CN111301316A - 一种智能公交车载终端系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及智能驾驶技术领域，具体涉及一种智能公交车载终端系统，包括5G通信模块、OBU模块、ADAS模块、若干个RSU模块、若干个摄像头、调度交互显示屏、控制主机和云服务器，若干个RSU模块设置在道路两侧监测道路车辆、行人以及交通设备状态，OBU模块与附近车辆的OBU模块及RSU模块连接，OBU模块获得附近车流量以及路侧交通设备状态，摄像头安装在公交车车体以及车内，分别获得公交车四周、车厢以及驾驶室的视频监控图像。本发明的实质性效果是：通过人脸识别防止代驾，通过OBU模块、ADAS模块以及RSU模块实现车道偏离提醒、辅助防碰撞和路口信息提前感知，大幅提高公交车的安全性。

Description

一种智能公交车载终端系统
技术领域
本发明涉及智能驾驶技术领域，具体涉及一种智能公交车载终端系统。
背景技术
随着计算机技术以及通信技术的发展，汽车智能控制以及智能驾驶应用研究随之快速展开。目前车载终端发展的主要限制是边缘计算能力、可靠性以及通信带宽。随之5G的发展以及物联网技术的普及，车载终端能够获得更多的与车辆控制有关的实时数据。由于边缘计算的发展，车载终端的算力也有所提升。基于5G通信的带宽，车载终端能够将实时图像等数据，上传到服务器，有服务器进行如图像识别处理等需要大量硬件资源的运算。使得汽车智能控制的技术取得了进一步的发展。但目前的智能驾车装置适用于私家车的辅助驾驶，仅能够进行动、静态目标识别跟踪，实现车道偏离提醒以及防碰撞。并没有适合公交车智能辅助驾驶和管控的智能车载终端。公交车需要行驶在拥挤的城市路段，频繁的启动停止，并且公交车周围有更多的人员，且需要监控连续工作的驾驶员的工作状态。
中国专利CN101959396A，公开日2011年1月26日，包括：装有智能芯片的主机(1)，所述的主机分别连接功放播放器(2)、TFT显示屏(3)和摄像头(4)，所述的主机通过无线通信电信号连接遥控器(5)。其用于支持公交车辆实时监控和实现公交营运信息化的车载电子设备。但其不能解决目前公交车智能辅助驾驶功能单一的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前的公交车智能辅助驾驶功能单一的技术问题。提出了一种功能丰富的更高安全性的智能公交车载终端系统。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种智能公交车载终端系统，包括5G通信模块、OBU模块、ADAS模块、若干个RSU模块、若干个摄像头、调度交互显示屏、控制主机和云服务器，若干个所述RSU模块设置在道路两侧，监测道路车辆、行人以及交通设备状态，所述5G通信模块与云服务器通信连接，所述OBU模块与附近车辆的OBU模块以及附近的RSU模块连接，所述OBU模块获得附近车流量以及路侧交通设备状态，若干个所述摄像头安装在公交车车体以及车内，分别获得公交车四周、车厢以及驾驶室的视频监控图像，所述5G通信模块、OBU模块、ADAS模块、若干个摄像头以及调度交互显示屏与控制主机连接，所述控制主机与公交车ECU连接。OBU(On board Unit)模块即车载单元。ADAS(AdvancedDriving Assistance System)模块为高级驾驶辅助系统，其功能为通过对车辆周围环境的监测，预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。RSU(Road Side Unit)模块，即路侧单元，可以提供如车辆高精度定位、高精度地图等服务，并能获得交通设备的状态或信息，如交通信号灯以及交通标志等。ECU(Electronic ControlUnit)电子控制单元，又称“行车电脑”，用于车辆的控制。
作为优选，所述RSU模块包括MEC模块、本地服务器、通信模块、若干个RSU单元、若干个激光模块和若干个网络摄像头，所述通信模块、若干个RSU单元、若干个激光模块和若干个网络摄像头均与MEC模块连接，所述MEC模块与本地服务器通过VPN局域网连接，所述RSU单元安装在交通设备上并监测交通设备状态，若干个所述激光模块设置在道路侧方，实时监测道路上车辆位置，所述若干个网络摄像头安装在道路侧方或上方，获得道路实时监控图像，所述MEC模块读取道路实时监控图像，进行图像分析获得道路车辆位置以及行人实时位置，所述通信模块与OBU模块以及云服务器通信连接。MEC(Mobile Edge Computing)模块，即移动边缘计算模块，用于提供算力。
作为优选，还包括DMS模块，所述DMS模块安装在公交车内，检测驾驶员的行为，所述DMS模块与控制主机连接。DMS模块指驾驶员行为检测模块，通过图像分析或动作分析，得出驾驶员当前姿态以及行为。
作为优选，所述ADAS模块的工作方法为：安装在公交车上的雷达或摄像头分析路况信息，在公交车行驶过程中实时识别车道线、斑马线以及静/动态物体；结合导航仪地图数据，进行系统的运算与分析，获得公交车位置、速度以及方向数据；进而获得公交车与车道线、斑马线以及静/动态物体的距离，根据人工设定的报警距离阈值及危险等级，实施提醒、减速或刹车操作。
作为优选，所述控制主机内运行有启动安全检测模块，所述启动安全检测模块执行以下步骤：当公交车的车门解锁时，通过公交车内的摄像头判断是否有人进入，若有人进入并在设定时间内进入驾驶座位，则获取驾驶座位上的人员面部图像信息，若无人进入或进入人员未在设定时间内进入驾驶座位，则发出报警；通过驾驶座位上的人员面部图像信息识别驾驶座位上人员的身份，并与当前班次驾驶员调度信息对比，若人员一致则进行车辆自检，反之，则发出报警；若车辆自检通过则允许启动公交车发动机，反之，则发出报警并显示异常信息。
作为优选，所述控制主机内运行有拥堵辅助驾驶模块，所述拥堵辅助驾驶模块维护有油门修正系数λ，其初值为1，所述拥堵辅助驾驶模块执行以下步骤：由控制主机获取公交车速度以及当前路段拥堵程度，所述当前路段拥堵程度由当前路段车流量以及设定时间段内车流平均速度确定，若车流量超过设定阈值且设定时间段内车流平均速度低于设定阈值，则判断当前路段拥堵，当前路段拥堵时，拥堵驾驶模式激活，当公交车的车速超过设定参考值时，拥堵驾驶模式关闭；当拥堵驾驶模式激活时，拥堵辅助驾驶模块实时读取公交车速度，当公交车速度低于设定第一阈值时，则更新油门修正系数λ的值，使其大于1，并通过控制主机发送给公交车ECU，公交车ECU将油门修正系数λ与油门踏板踩踏幅度的积作为最终油门踩踏幅度执行，当公交车速度高于设定第一阈值且低于设定第二阈值时，更新油门修正系数λ的值，使其小于1，当公交车速度高于设定第二阈值时，更新油门修正系数λ的值，使其大于1，第二阈值大于第一阈值。即使在城市道路中行驶，汽车仍然主要以一个较高的、较为平稳的速度区间内行驶，在该速度区间下驾驶员需长时间以较小幅度的踩下油门踏板，并在该较小幅度下，进行微小幅度的油门调整。长时间较大幅度踩下油门踏板会造成驾驶员疲劳和失去油门踏板位置感受，因而车辆的变速箱均设计成经常性的若干个车速下，油门踏板仅需要轻踩。即在长期使用习惯下，驾驶员对油门踏板小幅度踩踏时，具有最好的感受能力和控制能力，此时驾驶员能够最好的控制车速。而公交车及其他汽车由停止起步或者加速时，需要大幅度的踩下油门，此时驾驶员对油门踏板幅度难以有量化的感受，控制能力下降，仅能低频次、短暂的使用。在拥堵路段，公交车需要频繁的起步，导致驾驶员需要耗费更多精力控制油门踏板，并减慢了公交车的通行速度，因而此时适当加大油门轻踩状态下的敏感度，能够使驾驶员更准确、方便的控制车速，提高公交车行驶的安全性。
作为优选，所述油门修正系数λ共有5个取值，{1-ε,1-η,1,1+η,1+ε}，其中ε>η，当拥堵驾驶模式激活时，油门修正系数λ的取值空间为{1-η,1,1+η}，在拥堵驾驶模式激活状态下，油门踏板踩下幅度超过设定值的次数或累计时长达到设定阈值时，油门修正系数λ的取值空间为{1-ε,1,1+ε}。
作为优选，所述DMS模块通过对准驾驶室的摄像头，周期性将驾驶员实时图像与图像模板对比，获得当前驾驶员的行为，所述图像模板为驾驶员打电话、抽烟以及瞌睡时的图像。
本发明的实质性效果是：通过人脸识别防止代驾，通过OBU模块、ADAS模块以及RSU模块实现车道偏离提醒、辅助防碰撞和路口信息提前感知，大幅提高公交车的安全性；通过DMS模块在驾驶员瞌睡、使用手机或抽烟等行为时发出告警，进一步提高公交车的安全性；通过拥堵辅助驾驶模块提高公交车在拥堵路段行驶的安全性。
附图说明
图1为实施例一智能公交车载终端系统结构示意图。
图2为实施例一RSU模块结构示意图。
图3为实施例一启动安全检测模块执行步骤流程框图。
其中：100、云服务器，200、5G通信模块，300、RSU模块，301、通信模块，302、RSU单元，303、MEC模块，304、激光模块，305、网络摄像头，400、ADAS模块，500、控制主机，600、摄像头，700、OBU模块，800、调度交互显示屏。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
实施例一：
一种智能公交车载终端系统，如图1所示，本实施例包括5G通信模块200、OBU模块700、ADAS模块400、若干个RSU模块300、若干个摄像头600、调度交互显示屏800、控制主机500和云服务器100，若干个RSU模块300设置在道路两侧，监测道路车辆、行人以及交通设备状态，5G通信模块200与云服务器100通信连接，OBU模块700与附近车辆的OBU模块700以及附近的RSU模块300连接，OBU模块700获得附近车流量以及路侧交通设备状态，若干个摄像头600安装在公交车车体以及车内，分别获得公交车四周、车厢以及驾驶室的视频监控图像，5G通信模块200、OBU模块700、ADAS模块400、若干个摄像头600以及调度交互显示屏800与控制主机500连接，控制主机500与公交车ECU连接。OBU(On board Unit)模块即车载单元。ADAS(Advanced Driving Assistance System)模块为高级驾驶辅助系统，其功能为通过对车辆周围环境的监测，预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。RSU(Road Side Unit)模块，即路侧单元，可以提供如车辆高精度定位、高精度地图等服务，并能获得交通设备的状态或信息，如交通信号灯以及交通标志等。ECU(ElectronicControl Unit)电子控制单元，又称“行车电脑”，用于车辆的控制。
如图2所示，RSU模块300包括MEC模块303、本地服务器、通信模块301、若干个RSU单元302、若干个激光模块304和若干个网络摄像头600305，通信模块301、若干个RSU单元302、若干个激光模块304和若干个网络摄像头600305均与MEC模块303连接，MEC模块303与本地服务器通过VPN局域网连接，RSU单元302安装在交通设备上并监测交通设备状态，若干个激光模块304设置在道路侧方，实时监测道路上车辆位置，若干个网络摄像头600305安装在道路侧方或上方，获得道路实时监控图像，MEC模块303读取道路实时监控图像，进行图像分析获得道路车辆位置以及行人实时位置，通信模块301与OBU模块700以及云服务器100通信连接。MEC(Mobile Edge Computing)模块，即移动边缘计算模块，用于提供算力。
DMS模块安装在公交车内，检测驾驶员的行为，DMS模块与控制主机500连接。DMS模块指驾驶员行为检测模块，通过图像分析或动作分析，得出驾驶员当前姿态以及行为。DMS模块通过对准驾驶室的摄像头600，周期性将驾驶员实时图像与图像模板对比，获得当前驾驶员的行为，图像模板为驾驶员打电话、抽烟以及瞌睡时的图像。ADAS模块400的工作方法为：安装在公交车上的雷达或摄像头600分析路况信息，在公交车行驶过程中实时识别车道线、斑马线以及静/动态物体；结合导航仪地图数据，进行系统的运算与分析，获得公交车位置、速度以及方向数据；进而获得公交车与车道线、斑马线以及静/动态物体的距离，根据人工设定的报警距离阈值及危险等级，实施提醒、减速或刹车操作。
控制主机500内运行有启动安全检测模块，如图3所示，启动安全检测模块执行以下步骤：当公交车的车门解锁时，通过公交车内的摄像头600判断是否有人进入，若有人进入并在设定时间内进入驾驶座位，则获取驾驶座位上的人员面部图像信息，若无人进入或进入人员未在设定时间内进入驾驶座位，则发出报警；通过驾驶座位上的人员面部图像信息识别驾驶座位上人员的身份，并与当前班次驾驶员调度信息对比，若人员一致则进行车辆自检，反之，则发出报警；若车辆自检通过则允许启动公交车发动机，反之，则发出报警并显示异常信息。
控制主机500内运行有拥堵辅助驾驶模块，拥堵辅助驾驶模块维护有油门修正系数λ，其初值为1，拥堵辅助驾驶模块执行以下步骤：由控制主机500获取公交车速度以及当前路段拥堵程度，当前路段拥堵程度由当前路段车流量以及设定时间段内车流平均速度确定，若车流量超过设定阈值且设定时间段内车流平均速度低于设定阈值，则判断当前路段拥堵，当前路段拥堵时，拥堵驾驶模式激活，当公交车的车速超过设定参考值时，拥堵驾驶模式关闭；当拥堵驾驶模式激活时，拥堵辅助驾驶模块实时读取公交车速度，当公交车速度低于设定第一阈值时，则更新油门修正系数λ的值，使其大于1，并通过控制主机500发送给公交车ECU，公交车ECU将油门修正系数λ与油门踏板踩踏幅度的积作为最终油门踩踏幅度执行，当公交车速度高于设定第一阈值且低于设定第二阈值时，更新油门修正系数λ的值，使其小于1，当公交车速度高于设定第二阈值时，更新油门修正系数λ的值，使其大于1，第二阈值大于第一阈值。即使在城市道路中行驶，汽车仍然主要以一个较高的、较为平稳的速度区间内行驶，在该速度区间下驾驶员需长时间以较小幅度的踩下油门踏板，并在该较小幅度下，进行微小幅度的油门调整。长时间较大幅度踩下油门踏板会造成驾驶员疲劳和失去油门踏板位置感受，因而车辆的变速箱均设计成经常性的若干个车速下，油门踏板仅需要轻踩。即在长期使用习惯下，驾驶员对油门踏板小幅度踩踏时，具有最好的感受能力和控制能力，此时驾驶员能够最好的控制车速。而公交车及其他汽车由停止起步或者加速时，需要大幅度的踩下油门，此时驾驶员对油门踏板幅度难以有量化的感受，控制能力下降，仅能低频次、短暂的使用。在拥堵路段，公交车需要频繁的起步，导致驾驶员需要耗费更多精力控制油门踏板，并减慢了公交车的通行速度，因而此时适当加大油门轻踩状态下的敏感度，能够使驾驶员更准确、方便的控制车速，提高公交车行驶的安全性。
油门修正系数λ共有5个取值，{1-ε,1-η,1,1+η,1+ε}，其中ε>η，当拥堵驾驶模式激活时，油门修正系数λ的取值空间为{1-η,1,1+η}，在拥堵驾驶模式激活状态下，油门踏板踩下幅度超过设定值的次数或累计时长达到设定阈值时，油门修正系数λ的取值空间为{1-ε,1,1+ε}。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种智能公交车载终端系统，其特征在于，
包括5G通信模块、OBU模块、ADAS模块、若干个RSU模块、若干个摄像头、调度交互显示屏、控制主机和云服务器，若干个所述RSU模块设置在道路两侧，监测道路车辆、行人以及交通设备状态，所述5G通信模块与云服务器通信连接，所述OBU模块与附近车辆的OBU模块以及附近的RSU模块连接，所述OBU模块获得附近车流量以及路侧交通设备状态，若干个所述摄像头安装在公交车车体以及车内，分别获得公交车四周、车厢以及驾驶室的视频监控图像，所述5G通信模块、OBU模块、ADAS模块、若干个摄像头以及调度交互显示屏与控制主机连接，所述控制主机与公交车ECU连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能公交车载终端系统，其特征在于，
所述RSU模块包括MEC模块、本地服务器、通信模块、若干个RSU单元、若干个激光模块和若干个网络摄像头，所述通信模块、若干个RSU单元、若干个激光模块和若干个网络摄像头均与MEC模块连接，所述MEC模块与本地服务器通过VPN局域网连接，所述RSU单元安装在交通设备上并监测交通设备状态，若干个所述激光模块设置在道路侧方，实时监测道路上车辆位置，所述若干个网络摄像头安装在道路侧方或上方，获得道路实时监控图像，所述MEC模块读取道路实时监控图像，进行图像分析获得道路车辆位置以及行人实时位置，所述通信模块与OBU模块以及云服务器通信连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能公交车载终端系统，其特征在于，
还包括DMS模块，所述DMS模块安装在公交车内，检测驾驶员的行为，所述DMS模块与控制主机连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种智能公交车载终端系统，其特征在于，
所述ADAS模块的工作方法为：安装在公交车上的雷达或摄像头分析路况信息，在公交车行驶过程中实时识别车道线、斑马线以及静/动态物体；结合导航仪地图数据，进行系统的运算与分析，获得公交车位置、速度以及方向数据；进而获得公交车与车道线、斑马线以及静/动态物体的距离，根据人工设定的报警距离阈值及危险等级，实施提醒、减速或刹车操作。
5.根据权利要求1或2所述的一种智能公交车载终端系统，其特征在于，
所述控制主机内运行有启动安全检测模块，所述启动安全检测模块执行以下步骤：当公交车的车门解锁时，通过公交车内的摄像头判断是否有人进入，若有人进入并在设定时间内进入驾驶座位，则获取驾驶座位上的人员面部图像信息，若无人进入或进入人员未在设定时间内进入驾驶座位，则发出报警；
通过驾驶座位上的人员面部图像信息识别驾驶座位上人员的身份，并与当前班次驾驶员调度信息对比，若人员一致则进行车辆自检，反之，则发出报警；若车辆自检通过则允许启动公交车发动机，反之，则发出报警并显示异常信息。
6.根据权利要求1或2所述的一种智能公交车载终端系统，其特征在于，
所述控制主机内运行有拥堵辅助驾驶模块，所述拥堵辅助驾驶模块维护有油门修正系数λ，其初值为1，所述拥堵辅助驾驶模块执行以下步骤：
由控制主机获取公交车速度以及当前路段拥堵程度，所述当前路段拥堵程度由当前路段车流量以及设定时间段内车流平均速度确定，若车流量超过设定阈值且设定时间段内车流平均速度低于设定阈值，则判断当前路段拥堵，当前路段拥堵时，拥堵驾驶模式激活，当公交车的车速超过设定参考值时，拥堵驾驶模式关闭；
当拥堵驾驶模式激活时，拥堵辅助驾驶模块实时读取公交车速度，当公交车速度低于设定第一阈值时，则更新油门修正系数λ的值，使其大于1，并通过控制主机发送给公交车ECU，公交车ECU将油门修正系数λ与油门踏板踩踏幅度的积作为最终油门踩踏幅度执行，当公交车速度高于设定第一阈值且低于设定第二阈值时，更新油门修正系数λ的值，使其小于1，当公交车速度高于设定第二阈值时，更新油门修正系数λ的值，使其大于1，第二阈值大于第一阈值。
7.根据权利要求6所述的一种智能公交车载终端系统，其特征在于，
所述油门修正系数λ共有5个取值，{1-ε,1-η,1,1+η,1+ε}，其中ε>η，当拥堵驾驶模式激活时，油门修正系数λ的取值空间为{1-η,1,1+η}，在拥堵驾驶模式激活状态下，油门踏板踩下幅度超过设定值的次数或累计时长达到设定阈值时，油门修正系数λ的取值空间为{1-ε,1,1+ε}。
8.根据权利要求3所述的一种智能公交车载终端系统，其特征在于，
所述DMS模块通过对准驾驶室的摄像头，周期性将驾驶员实时图像与图像模板对比，获得当前驾驶员的行为，所述图像模板为驾驶员打电话、抽烟以及瞌睡时的图像。
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