，机器人可以到达特殊环境，继续工作，可以及时预警和发现危情，减少交通事故，保障人员安全此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1是本发明提供的一种交通预警机器人系统的控制原理图。

其中，1-手机控制端，2-机器人移动平台，1.1-配置模块，1.2-控制模块，1.21-手机端发送模块，1.22-手机端接收模块，2.1-核心处理模块，2.2-视频采集模块，2.3-运动控制模块，2.4-预警控制模块，2.5-平台端发送模块，2.6-平台端接收模块，2.7-数据存储模块，3-远程服务器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明进行详细阐述，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施方式。

如图1所示，本发明提供的一种交通预警机器人系统，包括：

手机控制端1和机器人移动平台2；所述的手机控制端1包括配置模块1.1和控制模块1.2，

所述配置模块1.1实现对手机控制端以及服务器的各项配置，在手机控制端与机器人移动平台之间建立通信；

所述的控制模块1.2包括手机端发送模块1.21和手机端接收模块1.22；

所述的机器人移动平台2包括核心处理模块2.1，所述的核心处理模块连接有视频采集模块2.2、运动控制模块2.3、预警控制模块2.4、平台端发送模块2.5和平台端接收模块2.6，

手机端发送模块1.21与平台端接收模块2.6之间进行无线通信，手机端接收模块与1.22平台端发送模块2.5之间进行无线通信；

所述的核心处理模块2.1对视频采集模块采集到的图像进行处理，并将从手机控制端接收到的指令传输到相应的模块；

所述的视频采集模块2.2对路况信息进行采集，并传输到核心处理模块；

所述的运动控制模块2.3控制机器人移动平台行走，运动控制模块接收核心处理模块转发的手机端控制指令，控制机器人移动平台行走；

所述的预警控制模块2.4进行报警控制。

作为优选，所述的核心处理模块还连接有数据存储模块2.7，对本地音频、视频进行存储。

本实施例中，所述的核心处理模块为树莓派；提高图像处理速度。

本实施例中，所述的视频采集模块为红外一体化智能摄像机。

本实施例中，所述的运动控制模块为STM32F103芯片控制器。

本实施例中，所述的平台端发送模块通过无线网络连接到远程服务器3；将采集到的路况信息实时上传。

本实施例中，所述的预警控制模块2.4包括预警器、LED点阵显示器以及扬声器；所述的预警器包括预警灯和报警灯，预警灯用于夜间工作照明、危情警示作用，报警灯使用的是旋转式声光报警灯，用于报警提示；

所述LED点阵显示器显示开关机信息、道路交通标志、危情信息发布等；

所述扬声器实现语音提示功能，提示信息内容与LED点阵显示器内容同步，提醒驾驶员在发生危情时，及时作出相应调整，以免发生危险。

本实施例中，手机端发送模块与平台端接收模块之间的无线通信，以及手机端接收模块与平台端发送模块之间的无线通信，均采用以下通信方式：

S1：对最优节点进行定位，具体包括以下步骤：

S1.1：通过公式(1)计算出全部通信节点相对空间位置的偏离距离：

式中，全部空闲通信节点数量用pem表示，所有通信节点数目用q表示，pef＝pem-q×0.1；

S1.2：设置簇头通信节点的通信服务领域，公式如下：

式中，无线传输网络所覆盖的区域内簇头节点的服务簇头数量高于30用nufll表示；第k个簇头内所有的通信节点量用q_k表示；

S1.3：对区域内的数据节点进行分组；

S1.4：针对不同的组别分别计算通信节点比率；

S1.5：结合S1.4中的通信节点比率值确定最优通信节点；

S2：结合S1.4中的最优通信节点，建立加权组播数；并用Q(X)表示步骤S1.5中已经明确的最优通信节点数量，用x_k代表数据在各最优通信节点间的连通性，用h_p(v)代表通信终端的空间坐标，用x_p表示第p条数据支路，λ代表与之相对应的影响因子；

具体构建步骤如下：

S2.1：设置：

S2.2：对通信网络获取的最优通信节点进行筛选，设置当前最优通信节点能够用x_k进行描述，如果k＝0，则执行步骤S2.3，否则令X_h＝X_V；

S2.3：在整个通信网络中，搜索出所有的最优通信节点，如果n_t(x_k)＞0，则最优通信节点与邻域最优通信节点之间的关系表示为：

通信约束条件为：

S2.4：如果P(X_V)＜P(X)，则返回步骤S2.2进行计算，否则结束运算。

本实施例中，所述数据存储模块采用以下步骤实现数据存储：

S1、构建数据库模型的步骤，具体包括：

S1.1、采用3×3网格拓扑结构构建数据存储的分布式网格模型，提取数据特征分布梯度图，得到数据库中数据存储的量化分布向量值分别为：

其中m为数据存储空间的嵌入维数；

S1.2、定义R1和R2为数据库存储分布空间的特征分布区域，在链路层中采集核心处理模块传送的数据特征序列，

根据数据特征序列设置向量量化编码书如下：

定义存储元的初始值为：

S1.3、在链路层，对核心处理模块发送的数据进行编码训练，获取信息流的向量模式如下：

x(t)＝(x₀(t)，x₁(t)，…，x_k-1(t))^T；

S1.4、依据交叉分布云存储数据结构，获取已经构建的数据库中各分类存储节点的距离如下：

其中ω_j＝(ω_0j，ω_1j，…，ω_k-1，j)^T为向量量化权重；

S1.5、得到量化特征编码数据输出：

其中，

S2、数据聚类处理的步骤，具体包括：

S2.1、在链路层中，对核心处理模块传输的数据做自适应特征匹配操作，依据统计特征分类算法，获取数据聚类中心；

S2.2、在链路层中，对核心处理模块传输的数据做分段融合模糊聚类处理，获取模糊隶属函数；

S2.3、压缩合并存储空间内的冗余存储数据，匹配检测链路层的动态输出数据，离散调度数据回归，分层融合核心处理模块传送的数据；实现数据存储的特征压缩。

以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种交通预警机器人系统，其特征在于，包括：

手机控制端和机器人移动平台；所述的手机控制端包括配置模块和控制模块，

所述配置模块实现对手机控制端以及服务器的各项配置，在手机控制端与机器人移动平台之间建立通信；

所述的控制模块包括手机端发送模块和手机端接收模块；

所述的机器人移动平台包括核心处理模块，所述的核心处理模块连接有视频采集模块、运动控制模块、预警控制模块、平台端发送模块和平台端接收模块，

手机端发送模块与平台端接收模块之间进行无线通信，手机端接收模块与平台端发送模块之间进行无线通信；

所述的核心处理模块对视频采集模块采集到的图像进行处理，并将从手机控制端接收到的指令传输到相应的模块；

所述的视频采集模块对路况信息进行采集，并传输到核心处理模块；

所述的控制机器人移动平台行走，运动控制模块接收核心处理模块转发的手机端控制指令，控制机器人移动平台行走；

所述的预警控制模块进行报警控制；

所述的核心处理模块还连接有数据存储模块；

所述的核心处理模块为树莓派；

所述的视频采集模块为红外一体化智能摄像机；

所述的运动控制模块为STM32F103芯片控制器；

所述的平台端发送模块通过无线网络连接到远程服务器；

所述的预警控制模块包括预警器、LED点阵显示器以及扬声器；所述的预警器包括预警灯和报警灯；

手机端发送模块与平台端接收模块之间的无线通信，以及手机端接收模块与平台端发送模块之间的无线通信，均采用以下通信方式：

S1：对最优节点进行定位，具体包括以下步骤：

S1.1：通过公式(1)计算出全部通信节点相对空间位置的偏离距离：

式中，全部空闲通信节点数量用pem表示，所有通信节点数目用q表示，pef＝pem-q×0.1；

S1.2：设置簇头通信节点的通信服务领域，公式如下：

式中，无线传输网络所覆盖的区域内簇头节点的服务簇头数量高于30用nufll表示；第k个簇头内所有的通信节点量用q_k表示；

S1.3：对区域内的数据节点进行分组；

S1.4：针对不同的组别分别计算通信节点比率；

S1.5：结合S1.4中的通信节点比率值确定最优通信节点；

S2：结合S1.4中的最优通信节点，建立加权组播数；并用Q(X)表示步骤S1.5中已经明确的最优通信节点数量，用x_k代表数据在各最优通信节点间的连通性，用h_p(v)代表通信终端的空间坐标，用x_p表示第p条数据支路，λ代表与之相对应的影响因子；

具体构建步骤如下：

S2.1：设置：

S2.2：对通信网络获取的最优通信节点进行筛选，设置当前最优通信节点能够用x_k进行描述，如果k＝0，则执行步骤S2.3，否则令X_h＝X_V；

S2.3：在整个通信网络中，搜索出所有的最优通信节点，如果n_t(x_k)＞0，则最优通信节点与邻域最优通信节点之间的关系表示为：

通信约束条件为：

S2.4：如果P(X_V)＜P(X)，则返回步骤S2.2进行计算，否则结束运算；

所述数据存储模块采用以下步骤实现数据存储：

S1、构建数据库模型的步骤，具体包括：

S1.1、采用3×3网格拓扑结构构建数据存储的分布式网格模型，提取数据特征分布梯度图，得到数据库中数据存储的量化分布向量值分别为：

其中m为数据存储空间的嵌入维数；

S1.2、定义R1和R2为数据库存储分布空间的特征分布区域，在链路层中采集核心处理模块传送的数据特征序列，

根据数据特征序列设置向量量化编码书如下：

定义存储元的初始值为：

S1.3、在链路层，对核心处理模块发送的数据进行编码训练，获取信息流的向量模式如下：

x(t)＝(x₀(t)，x₁(t)，…，x_k-1(t))^T；

S1.4、依据交叉分布云存储数据结构，获取已经构建的数据库中各分类存储节点的距离如下：

其中ω_j＝(ω_0j，ω_1j，…，ω_k-1，j)^T为向量量化权重；

S1.5、得到量化特征编码数据输出：

其中，

S2、数据聚类处理的步骤，具体包括：

S2.1、在链路层中，对核心处理模块传输的数据做自适应特征匹配操作，依据统计特征分类算法，获取数据聚类中心；

S2.2、在链路层中，对核心处理模块传输的数据做分段融合模糊聚类处理，获取模糊隶属函数；

S2.3、压缩合并存储空间内的冗余存储数据，匹配检测链路层的动态输出数据，离散调度数据回归，分层融合核心处理模块传送的数据；实现数据存储的特征压缩。

Images