CN110371233A - 一种预防电动自行车危险驾驶的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种预防电动自行车危险驾驶的装置，包括危险超速检测部分、单手骑车使用手机检测部分和中央处理盒，所述危险超速检测部分用于检测电动自行车的车速信号，并将所述车速信号传输至所述中央处理盒；所述单手骑车使用手机检测部分用于检测电动自行车的离手信号，并将离手信号传输至所述中央处理盒；所述中央处理盒根据收到的车速信号和离手信号判断是否存在危险驾驶行为。本发明能有效的预防电动自行车危险驾驶，减轻当前因为电动自行车超速或者单手骑车使用手机造成的交通事故。
Description
技术领域
本发明涉及电动自行车交通行驶技术领域，特别是涉及一种预防电动自行车危险驾驶的装置。
背景技术
随着城市化快速发展，人们生活水平的提高，机动车以及非机动车人均持有量不断攀升，交通拥堵成为限制城市发展的重要因素。电动自行车作为一种轻便、高效、便宜的交通工具，近年来受到人们的广泛喜爱，电动自行车人均持有量爆炸性增长，特别是近两年外卖、快递行业迅猛发展，大量电动自行车投入使用。但是，随之也带来了巨大的危害，据统计，由于电动自行车的超速行驶、骑车使用手机等因素造成的交通事故约为每年交通事故的55％，这不仅阻碍城市正常发展，而且造成严重的人员伤亡，使得家庭遭受沉重打击。如今，由于电动自行车数量庞大，灵活性高，且不像汽车一样有规范的交通规章管理，尚还没有良好的政策和装置可以控制其造成的危害，设计一款可以简单、有效的控制电动自行车危险驾驶的装置成为人们的迫切需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种预防电动自行车危险驾驶的装置，能够预防电动自行车危险驾驶。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种预防电动自行车危险驾驶的装置，包括危险超速检测部分、单手骑车使用手机检测部分和中央处理盒，所述危险超速检测部分用于检测电动自行车的车速信号，并将所述车速信号传输至所述中央处理盒；所述单手骑车使用手机检测部分用于检测电动自行车的离手信号，并将离手信号传输至所述中央处理盒；所述中央处理盒根据收到的车速信号和离手信号判断是否存在危险驾驶行为。
所述危险超速检测部分包括固定在车轮上的第一蓝牙模块和霍尔传感器；所述霍尔传感器通过电动自行车车轮的转速得到脉冲信号，所述第一蓝牙模块将得到的脉冲信号上传到所述中央处理盒。
所述单手骑车使用手机检测部分包括设置在非油门握把内的皮肤检测传感器和第二蓝牙模块；所述皮肤检测传感器用于检测骑手的离手信号；所述第二蓝牙模块将检测到的信号上传到所述中央处理盒。
所述中央处理盒内包括蓝牙接收模块、信号处理模块、定位模块和微处理器，所述蓝牙接收模块用于接收危险超速检测部分传输的车速信号和离手信号；所述信号处理模块用于对收到的车速信号进行预处理；所述定位模块用于检测电动自行车的位置信息；所述微处理器用于对预处理后的车速信号进行解析得到电动自行车的实际车速，并根据实际车速和位置信息判断电动自行车是否超速；所述微处理器还用于根据离手信号判断是否在骑车时使用手机。
所述信号处理模块包括依次相连的滤波整形电路和光电隔直电路。
所述微处理器包括分类单元和比较单元，所述分类单元采用支持向量机，根据位置信息确定当前路况的最高限速；所述比较单元将分类单元得到的最高限速与所述实际车速进行比较，如果实际车速超过所述最高限速，则判定电动自行车超速。
所述微处理器还包括算法单元，所述算法单元根据离手信号的时间判断是否存在单手骑车行为，如果离手信号的时间超过设定的阈值时，则判定骑车时使用手机。
所述中央处理盒表面还设有危险警报灯和蜂鸣器，当存在危险驾驶行为时，所述中央处理盒发出指令控制危险警报灯和蜂鸣器工作提醒骑手安全行驶。
所述中央处理盒内部设有微型电机，所述微型电机通过电动自行车的车轮外设有刹车线与车轮上的刹车片相连，当存在危险驾驶行为时，所述中央处理盒发出指令控制微型电机转动，带动刹车片压缩使电动自行车减速。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明对当前电动自行车行驶过程中有无危险超速和单手骑车使用手机行为实时监控，以此减少因为电动自行车危险驾驶造成的交通事故。在行驶过程中，非油门握把内的皮肤检测传感器检测骑手是否存在单手骑车使用手机的行为，第二蓝牙模块把数据传输到微型处理器，微型处理器通过内部的算法单元进行判决。霍尔传感器根据车轮的转动产生脉冲信号，脉冲信号经过第一蓝牙模块传输到中央处理盒内部，由中央处理盒内部的蓝牙接收模块接收并将其输入到滤波整形电路和光电隔直电路处理，处理后的脉冲信号传输到微型处理器中计算出电动自行车实际速度，GPS模块实时更新电动自行车位置，微型处理器内部的分类单元根据实时位置判定电动自行车的最高限速为高中低的某一档，由比较单元判定当前车速是否超过最高限速，如果超过限速，则触发危险警报灯和蜂鸣器工作，并且控制微型电机转动使刹车片压缩，实现对电动自行车的强制减速。本发明能有效的预防电动自行车危险驾驶，减轻当前因为电动自行车超速或者单手骑车使用手机造成的交通事故。
附图说明
图1为本发明提供的一种预防电动自行车危险驾驶装置的结构示意图；
图2为本发明提供的中央处理盒的剖面图；
图3为本发明提供的一种预防电动自行车危险驾驶装置的系统组成图；
图中：电动自行车躯壳1、中央处理盒2、螺母3、刹车线4、刹车片5、第一蓝牙模块6、霍尔传感器7、皮肤检测传感器8、第二蓝牙模块9、危险警报灯10、蜂鸣器11、GPS模块12、微型处理器13、分类单元14、比较单元15、算法单元16、盒盖17、电源18、蓝牙接收模块19、滤波整形电路20、光电隔直电路21、微型电机22。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种预防电动自行车危险驾驶的装置，包括危险超速检测部分、单手骑车使用手机检测部分和中央处理盒，所述危险超速检测部分用于检测电动自行车的车速信号，并将所述车速信号传输至所述中央处理盒；所述单手骑车使用手机检测部分用于检测电动自行车的离手信号，并将离手信号传输至所述中央处理盒；所述中央处理盒根据收到的车速信号和离手信号判断是否存在危险驾驶行为。
如图1所示，其包括：电动自行车躯壳1、中央处理盒2、螺母3、刹车线4、刹车片5、第一蓝牙模块6、霍尔传感器7、皮肤检测传感器8、第二蓝牙模块9。所述刹车线4和刹车片5相连并通向中央处理盒2内部，霍尔传感器7采用型号为A3144的霍尔元件为核心，该霍尔元件体积小，安装灵活，价格合理。霍尔传感器7和第一蓝牙模块6构成危险超速检测部分。霍尔传感器7根据车轮转速得到代表车速的脉冲信号，通过第一蓝牙模块6传输到中央处理盒2内部。皮肤检测传感器8和第二蓝牙模块9构成单手骑车使用手机检测部分，其内置于电动自行车非油门握把内部，皮肤检测传感器8用于检测在骑行过程中，骑手是否有单手骑车使用手机的危险行为，使用的皮肤检测传感器型号是LST1006，当检测到骑手是手部握住电动自行车握把时，输出为高电平工作，对于传统的红外线传感器，骑手可以通过物体遮挡作弊，对于压力传感器，骑手可以通过物体施加压力于握把上作弊，而皮肤检测传感器可以准确的检测出在行驶过程中是否是骑手手部握住握把，有效的防止骑手有作弊行为。第二蓝牙模块9把皮肤检测传感器8检测到的数据上传。
如图2所示，中央处理盒包括：危险警报灯10、蜂鸣器11、GPS模块12、微型处理器13、分类单元14、比较单元15、算法单元16、盒盖17、电源18、蓝牙接收模块19、滤波整形电路20、光电隔直电路21、微型电机22。所述危险警报灯10和蜂鸣器11设置于中央处理盒表面，用于提醒骑手正处于危险驾驶中。电源18为整个模块提供工作电压。蓝牙接收模块19接收霍尔传感器7测得的脉冲信号和皮肤传感器8检测的感应信号，其中霍尔传感器7测得的脉冲信号还输入至滤波整形电路20和光电隔直电路21进行预处理，使得输出的脉冲信号能够更加稳定、准确，提高电路的安全性。微型电机22和刹车线4和刹车片5相连，当有超速或者单手骑车使用手机行为时，微型处理器13下达指令到微型电机，微型电机22通过转动使得刹车片5压缩，达到强制减速的目的。微型处理器13内设有算法单元16，当第二蓝牙模块9上传数据到微型处理器13时，算法单元16根据合理的算法校验做出判决是否需要触发危险警报灯10和蜂鸣器11工作，其中算法核心思想是：当检测到骑手单手骑车使用手机时，如果3秒内骑手纠正自己错误变为双手骑车，则危险警报灯10和蜂鸣器11不工作；如果5秒内持续单手骑车使用手机，则危险警报灯10和蜂鸣器11工作，同时触发微型电机22转动，强制减速。微型处理器13内设有分类单元14，分类单元14根据不同的路况规定最高限速为高中低3档，在学校、小区等人群密集地区最高限速为低档，速度为5公里每小时，不超过10公里每小时；在常规非机动车道最高限速为15公里每小时，不超过20公里每小时；在人群稀疏，马路宽阔的路段最高限速为20公里每小时，不超过25公里每小时。分类单元14使用的是机器学习的经典算法SVM支持向量机，首先通过收集大量定位区域的数据集对SVM模型进行训练，得到最优化的分类模型，当GPS模块12实时上传电动自行车的定位信息时，经过分类单元14可以精确地分类电动自行车所在区域，规定此时电动自行车的最高限速为高中低的某一档。
支持向量机算法是机器学习中求分类问题的经典算法，SVM算法的目标是找到一条超平面，它要离所有的样本点都尽可能的远，这样的超平面就是最优超平面。SVM算法的关键问题就是找到距离支持向量最远的决策边界。
在二维情况下，ax+by＝C1和ax+by＝C2两条平行线的距离公式为：
可以推出H1和H2两个超平面的间隔为2/||w||，即现在的目的是要最大化这个间隔。等价于最小化||w||，为了之后的求导和计算方便，进一步等价于最小化，即
假设超平面能将样本正确分类，则可令：
两个式子综合一下有：
yi(wTxi+b)≥1
这就是目标函数的约束条件。现在关键问题就变成了一个最优化问题：
yi[(wxi)+b]-1≥0,(i＝1,2....n)
对于上述的最优化问题先需要构造拉格朗日函数：
分别对w和b求导得到：
然后再代入拉格朗日函数后得到原问题的对偶问题：
其中：
现在已经完成了对关键问题的建模过程。
经过分类单元14知道此时电动自行车的最高限速后，微型处理器13内部设有比较单元15，比较单元15把通过霍尔传感器得到的实际车速和此时的最高限速做对比，当实际车速高于最高限速时，微型处理器13控制危险警报灯10和蜂鸣器11工作，同时下达指令给微型电机22使其转动带动刹车片5压缩，强制减速。
本发明一种预防电动自行车危险驾驶装置的系统组成图如图3所示：
在电动自行车行驶过程中，皮肤检测传感器8检测骑手是否有单手骑车使用手机的危险行为，第二蓝牙模块9将数据信息上传到微型处理器13中，微型处理器13内设有算法单元16，算法单元16合理判决是否需要触发危险警报灯10和蜂鸣器11工作。霍尔传感器7根据车轮转动得到脉冲信号经过第一蓝牙模块6上传到中央处理盒内部蓝牙接收模块19，蓝牙接收模块19将脉冲信号输入到滤波整形电路20和光电隔直电路21处理得到更加稳定、准确的信号，由微型处理器13计算得到电动自行车的实际速度。微型处理器13内部的分类单元14根据支持向量机对定位模型进行训练，将区域的最高限速分为高中低3类，GPS模块12实时上传电动自行车的定位信息到微型处理器13，分类单元14根据GPS模块12上传的定位信息，判决此时电动自行车的最该限速为高中低的某一档。此时，微型处理器13内部的比较单元15比较电动自行车的实际速度和最高限速，当实际速度大于最高限速时，微型处理器13控制危险警报灯10和蜂鸣器11工作提醒骑手正在危险驾驶，同时下达指令给微型电机22使其转动带动刹车片5压缩，强制电动自行车减速到安全速度。
不难发现，本发明能有效的预防电动自行车危险驾驶，减轻当前因为电动自行车超速或者单手骑车使用手机造成的交通事故。
Claims (9)
1.一种预防电动自行车危险驾驶的装置，其特征在于，包括危险超速检测部分、单手骑车使用手机检测部分和中央处理盒，所述危险超速检测部分用于检测电动自行车的车速信号，并将所述车速信号传输至所述中央处理盒；所述单手骑车使用手机检测部分用于检测电动自行车的离手信号，并将离手信号传输至所述中央处理盒；所述中央处理盒根据收到的车速信号和离手信号判断是否存在危险驾驶行为。
2.根据权利要求1所述的预防电动自行车危险驾驶的装置，其特征在于，所述危险超速检测部分包括固定在车轮上的第一蓝牙模块和霍尔传感器；所述霍尔传感器通过电动自行车车轮的转速得到脉冲信号，所述第一蓝牙模块将得到的脉冲信号上传到所述中央处理盒。
3.根据权利要求1所述的预防电动自行车危险驾驶的装置，其特征在于，所述单手骑车使用手机检测部分包括设置在非油门握把内的皮肤检测传感器和第二蓝牙模块；所述皮肤检测传感器用于检测骑手的离手信号；所述第二蓝牙模块将检测到的信号上传到所述中央处理盒。
4.根据权利要求1所述的预防电动自行车危险驾驶的装置，其特征在于，所述中央处理盒内包括蓝牙接收模块、信号处理模块、定位模块和微处理器，所述蓝牙接收模块用于接收危险超速检测部分传输的车速信号和离手信号；所述信号处理模块用于对收到的车速信号进行预处理；所述定位模块用于检测电动自行车的位置信息；所述微处理器用于对预处理后的车速信号进行解析得到电动自行车的实际车速，并根据实际车速和位置信息判断电动自行车是否超速；所述微处理器还用于根据离手信号判断是否在骑车时使用手机。
5.根据权利要求4所述的预防电动自行车危险驾驶的装置，其特征在于，所述信号处理模块包括依次相连的滤波整形电路和光电隔直电路。
6.根据权利要求4所述的预防电动自行车危险驾驶的装置，其特征在于，所述微处理器包括分类单元和比较单元，所述分类单元采用支持向量机，根据位置信息确定当前路况的最高限速；所述比较单元将分类单元得到的最高限速与所述实际车速进行比较，如果实际车速超过所述最高限速，则判定电动自行车超速。
7.根据权利要求4所述的预防电动自行车危险驾驶的装置，其特征在于，所述微处理器还包括算法单元，所述算法单元根据离手信号的时间判断是否存在单手骑车行为，如果离手信号的时间超过设定的阈值时，则判定骑车时使用手机。
8.根据权利要求1所述的预防电动自行车危险驾驶的装置，其特征在于，所述中央处理盒表面还设有危险警报灯和蜂鸣器，当存在危险驾驶行为时，所述中央处理盒发出指令控制危险警报灯和蜂鸣器工作提醒骑手安全行驶。
9.根据权利要求1所述的预防电动自行车危险驾驶的装置，其特征在于，所述中央处理盒内部设有微型电机，所述微型电机通过刹车线与车轮上的刹车片相连，当存在危险驾驶行为时，所述中央处理盒发出指令控制微型电机转动，带动刹车片压缩使电动自行车减速。
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