專利名稱：一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)不完全統(tǒng)計(jì)分析，很多汽車交通事故都是出自于闖紅燈或趕綠燈導(dǎo)致的。目前，馬路上的交通燈大多都有倒計(jì)時(shí)提示功能，人們可以清楚的知道綠燈還需要多久到來(lái)，紅燈還需要多久結(jié)束；沒(méi)有倒計(jì)時(shí)功能的交通燈也會(huì)在紅綠燈快要結(jié)束前自動(dòng)閃爍提示。這些功能具有相當(dāng)人性化的優(yōu)點(diǎn)以外，其實(shí)也伴隨著一些安全隱患，這些提示信息往往卻成了司機(jī)加踩油門在紅燈到來(lái)前趕過(guò)路口的提示了。當(dāng)橫向路段的綠燈快結(jié)束時(shí)，也意味著縱向路段的綠燈快要開(kāi)啟，此時(shí)橫向路段的車輛要在綠燈結(jié)束前趕過(guò)路口，需要駕駛員對(duì)綠燈結(jié)束的倒計(jì)時(shí)以及車輛與路口的距離做出很好的判斷估計(jì)，一旦判斷估計(jì)失誤，駕駛員駕駛車輛試圖快速越過(guò)路口，很容易與縱向路段剛要穿越路口的汽車和行人發(fā)生碰撞，此時(shí)由于要趕綠燈的車輛車速很快，一旦發(fā)生碰撞事故，其事故的危害嚴(yán)重程度是非常大的；而現(xiàn)有的車輛中并不具有消除避免這類情況發(fā)生所相應(yīng)的安全措施及實(shí)施系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)及其控制方法，能夠自動(dòng)控制糾正駕駛員闖紅燈或趕綠燈時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤操作。一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)，包括控制器；與控制器相連且用于實(shí)時(shí)采集汽車前方路況圖像的攝像機(jī)；所述的控制器，包括通信模塊，用于獲取發(fā)動(dòng)機(jī)控制器提供的車速信息和油門開(kāi)度信息；圖像處理模塊，用于對(duì)所述的路況圖像進(jìn)行圖像處理，從圖像中提取出車與停車線的距離信息以及交通燈的顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息和閃爍信息；信息處理模塊，用于根據(jù)所述的車速信息、油門開(kāi)度信息、顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息、閃爍信息和距離信息，通過(guò)通信模塊向車載主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和剎車控制器分別發(fā)送語(yǔ)音提示信號(hào)、減速信號(hào)和剎車信號(hào)。優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的通信模塊通過(guò)CAN(C0ntr0ller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線與車載主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和剎車控制器進(jìn)行通信；信號(hào)信息傳輸速度快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。所述的信息處理模塊為MCU (微處理器單元)。所述的剎車控制器為ABS (防抱死剎車系統(tǒng))。一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制方法，包括如下步驟(1)實(shí)時(shí)采集車速信息、油門開(kāi)度信息以及汽車前方的路況圖像；
(2)對(duì)所述的路況圖像進(jìn)行圖像處理，從圖像中提取出車與停車線的距離信息以及交通燈的顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息和閃爍信息；(3)根據(jù)所述的車速信息、油門開(kāi)度信息、顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息、閃爍信息和距離信息，判斷輸出語(yǔ)音提示信號(hào)、減速信號(hào)和剎車信號(hào)；(4)車載主機(jī)根據(jù)所述的語(yǔ)音提示信號(hào)通過(guò)揚(yáng)聲器播放對(duì)應(yīng)的提示語(yǔ)音，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)所述的減速信號(hào)使汽車減速，剎車控制器根據(jù)所述的剎車信號(hào)使汽車制動(dòng)。所述的步驟(3)中，根據(jù)以下條件判斷輸出語(yǔ)音提示信號(hào)、減速信號(hào)和剎車信號(hào)；交通燈為綠燈當(dāng)T < 10s，且V*T < 1. 2L，則輸出語(yǔ)音提示信號(hào)，若語(yǔ)音提示信號(hào)輸出后，車速或油門開(kāi)度沒(méi)有降低，則輸出減速信號(hào)和剎車信號(hào)；當(dāng)綠燈閃爍，則輸出語(yǔ)音提示信號(hào)，若語(yǔ)音提示信號(hào)輸出后，車速或油門開(kāi)度沒(méi)有降低，則輸出減速信號(hào)和剎車信號(hào)；交通燈為紅燈當(dāng)L < 30m，若車速或油門開(kāi)度沒(méi)有降低，則輸出減速信號(hào)和剎車信號(hào)；其中，T為交通燈的倒計(jì)時(shí)秒數(shù)，V為車速，L為車與停車線的距離。本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)采集車輛前方的路況圖像，提取圖像中的特征信息，根據(jù)圖像的特征信息以及車輛的運(yùn)行信息，進(jìn)行相應(yīng)的判斷，為駕駛員在穿越路口的判斷上提供了相應(yīng)的可行性的語(yǔ)音提示，大大提高了駕駛員行車判斷的準(zhǔn)確率；同時(shí)，即使駕駛員判斷失誤執(zhí)意勉強(qiáng)穿越路口，本發(fā)明可自動(dòng)控制車輛減速制動(dòng)，避免汽車碰撞事故的發(fā)生，保證了駕駛員和他人的人生安全。


圖1為本發(fā)明控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明控制方法的具體流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及其控制過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)，包括控制器和與之相連的攝像機(jī)。攝像機(jī)，實(shí)時(shí)采集汽車前方的路況圖像；其安裝在車頂，并采用匯泰M-3318A-1系列產(chǎn)品?？刂破鳎ㄍㄐ拍K、圖像處理模塊和MCU。通信模塊通過(guò)CAN總線與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器進(jìn)行通信，并獲取發(fā)動(dòng)機(jī)控制器提供的車速信息和油門開(kāi)度信息；其中車速信息和油門開(kāi)度信息均為差分信號(hào)，通信模塊會(huì)將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后提供給MCU。圖像處理模塊與攝像機(jī)相連，并對(duì)攝像機(jī)采集到的路況圖像進(jìn)行圖像處理、特征提取和計(jì)算，當(dāng)圖像中出現(xiàn)路口處的停車線，圖像處理模塊會(huì)根據(jù)攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)以及焦距等參數(shù)，計(jì)算出車與停車線間的距離；當(dāng)圖像中出現(xiàn)交通燈，圖像處理模塊會(huì)提取出交通燈的顏色信息(紅或綠)；若交通燈在倒計(jì)時(shí)，圖像處理模塊會(huì)提取出交通燈的倒計(jì)時(shí)秒數(shù)；若交通燈在閃爍，圖像處理模塊會(huì)提取出交通燈的閃爍信息；并將這些距離信息、顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息和閃爍信息提供給MCU。MCU與通信模塊和圖像處理模塊相連，其根據(jù)車速信息、油門開(kāi)度信息、顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息、閃爍信息和距離信息，通過(guò)通信模塊向車載主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和ABS分別發(fā)送語(yǔ)音提示信號(hào)、減速信號(hào)和剎車信號(hào)。其中，MCU向通信模塊傳送的語(yǔ)音提示信號(hào)、減速信號(hào)和剎車信號(hào)均為數(shù)字信號(hào)，通信模塊會(huì)將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)后通過(guò)CAN總線分別發(fā)送給車載主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和ABS ；本實(shí)施例中，MCU采用ST公司的STM32F103系列
女口
廣 PFt ο發(fā)動(dòng)機(jī)控制器接收到減速信號(hào)后，會(huì)控制降低發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器的噴油量，同時(shí)控制減小發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開(kāi)啟角度，從而使得車輛減速；ABS接收到剎車信號(hào)后，會(huì)驅(qū)動(dòng)四個(gè)車輪上的制動(dòng)器，從而使得車輛制動(dòng)；本實(shí)施例中，ABS采用D印con氣制動(dòng)6S3M系列產(chǎn)品，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器采用型號(hào)為TMS470R1VF67的微處理器。當(dāng)交通燈為綠色，倒計(jì)時(shí)秒數(shù)小于10秒，且車速與倒計(jì)時(shí)秒數(shù)的乘積小于車與停車線間的距離的1.2倍，則MCU輸出語(yǔ)音提示信號(hào)；若語(yǔ)音提示信號(hào)輸出后，車速或油門開(kāi)度沒(méi)有降低，則MCU輸出減速信號(hào)和剎車信號(hào)。當(dāng)交通燈為綠色且閃爍，則MCU輸出語(yǔ)音提示信號(hào)；若語(yǔ)音提示信號(hào)輸出后，車速或油門開(kāi)度沒(méi)有降低，則MCU輸出減速信號(hào)和剎車信號(hào)。當(dāng)交通燈為紅色，車與停車線間的距離小于30米，且車速或油門開(kāi)度沒(méi)有降低，則MCU輸出減速信號(hào)和剎車信號(hào)。如圖2所示，本實(shí)施方式的控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的控制方法過(guò)程，包括如下步驟(1)通過(guò)CAN總線實(shí)時(shí)采集車速信息和油門開(kāi)度信息，通過(guò)攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集汽車前方的路況圖像；(2)對(duì)路況圖像進(jìn)行圖像處理，從圖像中提取出車與停車線的距離信息以及交通燈的顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息和閃爍信息；(3)進(jìn)行判斷若前方出現(xiàn)交通燈，先判斷交通燈是否為綠燈若為綠燈，判斷車與停車線間的距離若距離為0，則告知用戶可以行車穿越路口 ；若距離不為0，則判斷交通燈是否倒計(jì)時(shí)若是，且倒計(jì)時(shí)秒數(shù)小于IOs且車速與倒計(jì)時(shí)秒數(shù)的乘積小于車與停車線間的距離的1.2倍，則發(fā)送語(yǔ)音提示信號(hào)；若用戶仍未按提示進(jìn)行減速(車速或油門開(kāi)度沒(méi)有降低)，則介入駕駛控制，發(fā)送減速信號(hào)和剎車信號(hào)。若否，且交通燈閃爍，則發(fā)送語(yǔ)音提示信號(hào)；若用戶仍未按提示進(jìn)行減速(車速或油門開(kāi)度沒(méi)有降低)，則介入駕駛控制，發(fā)送減速信號(hào)和剎車信號(hào)。若為紅燈，判斷車與停車線間的距離是否小于30m 若是，且車速或油門開(kāi)度沒(méi)有降低，則介入駕駛控制，發(fā)送減速信號(hào)和剎車信號(hào)。(4)車載主機(jī)根據(jù)語(yǔ)音提示信號(hào)通過(guò)揚(yáng)聲器播放對(duì)應(yīng)的提示語(yǔ)音，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)減速信號(hào)使汽車減速，ABS根據(jù)剎車信號(hào)使汽車制動(dòng)。本實(shí)施方式通過(guò)實(shí)時(shí)采集車輛前方的路況圖像，提取圖像中的特征信息，根據(jù)圖像的特征信息以及車輛的運(yùn)行信息，進(jìn)行相應(yīng)的判斷，為駕駛員在穿越路口的判斷上提供了相應(yīng)的可行性的語(yǔ)音提示，大大提高了駕駛員行車判斷的準(zhǔn)確率；同時(shí)，即使駕駛員判斷失誤執(zhí)意勉強(qiáng)穿越路口，本實(shí)施方式可自動(dòng)控制車輛減速制動(dòng)，避免汽車碰撞事故的發(fā)生，保證了駕駛員和他人的人生安全。
權(quán)利要求
1.一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)，其特征在于，包括控制器；與控制器相連且用于實(shí)時(shí)采集汽車前方路況圖像的攝像機(jī)；所述的控制器，包括通信模塊，用于獲取發(fā)動(dòng)機(jī)控制器提供的車速信息和油門開(kāi)度信息；圖像處理模塊，用于對(duì)所述的路況圖像進(jìn)行圖像處理，從圖像中提取出車與停車線的距離信息以及交通燈的顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息和閃爍信息；信息處理模塊，用于根據(jù)所述的車速信息、油門開(kāi)度信息、顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息、閃爍信息和距離信息，通過(guò)通信模塊向車載主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和剎車控制器分別發(fā)送語(yǔ)音提示信號(hào)、減速信號(hào)和剎車信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)，其特征在于所述的通信模塊通過(guò)CAN總線與車載主機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和剎車控制器進(jìn)行通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)，其特征在于所述的信息處理模塊為MCU。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)，其特征在于所述的剎車控制器為ABS。
5.一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制方法，包括如下步驟(1)實(shí)時(shí)采集車速信息、油門開(kāi)度信息以及汽車前方的路況圖像；(2)對(duì)所述的路況圖像進(jìn)行圖像處理，從圖像中提取出車與停車線的距離信息以及交通燈的顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息和閃爍信息；(3)根據(jù)所述的車速信息、油門開(kāi)度信息、顏色信息、倒計(jì)時(shí)信息、閃爍信息和距離信息，判斷輸出語(yǔ)音提示信號(hào)、減速信號(hào)和剎車信號(hào)；(4)車載主機(jī)根據(jù)所述的語(yǔ)音提示信號(hào)通過(guò)揚(yáng)聲器播放對(duì)應(yīng)的提示語(yǔ)音，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)所述的減速信號(hào)使汽車減速，剎車控制器根據(jù)所述的剎車信號(hào)使汽車制動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于交通燈識(shí)別的汽車控制方法，其特征在于所述的步驟(3)中，根據(jù)以下條件判斷輸出語(yǔ)音提示信號(hào)、減速信號(hào)和剎車信號(hào)；交通燈為綠燈當(dāng)T < 10s，且V*T < 1. 2L，則輸出語(yǔ)音提示信號(hào)，若語(yǔ)音提示信號(hào)輸出后，車速或油門開(kāi)度沒(méi)有降低，則輸出減速信號(hào)和剎車信號(hào)；當(dāng)綠燈閃爍，則輸出語(yǔ)音提示信號(hào)，若語(yǔ)音提示信號(hào)輸出后，車速或油門開(kāi)度沒(méi)有降低，則輸出減速信號(hào)和剎車信號(hào)；交通燈為紅燈當(dāng)L < 30m，若車速或油門開(kāi)度沒(méi)有降低，則輸出減速信號(hào)和剎車信號(hào)；其中，T為交通燈的倒計(jì)時(shí)秒數(shù)，V為車速，L為車與停車線的距離。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于交通燈識(shí)別的汽車控制系統(tǒng)，包括控制器和與控制器相連的攝像機(jī)；控制器包括通信模塊、圖像處理模塊、與通信模塊和圖像處理模塊相連的信息處理模塊。同時(shí)本發(fā)明還公開(kāi)了該控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的控制方法，其通過(guò)實(shí)時(shí)采集車輛前方的路況圖像，提取圖像中的特征信息，根據(jù)圖像的特征信息以及車輛的運(yùn)行信息，進(jìn)行相應(yīng)的判斷，為駕駛員在穿越路口的判斷上提供了相應(yīng)的可行性的語(yǔ)音提示，大大提高了駕駛員行車判斷的準(zhǔn)確率；同時(shí)，即使駕駛員判斷失誤執(zhí)意勉強(qiáng)穿越路口，本發(fā)明可自動(dòng)控制車輛減速制動(dòng)，避免汽車碰撞事故的發(fā)生，保證了駕駛員和他人的人生安全。
文檔編號(hào)B60W10/18GK102556043SQ20111041158
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者丁武俊, 張方偉, 朱祝陽(yáng), 潘之杰, 趙福全, 鄧健, 陳冰, 陳文強(qiáng), 黃博學(xué) 申請(qǐng)人:浙江吉利控股集團(tuán)有限公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司