CN202624199U - 一种利用交通灯控制汽车车速的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种利用交通灯控制汽车车速的控制装置，属于汽车技术领域。它解决了现有技术控制车辆闯红灯的结构复杂的问题。本控制装置包括ECU、图像采集器件和与ECU连接的图像处理单元，汽车内设有制动执行机构和油门执行机构，图像采集器件与图像处理单元连接，制动执行机构和油门执行机构分别与ECU连接，ECU用于接收图像处理单元对图像采集器件摄取的图像信息进行处理后的红绿状态信息和车辆到交通灯的距离信息，在接收到的红绿状态信息为红灯时，判断在距离信息小于ECU内预先设定的设定值时分别发出控制信号控制制动执行机构和油门执行机构工作降低车速。本控制装置有效防止了车辆闯红灯的情况且控制方式简单。

Description

一种利用交通灯控制汽车车速的控制装置

技术领域

本实用新型属于汽车技术领域，涉及一种利用交通灯控制汽车车速的控制装置。

背景技术

随着高速公路的发展和科技水平的提高，汽车的行驶速度也越来越快，对行人安全造成了极大的安全隐患。尽管在道路上有交通信号灯管理交通且大部分城市都有采取抓拍和录像的方式对不遵守交通规则的行为给予罚款和扣分的处罚，但仍有部分驾驶员对红灯视而不见，不按规章驾驶，造成交通事故频发。

针对上述存在的问题，现中国专利文献公开了一种用于对车辆操作者进行辅助的方法和装置[申请号：CN200880124613.9]，该车辆正在趋近交通信号灯组，交通信号灯组在至少一种第一运行状态中允许越过停车线，且在第二运行状态中不允许越过停车线。该方法规定，(1)在车辆中接收描述交通信号灯组的当前运行状态和直到运行状态变化之前的时间段的信号，(2)在车辆中，基于所接收的信号进行关于在交通信号组处于第一运行状态的同时车辆是否能以来自预定速度范围的速度到达停车线的验证，以及(3)作为验证结果的函数，对车辆的速度进行影响，和/或产生用于对速度进行影响的建议。虽然该发明解决了在趋近交通信号组时设置适当的车速来避免驾驶员不按规章驾驶的情况，但是该发明的控制过程相对比较复杂，还需要判断交通信号灯为绿灯时车辆是否能安全通过给系统造成了负担。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种利用交通灯控制汽车车速的控制装置，该装置用于防止车辆闯红灯的情况且控制方式简单。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种利用交通灯控制汽车车速的控制装置，汽车内设有制动执行机构和油门执行机构，其特征在于，该控制装置包括ECU、图像采集器件和与所述ECU连接的图像处理单元，所述的图像采集器件与所述的图像处理单元连接，所述的制动执行机构和油门执行机构分别与所述的ECU连接，所述的图像处理单元用于接收图像采集器件摄取的图像信息并将该图像信息进行处理，在确认为交通灯时识别交通灯的红绿状态信息并计算车辆到交通灯的距离信息，所述的ECU用于接收上述图像处理单元输送的红绿状态信息和距离信息并在红绿状态信息为红灯时，判断在车辆到交通灯的距离信息小于ECU内预先设定的设定值时分别发出控制信号控制上述制动执行机构和油门执行机构工作降低车速。

该利用交通灯控制汽车车速的控制装置通过图像采集器件实时监控前方交通灯的状态并将摄取的图像信息发送给图像处理单元，其图像处理单元将图像信息进行处理在确认为交通灯时识别交通灯的红绿状态信息并计算车辆到交通灯的距离信息，ECU接收图像处理单元输送的红绿状态信息并在红绿状态信息为红灯时，ECU实时将图像处理单元输送的车辆到交通灯的距离信息与ECU内预先设定的设定值进行比较，在距离信息小于设定值时发出控制信号分别控制制动执行机构和油门执行机构工作降低车速，使驾驶员不能随意加速超越红灯。

在上述的利用交通灯控制汽车车速的控制装置中，该控制装置还包括与上述ECU连接的车速传感器，所述的ECU用于将车速传感器采集的当前车速值与所述ECU内预先存储的车速设定值进行对比并在当前车速值小于车速设定值时，发出控制信号解除对上述制动执行机构和油门执行机构的控制。该控制装置在采集到的红绿灯状态信息为红灯时，车速传感器实时采集车辆的当前车速值并输送给ECU，ECU将接收到的当前车速值与其内预先存储的车速设定值进行对比，在当前车速值小于车速设定值时发出控制信号解除对制动执行机构和油门执行机构的控制，使制动执行机构和油门执行机构处于车辆正常行驶状态下的工作状态。

在上述的利用交通灯控制汽车车速的控制装置中，所述的图像采集器件为布置在车辆车头上与上述图像处理单元连接的摄像头，在所述摄像头的下部固定有激光笔。

在上述的利用交通灯控制汽车车速的控制装置中，所述的图像处理单元为与ECU连接的微处理器，所述的微处理器用于将上述图像采集器件摄取的图像信息进行处理并识别交通灯的红绿状态信息和计算车辆到交通灯的距离信息。

在上述的利用交通灯控制汽车车速的控制装置中，该装置还包括CAN总线，所述的ECU、图像处理单元和车速传感器均连接在所述的CAN总线上。

与现有技术相比，本利用交通灯控制汽车车速的控制装置通过摄像头实时监控前方交通灯的状态，在交通灯为红灯时，ECU通过判断输出控制信号控制制动执行机构和油门执行机构工作降低行车速度，避免驾驶员随意加速闯红灯的情况，提高了行车安全且控制方式简单。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型测距的示意图。

图中，1、ECU；2、图像处理单元；3、图像采集器件；4、车速传感器；5、CAN总线；6、制动执行机构；7、油门执行机构。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本利用交通灯控制汽车车速的控制装置，汽车内设有制动执行机构6和油门执行机构7，该控制装置包括ECU 1、图像采集器件3以及与ECU 1连接的图像处理单元2和车速传感器4，图像采集器件3与图像处理单元2连接，制动执行机构6和油门执行机构7分别与ECU 1连接，该控制装置还包括与ECU 1连接的CAN总线5，其ECU 1、图像处理单元2和车速传感器4均连接在CAN总线5上。该利用交通灯控制汽车车速的控制装置可使车辆在红灯亮起时降低车辆的行车速度。

具体来说，图像采集器件3为布置在车辆车头上与图像处理单元2连接的摄像头，在其摄像头的下面固定一个激光笔，摄像头对车辆前方的行车环境进行实时地拍摄获取图像信息。摄像头具有广角镜头，能够拍摄到车辆前方地面和车前上方预定高度的景象。作为代替广角镜头的代替方案，摄像头也可包括多个镜头，多个镜头拍摄图像并对每个镜头的图像进行分别识别处理合成完整的车前景象。

车速传感器4、油门执行机构7和制动执行机构6均采用通用的结构，其中油门执行机构7和制动执行机构6为市场上常用的电动控制系统。

图像处理单元2为与ECU 1连接的微处理器，微处理器用于将图像采集器件3摄取的图像信息进行处理，在确认为交通灯时识别交通灯的红绿状态信息并计算车辆到交通灯的距离信息。图像处理单元2对图像的处理过程包括对原始图像中的噪声、畸变进行去除修正，还包括图像灰度化、图像增强、图像边缘检测和图像的二值化。

ECU 1用于接收图像处理单元2输送的红绿状态信息，在红绿状态信息为绿灯时本控制装置不工作；ECU 1在接收到红绿状态信息为红灯时，实时将图像处理单元2输送的车辆到交通灯的距离信息与ECU 1内预先设定的设定值进行比较，其设定值可以设定为一百米，在实时采集到的车辆到交通灯的距离信息小于设定值时发出控制信号分别控制制动执行机构6和油门执行机构7工作降低车速，使驾驶员不能随意加速超越红灯，待绿灯亮后车辆恢复正常行驶，在ECU 1发出控制信号分别控制制动执行机构6和油门执行机构7工作降低车速的同时，车速传感器4实时采集车辆的当前车速值并输送给ECU 1，ECU 1将接收到的当前车速值与其内预先存储的车速设定值进行对比，其车速设定值可设定为10Km/h，在当前车速值小于车速设定值时发出控制信号解除对制动执行机构6和油门执行机构7的控制，使制动执行机构6和油门执行机构7处于车辆正常行驶状态下的工作状态。此控制装置解决了即使车辆在快接近人行横道时，也可以通过降低车速迫使车主不得不将车停下来，避免车主闯红灯的情况。或者在车辆越过人行横道时接收到红灯信号，本控制装置控制车速在一定范围内时解除对制动执行机构和油门执行机构的控制，使车辆有一定的车速驶离该区域，此时避免了车主为尽快驶离该区域加速的情况从而避免了不必要的意外事故的发生。

如图2所示，本控制装置对车辆到交通灯的距离信息的检测，假设固定在摄像头下面激光笔发送出的激光束是与摄像头的光轴完全平行，激光束的中心落点在在摄像头的视域中是最亮的点。激光束照射到摄像头视域中的跟踪目标上，那么摄像头可以捕捉到这个点，通过简单的图像处理的方法，可以在这帧图像中找到激光束照射形成的最亮点，同时可以计算出Y轴上方向上从落点到图像中心的象素的个数。这个落点越接近图像的中心，被测物体距离就越远。车辆到交通灯的距离D：

等式中h是一个常量，是摄像头与激光发射器之间的垂直距离，可以直接测量获得。

θ可通过下式计算：θ＝Num*Rop+Offset         (2)

其中：Num是从图像中心到落点的像素个数；Rop是每个像素的弧度值；Offset是弧度误差。

合并以上等式可以得到： $D=\frac{h}{\tan (\mathrm{Num}*\mathrm{Rop}+\mathrm{Offset})}---\left(3\right)$

其中，Num可以从图像上计算得到，Rop和Offset需要通过实验计算获得。首先测量出D的准确值，然后根据等式(1)可以计算出准确的θ，根据等式(2)可到只含有参数Rop和Offset的方程。在不同的距离多次测量D的准确值计算θ，求解方程组可以求出Rop和Offset。这里Rop＝0.0030354，Offset＝0.056514344。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了ECU 1、图像处理单元2、图像采集器件3、车速传感器4、CAN总线5、制动执行机构6、油门执行机构7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (5)

1.一种利用交通灯控制汽车车速的控制装置，汽车内设有制动执行机构(6)和油门执行机构(7)，其特征在于，该控制装置包括ECU(1)、图像采集器件(3)和与所述ECU(1)连接的图像处理单元(2)，所述的图像采集器件(3)与所述的图像处理单元(2)连接，所述的制动执行机构(6)和油门执行机构(7)分别与所述的ECU(1)连接，所述的图像处理单元(2)用于接收图像采集器件(3)摄取的图像信息并将该图像信息进行处理，在确认为交通灯时识别交通灯的红绿状态信息并计算车辆到交通灯的距离信息，所述的ECU(1)用于接收上述图像处理单元(2)输送的红绿状态信息和距离信息并在红绿状态信息为红灯时，判断在车辆到交通灯的距离信息小于ECU(1)内预先设定的设定值时分别发出控制信号控制上述制动执行机构(6)和油门执行机构(7)工作降低车速。

2.根据权利要求1所述的利用交通灯控制汽车车速的控制装置，其特征在于，该控制装置还包括与上述ECU(1)连接的车速传感器(4)，所述的ECU(1)用于将车速传感器(4)采集的当前车速值与所述ECU(1)内预先存储的车速设定值进行对比并在当前车速值小于车速设定值时，发出控制信号解除对上述制动执行机构(6)和油门执行机构(7)的控制。

3.根据权利要求1或2所述的利用交通灯控制汽车车速的控制装置，其特征在于，所述的图像采集器件(3)为布置在车辆车头上与上述图像处理单元(2)连接的摄像头，在所述摄像头的下部固定有激光笔。

4.根据权利要求1或2所述的利用交通灯控制汽车车速的控制装置，其特征在于，所述的图像处理单元(2)为与ECU(1)连接的微处理器，所述的微处理器用于将上述图像采集器件(3)摄取的图像信息进行处理并识别交通灯的红绿状态信息和计算车辆到交通灯的距离信息。

5.根据权利要求2所述的利用交通灯控制汽车车速的控制装置，其特征在于，该装置还包括CAN总线(5)，所述的ECU(1)、图像处理单元(2)和车速传感器(4)均连接在所述的CAN总线(5)上。

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