本發(fā)明涉及公交狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于FPGA的公交車門開閉狀態(tài)監(jiān)視器。

背景技術(shù)：

在目前的技術(shù)條件下，公交車靠站后，司機(jī)觀察后門鏡頭，按壓開門開關(guān)，車門隨即打開供乘客下車；等乘客上下車結(jié)束時(shí)，司機(jī)再按壓關(guān)門開關(guān)，車門關(guān)閉，公交車開走。這種憑司機(jī)人工觀看后門鏡頭來(lái)決定打開或者關(guān)閉車門的運(yùn)行方式存在以下問題：

1.有動(dòng)作時(shí)間差，存在嚴(yán)重安全隱患。公交車開門后，不能實(shí)時(shí)監(jiān)視和提醒右側(cè)道路情況，導(dǎo)致乘客下車后被右后方車輛撞傷；公交車關(guān)門指令發(fā)出后，司機(jī)急于操控車輛，無(wú)暇顧及車內(nèi)外乘客動(dòng)作，導(dǎo)致乘客被夾持而受傷。

2.司機(jī)通過(guò)后視鏡觀察車門及其周圍情況，存在視覺死區(qū)，而且觀測(cè)時(shí)間短，主觀性強(qiáng)。目前國(guó)內(nèi)出現(xiàn)一些基于精巧機(jī)械的公交車門防夾人措施，但是靈敏度普遍不夠，照樣出現(xiàn)事故。

中國(guó)專利201410755079.9，公開了一種防撞防卡的公交車安全門系統(tǒng)，其包括公交車門系統(tǒng)、探測(cè)裝置、監(jiān)控裝置、顯示器、報(bào)警器和開關(guān)門按鍵；探測(cè)裝置包括車門景攝像頭和車門側(cè)后景攝像頭；車門景攝像頭朝向車門扇關(guān)閉時(shí)的門縫處；車門側(cè)后景攝像頭朝向車門后側(cè)方；監(jiān)控裝置包括控制器和監(jiān)控模塊；控制器為微處理器；公交車門系統(tǒng)、探測(cè)裝置、顯示器、報(bào)警器和開關(guān)門按鍵均通過(guò)電纜與監(jiān)控裝置的控制器相連接；監(jiān)控模塊置于控制器內(nèi)，用于控制公交車門系統(tǒng)。其能監(jiān)視公交車門場(chǎng)景，并能根據(jù)門外右后方來(lái)車及車門卡人等情形控制車門的開關(guān)，并能及時(shí)報(bào)警。其在理想狀態(tài)下能解決乘客下車被撞、車門卡人、甚至卡人拖行的事故的發(fā)生，但是其基于攝像頭和微處理器設(shè)計(jì)，應(yīng)用于公交安全系統(tǒng)時(shí)，由于靈敏度低、計(jì)算速度慢，而且易受光照、遮擋、灰塵、霧等音速干擾而可靠性低，如采用微處理器運(yùn)算結(jié)果直接控制車門開關(guān)動(dòng)作，則有可能頻繁發(fā)生誤報(bào)、最終無(wú)法關(guān)門等情況，應(yīng)用受到相當(dāng)限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了采用超聲探測(cè)作為計(jì)算公交車內(nèi)后門站人和車外物體快速逼近的主要方法，靈敏度高，方向性好，在較短距離內(nèi)受到外界不良因素的影響小，危險(xiǎn)情況誤判、漏判的少的公交車門開閉狀態(tài)監(jiān)測(cè)器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：基于FPGA的公交車門開閉狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，連接于公交車門系統(tǒng)內(nèi)使用，公交車門系統(tǒng)，包括公交車門、車門動(dòng)作輸出裝置和車門開度感應(yīng)裝置；車門動(dòng)作輸出裝置和車門開度感應(yīng)裝置通過(guò)信號(hào)線與公交車門相連；

監(jiān)測(cè)器包括FPGA控制板、車內(nèi)超聲探測(cè)裝置、車外超聲探測(cè)裝置、后門攝像頭、司機(jī)臺(tái)位顯示器和聲光報(bào)警器；

其中：

FPGA控制板包含運(yùn)算裝置，運(yùn)算裝置分別與車內(nèi)超聲探測(cè)裝置、車外超聲探測(cè)裝置、后門攝像頭、司機(jī)臺(tái)位顯示器、聲光報(bào)警器、車門動(dòng)作輸出裝置和車門開度感應(yīng)裝置通過(guò)數(shù)字信號(hào)線相連；

車門動(dòng)作輸出裝置的動(dòng)作信號(hào)和車門開度感應(yīng)裝置的采集信號(hào)傳輸?shù)紽PGA控制板；

司機(jī)臺(tái)位顯示器，實(shí)時(shí)顯示后門攝像頭的圖像；

當(dāng)車內(nèi)超聲探測(cè)裝置檢測(cè)到后門近距離出現(xiàn)物體遮擋時(shí)，發(fā)送數(shù)字信號(hào)到FPGA控制板，當(dāng)FPGA控制板接收到車門動(dòng)作輸出裝置的關(guān)門信號(hào)，則自動(dòng)禁止車門關(guān)閉，并指示聲光報(bào)警器報(bào)警；

當(dāng)車外超聲探測(cè)裝置檢測(cè)到車外出現(xiàn)物體快速逼近時(shí)，發(fā)送數(shù)字信號(hào)到FPGA控制板，F(xiàn)PGA控制板接收到車門動(dòng)作輸出裝置的開門信號(hào)，自動(dòng)禁止車門打開，同時(shí)指示聲光報(bào)警器報(bào)警。

進(jìn)一步地，車內(nèi)超聲探測(cè)裝置安裝在車內(nèi)后門正上方，其與車門的容許位置決定于開關(guān)門所需空間尺寸，超聲發(fā)射方向?yàn)橄蛳隆?/p>

進(jìn)一步地，車外超聲探測(cè)裝置安裝在車外右后方。

進(jìn)一步地，F(xiàn)PGA控制板上還連接有取消報(bào)警按鈕，當(dāng)出現(xiàn)聲光報(bào)警器報(bào)警后，司機(jī)通過(guò)該按鈕消除報(bào)警，然后繼續(xù)進(jìn)行開門或關(guān)門動(dòng)作。

進(jìn)一步地，車內(nèi)超聲探測(cè)裝置和車外超聲探測(cè)裝置采用智能學(xué)習(xí)算法，該算法能結(jié)合后門攝像頭的視頻進(jìn)行智能優(yōu)化，不斷改良運(yùn)算參數(shù)，運(yùn)算參數(shù)包括超聲測(cè)距的門限值，以及不同距離及其變化趨勢(shì)所對(duì)應(yīng)的威脅等級(jí)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的公交車門開閉狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，采用超聲探測(cè)作為計(jì)算公交車內(nèi)后門站人和車外物體快速逼近的主要方法，靈敏度高，方向性好，在較短距離內(nèi)受到外界不良因素的影響??；超聲探測(cè)判決結(jié)果在FPGA控制板運(yùn)算后，自動(dòng)輸出到車門動(dòng)作輸出裝置，最大限度的降低了人工干預(yù)延遲，從而減少由此引起的人員傷害和交通事故；超聲探測(cè)算法結(jié)合后門攝像頭視頻智能優(yōu)化，不斷改進(jìn)運(yùn)算參數(shù)，從而不斷減少危險(xiǎn)情況誤判、漏判的可能性。

附圖說(shuō)明

圖1為基于FPGA的公交車門開閉狀態(tài)監(jiān)測(cè)器在公交車門系統(tǒng)中的運(yùn)用的原理框圖；

其中：1-公交車門系統(tǒng)，2-公交車門，3-車門動(dòng)作輸出裝置，4-車門開度感應(yīng)裝置，5-FPGA控制板，6-后門攝像頭，7-車內(nèi)超聲探測(cè)裝置，8-車外超聲探測(cè)裝置，9-司機(jī)臺(tái)位顯示器，10-聲光報(bào)警器，11-取消報(bào)警按鈕。

具體實(shí)施方式

為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。

如圖1所示，基于FPGA的公交車門開閉狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，連接于公交車門系統(tǒng)1內(nèi)使用，公交車門系統(tǒng)1，包括公交車門2、車門動(dòng)作輸出裝置3和車門開度感應(yīng)裝置4；車門動(dòng)作輸出裝置3和車門開度感應(yīng)裝置4通過(guò)信號(hào)線與公交車門相連；

監(jiān)測(cè)器包括FPGA控制板5、車內(nèi)超聲探測(cè)裝置7、車外超聲探測(cè)裝置8、后門攝像頭6、司機(jī)臺(tái)位顯示器9和聲光報(bào)警器10；

其中：FPGA控制板5包含運(yùn)算裝置51，運(yùn)算裝置51分別與車內(nèi)超聲探測(cè)裝置、車外超聲探測(cè)裝置、后門攝像頭、司機(jī)臺(tái)位顯示器、聲光報(bào)警器、車門動(dòng)作輸出裝置和車門開度感應(yīng)裝置通過(guò)數(shù)字信號(hào)線相連；車門動(dòng)作輸出裝置3的動(dòng)作信號(hào)和車門開度感應(yīng)裝置4的采集信號(hào)傳輸?shù)紽PGA控制板5；司機(jī)臺(tái)位顯示器9，實(shí)時(shí)顯示后門攝像頭的圖像；當(dāng)車內(nèi)超聲探測(cè)裝置檢測(cè)到后門近距離出現(xiàn)物體遮擋時(shí)，發(fā)送數(shù)字信號(hào)到FPGA控制板5，當(dāng)FPGA控制板5接收到車門動(dòng)作輸出裝置的關(guān)門信號(hào)，則自動(dòng)禁止車門關(guān)閉，并指示聲光報(bào)警器10報(bào)警；當(dāng)車外超聲探測(cè)裝置8檢測(cè)到車外出現(xiàn)物體快速逼近時(shí)，發(fā)送數(shù)字信號(hào)到FPGA控制板5，F(xiàn)PGA控制板接收到車門動(dòng)作輸出裝置3的開門信號(hào)，自動(dòng)禁止車門打開，同時(shí)指示聲光報(bào)警器報(bào)警。

在上述實(shí)施例中，車內(nèi)超聲探測(cè)裝置8安裝在車內(nèi)后門正上方，其與車門的容許位置決定于開關(guān)門所需空間尺寸，超聲發(fā)射方向?yàn)橄蛳隆?/p>

在上述實(shí)施例中，車外超聲探測(cè)裝置7安裝在車外右后方。

在上述實(shí)施例中，F(xiàn)PGA控制板5上還連接有取消報(bào)警按鈕11，當(dāng)出現(xiàn)聲光報(bào)警器報(bào)警后，司機(jī)通過(guò)該按鈕消除報(bào)警，然后繼續(xù)進(jìn)行開門或關(guān)門動(dòng)作。

在上述實(shí)施例中，車內(nèi)超聲探測(cè)裝置7和車外超聲探測(cè)裝置8采用智能學(xué)習(xí)算法，該算法能結(jié)合后門攝像頭的視頻進(jìn)行智能優(yōu)化，不斷改良運(yùn)算參數(shù)，所述運(yùn)算參數(shù)包括超聲測(cè)距的門限值，以及不同距離及其變化趨勢(shì)所對(duì)應(yīng)的威脅等級(jí)。

本申請(qǐng)中所謂超聲探測(cè)算法的智能優(yōu)化，指的是超聲測(cè)距的門限值，以及不同距離及其變化趨勢(shì)所對(duì)應(yīng)的威脅等級(jí)。比如，后門超聲探頭與下方物體的距離一直不動(dòng)，則可能此處不是人；距離在減小，可能人員上車；距離在增加，較大可能是人員下車或移動(dòng)。至于究竟發(fā)生哪種情況，可以從后門攝像頭視頻經(jīng)分析后得出所需結(jié)論，此結(jié)論的表述可以是“目標(biāo)遠(yuǎn)離攝像頭”、“目標(biāo)接近攝像頭”、“目標(biāo)晃動(dòng)”、“目標(biāo)靜止”等模糊表述，其中所包含的距離、尺寸、速度等數(shù)據(jù)都是不準(zhǔn)確、不具體的，而FPGA控制板綜合來(lái)自后門超聲探測(cè)數(shù)據(jù)和攝像頭視頻分析結(jié)論，經(jīng)長(zhǎng)期匯總、統(tǒng)計(jì)、分析，智能得出后門超聲探測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)規(guī)律，從中逼近“目標(biāo)遠(yuǎn)離攝像頭”、“目標(biāo)接近攝像頭”、“目標(biāo)晃動(dòng)”、“目標(biāo)靜止”四種情況中的某個(gè)結(jié)論，以及相應(yīng)的推論符合概率?！澳繕?biāo)遠(yuǎn)離攝像頭”、“目標(biāo)接近攝像頭”、“目標(biāo)晃動(dòng)”、“目標(biāo)靜止”四種情況具有不同的威脅等級(jí)，所述智能優(yōu)化算法將最終建立從后門超聲探測(cè)數(shù)據(jù)到威脅等級(jí)之間基于概率統(tǒng)計(jì)的換算模型。

在目前的技術(shù)條件下，可用的推論算法包括專家知識(shí)、遺傳算法、模糊數(shù)學(xué)算法、進(jìn)化算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。

如果此公交車一直擁擠，則超聲探測(cè)參數(shù)需要智能的調(diào)整低一些；反之，距離參數(shù)調(diào)整高一些?；蚩赏ㄟ^(guò)對(duì)司機(jī)手工消除告警的行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，作為優(yōu)化、調(diào)整參數(shù)的依據(jù)。

本發(fā)明的實(shí)施例公布的是較佳的實(shí)施例，但并不局限于此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，極易根據(jù)上述實(shí)施例，領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。