一种仿生态交通工具运动状态警告显示装置、系统及其应用方法与流程

1.本发明涉及交通信号的技术领域，尤其涉及一种仿生态交通工具运动状态警告显示系统。


背景技术：

2.近年来，在交通安全领域，车辆的行驶安全系数和行人的安全性获得了国家政府和社会上越来越多的关注。越来越多的交通规则也规定了车辆需主动对道路上的行人进行避让从而减少交通事故。但是还是会因酒驾、路怒、突发疾病等一系列问题严重影响到行人的人身安全，由于这些问题的产生主体是不特定因素，所以目前很难找到解决的方案。
3.现阶段的行人危险程度探测方法，主要是通过复杂动力学拟合的方法，计算出行人相对于行驶车辆的碰撞时间或碰撞区域，然后通过安全系统设计人员手动对不同的碰撞时间或碰撞区域进行危险等级划分，判别行人的危险程度。针对通过复杂动力学模型计算行人碰撞时间或碰撞区域，存在模型计算成本高、拟合效果差、预判性差、适用场景有限等问题。针对设计人员手动划分不同碰撞时间或碰撞区域的危险等级，存在主观性强、适用场景有限、无法大规模推广等问题。
4.综上所述，针对行人的安全问题，目前市面上的机动车和非机动车主要存在以下问题和安全隐患：
5.1、对于道路上行驶的机动车、非机动车包括电动滑板车等运动速度大于15公里每小时的交通工具，从第三者角度看，如果不借助外部工具是无法立刻判断其运动方式、运动轨迹是否安全，是否会存在有危害他人的隐患。
6.2.据最新的规范，新上市的电动自行车在行驶速度大于15公里每小时时需有警报声音提醒，但此报警声音并不高，只有距离很近才能被听见，但其又不能太高，否则声音扰民，产生噪音污染。
7.3.在目前开车较普遍的环境下，怒路症是一个被反复提及的话题，但值得注意的是贴有“实习”标志的车辆较少被怒路症困扰，其原因从警告、提示的角度看，悬挂黄色实习标志可有效的告知其他驾驶车辆的人员，此车可能会存在或发生各种不规范驾驶行为，从而提高预判，减低敌视心理的发生，并让大部分车辆远离实习车辆。此即仿生学上的警告色、警告条纹所起的作用。而在实际生活中是不可能让所有车辆悬挂实习标志的，且通过悬挂标志也无法正确并实时的反映出车辆的实际状况。
8.4.目前在研的物联网技术中汽车的多车信息互联互通，该技术需更高的技术成本及全新的软硬件支持，且对于没有加装物联网系统的交通工具以及行人因无法信息交流而无效。


技术实现要素：

9.本发明的目的是提供一种能够自动对交通工具的实时运动参数进行测量，结合系
统的运用特定算法得出安全评级，并在被测物体上通过装置显示出的不同颜色灯光，从而判断此交通工具是否安全，是否需要避让和远离的仿生态交通工具运动状态警告显示装置和系统。
10.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
11.一种仿生态交通工具运动状态警告显示装置，包括主体，所述主体内设有姿态传感器模块、gps模块、主芯片和指示灯显示模块，所述姿态传感器模块、gps模块和指示灯显示模块通过信号与主芯片连接，所述主体通过固定件固定在被测物体上。
12.优选地，还包括报警模块，所述报警模块与主芯片控制连接。
13.本发明还提供了一种仿生态交通工具运动状态警告显示系统，包括姿态传感器模块、gps模块、主芯片和指示灯显示模块；所述姿态传感器模块用于检测被测物的运动参数：三轴加速度、角速度和角度；所述gps模块用于检测被测物的运动参数：速度；所述主芯片用于运算和存储的功能，所述主芯片提供基准时间参数，对采集的运动参数进行运算并输出总终值；所述灯光显示模块包括红灯、绿灯、黄灯，所述灯光显示模块用于接收总终值，比较范围区间，最后显示相对应的灯光。
14.本发明还提供了一种仿生态交通工具运动状态警告显示系统的应用方法，步骤如下：
15.s1:在仿生态交通工具运动状态警告显示系统上设定主芯片事件的权重值，所述主芯片中设定事件包括急加减速、蛇形驾驶、高速状态急转弯、低速行驶；
16.s2:将仿生态交通工具运动状态警告显示装置主体通过固定件固定在被测物体上；
17.s3:姿态传感器模块和gps模块将物体的运动参数通过信号发送至主芯片上，所述主芯片提供基准时间参数，对采集的运动参数进行运算并输出总终值；
18.s4:灯光显示模块接收总终值，比较总终值与预设值的范围区间，最后显示相应警告级别的红灯、绿灯、黄灯。
19.优选地，所述步骤s1中急加减速的基本权重设定 1；所述蛇形驾驶的基本权重设定 2；所述高速状态急转弯的基本权重设定 2；所述低速行驶的基本权重设定 1。
20.优选地，所述主芯片在处理急加减速事件时需要用到姿态传感器模块来检测物体的加速度值和主芯片中的时间参数，主芯片对其设定的时间段内，将姿态传感器模块检测的加速度值与主芯片的标定值进行比对，从而判断加减速、统计偏差值次数、出现的间隔时间等，经过主芯片处理计算出该事件的实时危害概率值，乘以该事件的基本权重得出终值3，最后全部事件的计算值叠加得到总终值输出给灯光显示模块。
21.优选地，所述主芯片在处理蛇形驾驶时需要用到姿态传感器模块来检测物体的角度值和角速度值、主芯片中的时间参数，主芯片对其设定的时间段内，将姿态传感器模块检测的偏转角度与主芯片的限定值比对，同时比对实时角速度数值，统计出现次数，结合两次统计值间的时间判断蛇形驾驶或连续变道，以及是否为右侧超车(针对车辆类交通工具)等，经过主芯片处理计算出该事件的实时危害概率值，乘以基本权重得出终值4，最后全部事件的计算值叠加得到总终值输出给灯光显示模块。
22.优选地，所述主芯片在处理高速状态急转弯时需要用到姿态传感器模块来检测物体的角度值和角速度值、主芯片中的时间参数，主芯片对实时速度逻辑判断是否存在高速
状态，再结合偏转角度和实时角的速度统计得出该事件发生次数，将偏转角度所用总时间计算出的平均角速度作为修正因素考虑，计算出该事件的实时危害概率值，乘以基本权重得出终值5，最后全部事件的计算值叠加得到总终值输出给灯光显示模块。
23.优选地，所述主芯片在处理低速行驶时需要用到gps模块来检测物体的速度值和主芯片中的时间参数，本事件主要针对车辆驾驶(长时间非正常因素下低速行驶是路怒症爆发的一个主要原因)，并通过gps模块定位被测物体的位置，重点为判定车辆实际行驶的环境，如60公里每小时，在高速路环境为低速驾驶；而在普通道路中，此速度应为正常值；
24.依据设定时间段类得到最低速度、平均速度等数据进行逻辑判断，得出事件所处环境的判断值，再结合实时速度通过主芯片处理计算出该事件的实时危害概率值，乘以基本权重得出终值6，最后全部事件的计算值叠加得到总终值输出给灯光显示模块。
25.本发明与现有的技术手段相比，本系统可从超速行驶(针对不同交通工具可做不同速度设定)、异常驾驶(如：急加减速、急刹车、短时间内连续变道、高速急转弯等)、蛇形驾驶(可能涉及酒驾醉驾原因)、长时间低速驾驶(主要针对汽车)等不规范驾驶行为再推导出交通工具在行驶中的实时安全等级(或危险等级)并作出相应的灯光显示。
26.2.本系统可直接装载于现有的交通工具上，无需高昂的互联互通物联网技术，绿、黄、红三种颜色灯光显示同人们日常的判定危险等级相符，可直观的得到实时判定结论。
27.3.运用仿生态中生物体表的不同警告色让他人远离的原理，在汽车驾驶中所涉及的怒路症方面可有效缓解因无法提前预判，不良驾驶习惯导致双方敌视心理的不良后果的发生。
28.1.在研的物联网技术中多车信息互联互通可作为大部分效果的替代方案，但其本系统相比在生产成本、安装条件、技术便捷性等方面均不具备可比性，且其需双方均安装能信息交换的物联网装置。
29.2.对于行人，物联网技术无法直观告知；新型电动车的超过15公里每小时的声音警告因需控制噪音的因素导致其警告范围太小，另其仅有速度一项判断依据。
30.本发明通过自动对交通工具的实时运动参数测量，运用特定算法得出安全评级，并以人们熟悉的绿
→
黄
→
红颜色实时显示不同危险等级的整个系统过程。
附图说明
31.图1为本发明提出的一种仿生态交通工具运动状态警告显示装置的结构示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
33.本发明提供了一种仿生态交通工具运动状态警告显示装置、系统及其应用方法，其中如图1所示，仿生态交通工具运动状态警告显示装置包括主体，所述主体内设有姿态传感器模块、gps模块、报警模块、主芯片和指示灯显示模块，所述姿态传感器模块、gps模块、报警模块和指示灯显示模块均通过信号与主芯片控制连接，所述主体通过固定件固定在被测物体的内部或表面上。
34.根据上述装置，本发明提供其对应的显示系统，包括姿态传感器模块、gps模块、主
芯片和指示灯显示模块；所述姿态传感器模块用于检测被测物的运动参数：三轴加速度、角速度和角度；所述gps模块用于检测被测物的运动参数：速度；所述主芯片用于运算和存储的功能，所述主芯片用于提供基准时间参数且在主芯片中写入的逻辑运算的程序来完成逻辑判断条件，再结合姿态传感器模块和gps模块测得的运动参数进行判断得出结果，即主芯片对采集的运动参数进行运算并输出总终值(本发明提供的主芯片所写入的逻辑判断能力为现有技术可以实现的技术手段，不是本发明所保护的技术点，故不在此做赘述)；所述灯光显示模块包括红灯、绿灯、黄灯，所述灯光显示模块用于接收总终值，比较范围区间，最后显示相对应的灯光。
35.根据上述系统还提供了其应用方法，步骤如下：
36.s1:在仿生态交通工具运动状态警告显示系统上设定主芯片事件的权重值，所述主芯片中设定事件包括急加减速、蛇形驾驶、高速状态急转弯、低速行驶；急加减速的基本权重设定 1；所述蛇形驾驶的基本权重设定 2；所述高速状态急转弯的基本权重设定 2；所述低速行驶的基本权重设定 1。
37.s2:将仿生态交通工具运动状态警告显示装置主体通过固定件固定在被测物体上；
38.s3:姿态传感器模块和gps模块将物体的运动参数通过信号发送至主芯片上，所述主芯片提供基准时间参数，对采集的运动参数进行运算并输出总终值；
39.s4:灯光显示模块接收总终值，比较总终值与预设值的范围区间，最后显示相应警告级别的红灯、绿灯、黄灯。
40.在主芯片在处理急加减速事件时需要用到姿态传感器模块来检测物体的加速度值和主芯片中的时间参数，主芯片对其设定的时间段内，将姿态传感器模块检测的加速度值与主芯片的标定值进行比对，从而判断加减速、统计偏差值次数、出现的间隔时间等，经过主芯片处理计算出该事件的实时危害概率值，乘以该事件的基本权重得出终值3，最后全部事件的计算值叠加得到总终值输出给灯光显示模块。
41.在主芯片在处理蛇形驾驶时需要用到姿态传感器模块来检测物体的角度值和角速度值、主芯片中的时间参数，主芯片对其设定的时间段内，将姿态传感器模块检测的偏转角度与主芯片的限定值比对，同时比对实时角速度数值，统计出现次数，结合两次统计值间的时间判断蛇形驾驶或连续变道，以及是否为右侧超车(针对车辆类交通工具)等，经过主芯片处理计算出该事件的实时危害概率值，乘以基本权重得出终值4，最后全部事件的计算值叠加得到总终值输出给灯光显示模块。
42.在主芯片在处理高速状态急转弯时需要用到姿态传感器模块来检测物体的角度值和角速度值、主芯片中的时间参数，主芯片对实时速度逻辑判断是否存在高速状态，再结合偏转角度和实时角的速度统计得出该事件发生次数，将偏转角度所用总时间计算出的平均角速度作为修正因素考虑，计算出该事件的实时危害概率值，乘以基本权重得出终值5，最后全部事件的计算值叠加得到总终值输出给灯光显示模块。
43.在主芯片在处理低速行驶时需要用到gps模块来检测物体的速度值和主芯片中的时间参数，本事件主要针对车辆驾驶(长时间非正常因素下低速行驶是路怒症爆发的一个主要原因)，并通过低值形成逻辑判断条件，再结合其条条件参数得出判断。当被测物体是车辆时，判定车辆实际行驶的环境，如60公里每小时，在高速路环境为低速驾驶；而在普通
道路中，此速度应为正常值；
44.依据设定时间段类得到最低速度、平均速度等数据进行逻辑判断，得出事件所处环境的判断值，再结合实时速度通过主芯片处理计算出该事件的实时危害概率值，乘以基本权重得出终值6，最后全部事件的计算值叠加得到总终值输出给灯光显示模块。
45.本发明与现有的技术手段相比，本系统可从超速行驶(针对不同交通工具可做不同速度设定)、异常驾驶(如：急加减速、急刹车、短时间内连续变道、高速急转弯等)、蛇形驾驶(可能涉及酒驾醉驾原因)、长时间低速驾驶(主要针对汽车)等不规范驾驶行为再推导出交通工具在行驶中的实时安全等级(或危险等级)并作出相应的灯光显示。
46.2.本系统可直接装载于现有的交通工具上，无需高昂的互联互通物联网技术，绿、黄、红三种颜色灯光显示同人们日常的判定危险等级相符，可直观的得到实时判定结论。
47.3.运用仿生态中生物体表的不同警告色让他人远离的原理，在汽车驾驶中所涉及的怒路症方面可有效缓解因无法提前预判，不良驾驶习惯导致双方敌视心理的不良后果的发生。
48.1.在研的物联网技术中多车信息互联互通可作为大部分效果的替代方案，但其本系统相比在生产成本、安装条件、技术便捷性等方面均不具备可比性，且其需双方均安装能信息交换的物联网装置。
49.2.对于行人，物联网技术无法直观告知；新型电动车的超过15公里每小时的声音警告因需控制噪音的因素导致其警告范围太小，另其仅有速度一项判断依据。
50.本发明通过自动对交通工具的实时运动参数测量，运用特定算法得出安全评级，并以人们熟悉的绿
→
黄
→
红颜色实时显示不同危险等级的整个系统过程。
51.本发明通过主芯片自动通过接收硬件中姿态传感器、gps模块等输出的加速度、角速度、速度等参数变量，在主芯片中设定相关算法、权重等，将被测交通工具运动中实时的运动习惯、模式、状态进行运算并判断得出安全评级，最终通过绿、黄、红三种颜色指示灯逐级显示出来，达到仿生态中警告色的作用。这样周围的行人、其他交通工具驾驶人员均能直接通过显示出的不同颜色(绿色安全、黄色警告、红色危险)灯光直接判断此交通工具是否安全，是否需要避让、远离或者其他合理操作。
52.下面通过汽车举例，摩托车、电动滑板车等类似被测物体的实施例进行详细描述：
53.实施例一
54.当被测物体是汽车以40～50公里每小时速度行驶于城市道路，遵守交规下正常驾驶，本系统各子系统均输出低风险概率值，主芯片处理计算出的总终值处于绿灯显示范围，此时灯光显示模块输出为安全的绿色指示灯。
55.实施例二
56.当被测物体是汽车在车辆过程中因赶时间，频繁变道插队，系统监控到“急加减速”、“蛇形驾驶”“急刹车”子系统输出高风险概率值，根据时间的发展，指示灯由绿色很快变成黄色直至红色。
57.实施例三
58.当被测物体是小轿车在高速路上以50～60公里时速行驶，“低速行驶”子系统检测到10分钟时间段内没有出现低于15公里的时速，平均时速大于30公里，判断其处于高速道路行驶，结合实时速度50～60公里(危害风险概率为1.1)，乘以基本权重，再叠加其他子系
统输出数值后总终值处于黄灯显示范围，警告的黄色指示灯亮。
59.实施例四
60.当被测物体是汽车在一个十字路口，抢红灯以50公里时速急转入左侧路口，“高速状态急转弯”监测到实时速度大于25公里，处于高速度转弯范围，偏转角度在三个50m秒的时间间隔中均大于设定值，同样角速度也超出限值，结合实时速度50公里(危害风险概率为1.5)，同时其他子系统输出低风险概率值，最后计算总终值处于黄灯显示范围，警告的黄色指示灯亮。
61.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
62.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
63.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。