基于车辆的天气数据检测方法、装置和系统与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种基于车辆的天气数据检测方法、装置和系统。


背景技术：

2.在车辆中，一般利用机械传感器或者红外光电传感器来检测车辆内外的温度或者前挡风玻璃上的雨量等。例如，在前挡风玻璃的后面暗藏光电式雨量传感器，该传感器通过向前挡风玻璃发送红外线，并根据红外线的返回量来确定前挡风玻璃上的雨量；其原理在于，当前挡风玻璃表面干燥时，红外光线几乎是100％地被反射回来，而前挡风玻璃上的雨水越多，反射回来的光线就越少。
3.上述检测方式，存在传感器体积大，以及响应速度慢等问题。另外，上述对温度和雨量的监测是出于车辆内部的控制需求的角度进行的，在现有技术中，没有发现有利用车辆来进行天气探测的方案，而在现有技术中，一般是利用天气监测基站来监测天气。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于车辆的天气数据检测方法、装置和系统。
5.为了实现上述目的，本发明实施例公开了一种基于车辆的天气数据检测系统，包括：至少一个基于超材料的微纳传感模块，集成于所述车辆的玻璃上，用于通过所述超材料探测所述车辆所处位置的天气信息，并生成相应的电信号；以及数据处理模块，与所述至少一个基于超材料的微纳传感模块电性连接，用于接收所述至少一个基于超材料的微纳传感模块的电信号，并将所述电信号转换为对应的天气数据；其中，所述天气数据包括如下至少一项：温度数据、风速数据、风向数据、雨量数据、和雨水ph值数据。
6.在一种实施方式中，所述至少一个基于超材料的微纳传感模块，具体用于：在不同天气环境下，通过所述超材料产生表示不同电磁共振位置的电信号，以实现天气探测；所述数据处理模块，具体用于：根据预存的天气数据与电磁共振位置的对应关系，将所述电信号转换为对应的天气数据；其中，所述天气数据与电磁共振位置的对应关系包括如下至少一项：温度和电磁共振位置的对应关系；车速、风速与电磁共振位置的对应关系；风向与电磁共振位置的对应关系；降雨量与电磁共振位置的对应关系；以及雨水ph值与电磁共振位置的对应关系。
7.在一种实施方式中，所述天气数据检测系统还包括：预警模块，用于当所述天气数据超过对应的预警值时，向驾驶者进行预警，或者，当根据所述天气数据判断到所述车辆处于极端恶劣天气中时，启动车载自助救援系统。
8.在一种实施方式中，所述天气数据检测系统还包括：数据共享模块，用于执行如下至少一项操作：将所述天气数据发送至车内显示设备，以在所述车内显示设备显示所述天气数据；将所述天气数据发送给周边其他车辆；以及，将所述天气数据上传至天气服务器。
9.在一种实施方式中，所述天气数据检测系统还包括：数据共享模块，用于将所述天气数据连同所述车辆的位置信息上传至天气服务器；以及，用于从所述天气服务器接收更新的天气数据，所述更新的天气数据是所述天气服务器通过整合所述车辆所在区域的各车辆上报的天气数据所得到的。
10.在一种实施方式中，所述天气数据检测系统还包括：模式控制模块，用于控制所述天气数据检测系统的工作模式，且所述天气数据检测系统包括以下至少一种工作模式：标准模式、休眠模式、快速探测模式和自我保护模式，在所述标准模式，所述模式控制模块控制所述天气数据检测系统以标准频率探测天气；在所述休眠模式，所述模式控制模块控制所述天气数据检测系统以低于所述标准频率的频率探测天气；在所述快速探测模式，所述模式控制模块控制所述天气数据检测系统以高于所述标准频率的频率探测天气；在所述自我保护模式，所述模式控制模块控制所述天气数据检测系统关闭。
11.在一种实施方式中，所述模式控制模块，具体用于根据所述天气数据所反映的天气状况，动态调整所述天气数据检测系统的工作模式。
12.本发明实施例还提供了一种基于车辆的天气数据检测方法，包括：接收电信号，其中所述电信号是由至少一个基于超材料的微纳传感模块生成并发送的，所述至少一个基于超材料的微纳传感模块集成于所述车辆的玻璃上，用于通过所述超材料对所述车辆所处位置的天气信息进行探测；以及将所述电信号转换为对应的天气数据；其中，所述天气数据包括如下至少一项：温度数据、风速数据、风向数据、雨量数据、和雨水ph值数据。
13.其中，所述方法还包括：根据当前所处的工作模式，激活所述至少一个基于超材料的微纳传感模块以探测所述车辆所处位置的天气信息；其中，所述工作模式包括：标准模式、休眠模式、快速探测模式和自我保护模式，当处于所述标准模式时，以标准频率激活所述至少一个基于超材料的微纳传感模块并进行天气数据的探测；当处于所述休眠模式时，以低于所述标准频率的频率激活所述至少一个基于超材料的微纳传感模块并进行天气数据的探测；当处于所述快速探测模式时，以高于所述标准频率的频率激活所述至少一个基于超材料的微纳传感模块并进行天气数据的探测；以及当处于自我保护模式时，停止激活所述至少一个基于超材料的微纳传感模块以停止天气探测并进入自我保护状态。
14.本发明实施例还提供了一种基于车辆的天气数据检测装置，包括：接收模块，用于接收电信号，其中所述电信号是由至少一个基于超材料的微纳传感模块生成并发送的，所述至少一个基于超材料的微纳传感模块集成于所述车辆的玻璃上，用于通过所述超材料对所述车辆所处位置的天气信息进行探测；以及处理模块，用于将所述电信号转换为对应的天气数据；其中，所述天气数据包括如下至少一项：温度数据、风速数据、风向数据、雨量数据、和雨水ph值数据。
15.本发明的有益效果是：
16.本发明实施例，在车辆的玻璃上集成基于超材料的微纳传感模块来实现天气信息的探测。利用基于超材料的微纳传感模块来探测的方案，相比传统基于机械式或光电式的传感器来探测的方案，具有体积小、响应速度快等特点。同时，通过在车辆上布置基于超材料的微纳传感模块来探测天气信息，也实现了将车辆作为天气监控点的目的，其相比于传统的利用天气监测基站的方案，具有覆盖范围广、机动性强等特点。
附图说明
17.图1是本发明的基于车辆的天气数据检测系统的实施例的结构示意图；
18.图2是本发明实施例的微纳传感模块的安装位置的示意图；
19.图3是本发明的基于车辆的天气数据检测系统的另一实施例的结构示意图；
20.图4是本发明的基于车辆的天气数据检测系统的另一实施例的结构示意图；
21.图5是本发明的基于车辆的天气数据检测系统的另一实施例的结构示意图；
22.图6是本发明的基于车辆的天气数据检测系统的另一实施例的结构示意图；
23.图7是本发明的基于车辆的天气数据检测方法的实施例的流程示意图；
24.图8是本发明的基于车辆的天气数据检测装置的实施例的结构示意图。
具体实施方式
25.在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
26.如图1所示，是本发明的基于车辆的天气数据检测系统10的实施例的结构示意图，该天气数据检测系统10可以利用车辆来实现天气的检测。
27.如图1所示，该基于车辆的天气数据检测系统10，包括：至少一个基于超材料的微纳传感模块101和数据处理模块102。其中，至少一个基于超材料的微纳传感模块101与数据处理模块102电性连接，以实现数据传递。其中，至少一个基于超材料的微纳传感模块101，集成于车辆的玻璃上，用于通过超材料来探测车辆所处位置的天气信息，并生成相应的电信号。数据处理模块102，用于接收至少一个微纳传感模块101的电信号，并将电信号转换为对应的天气数据，从而实现天气数据的检测。其中，天气数据包括如下至少一项：温度数据、风速数据、风向数据、雨量数据、和雨水ph值数据。
28.其中，至少一个基于超材料的微纳传感模块101的数量可以是一个或多个，例如针对不同的天气数据，分别采用不同的基于超材料的微纳传感模块101来探测；又例如，针对相同的天气数据，也可以同时布置多个基于超材料的微纳传感模块101来探测；再例如，针对不同的天气数据，可以将不同类型的超材料集成于同一个微纳传感模块中，以实现对不同天气数据的探测。
29.其中，基于超材料的微纳传感模块101主要是指基于超材料的微型化的传感结构。其中，超材料可以实现对自然界环境信号的灵敏探测，例如二氧化钒超材料的相变与环境的温度息息相关，因此可以用于探测环境中温度的变化；又例如，传感超材料可以根据介质扰动理论实现对介质中ph值的探测，从而可以用于探测环境雨水中的ph值；再例如，形变超材料可以实现对外界压力的灵敏感应，从而可以用于探测环境中风速的变化；再例如，亲水性超材料可以用来探测雨量，入射角敏感型超材料可以用来探测风向，等等。另外，“微型化”可以是指微纳传感模块的尺寸可以较小，例如，长和宽均为15mm(毫米)的结构即可以实现对天气数据的灵敏感知。
30.其中，至少一个基于超材料的微纳传感模块101集成于车辆的玻璃上，其可以是集成于前挡风玻璃、左右车窗玻璃、天窗玻璃和后挡风玻璃，如图2所示，示出了基于超材料的微纳传感模块101的结构以及集成于前挡风玻璃的位置。其中，微纳传感模块集成的位置可以根据车型(不同车型结构会有差异)、要检测的天气数据等因素来确定，例如，对于测量风速的微纳传感模块可以集成于前挡风玻璃上，因为前挡风玻璃面积较大且位置相对较正，因此可以更准确地探测风力的变化；又例如，对于测量温度的微纳传感模块可以集成于天窗玻璃上，因为此处对温度的吸收相对较均匀。另外，微纳传感模块设置于玻璃的外表面上，以与环境灵敏接触。
31.其中，微纳传感模块101中的超材料在环境的作用下，会产生相应的电信号。此电信号被发送至数据处理模块102，由数据处理模块102根据此电信号来得到相应的天气数据。
32.其中，微纳传感模块101和数据处理模块102的电性连接方式包括：有线方式或无线方式，例如电磁感应的方式，通过电磁感应的方式，微纳传感模块101和数据处理模块102无需布线即可将信息传回数据处理模块102。
33.其中，数据处理模块102得到微纳传感模块101的信号之后，将此信号转换为天气数据。另外，数据处理模块102得到此天气数据之后，可以提供给气象(或天气)服务器使用，也可以留在本地使用，或者共享给周边的基站、车辆等等，这些本实施例均不做限制。举例而言，当天气数据提供给气象(或天气)服务器使用时，车辆将作为天气监测点，其相比于传统的利用天气监测基站实现天气监控的方案，具有覆盖范围广、机动性强等特点。又例如，当天气数据留在车辆内使用时，可以使得驾驶员能够清楚地了解当前所处位置的天气情况，增加车辆的娱乐性。另外，诸如雨量和温度等数据，也可以用于车内的智能化控制系统，例如，空调温度自动调节、雨刷自动控制等。另外，当根据天气数据发现车辆处于恶劣天气或极端恶劣天气等中时，还可以对驾驶者进行预警(告警)或者自动进行紧急救援呼叫等。
34.本实施例，利用基于超材料的微纳传感模块来探测天气数据(如温度、雨量等)，其相比传统基于机械式或光电式的传感器来探测的方案，具有体积小、响应速度快等特点。同时，通过在车辆上的玻璃上集成基于超材料的微纳传感模块来探测天气信息的方案，实现了将车辆作为天气监控点的目的，其相比于传统的利用天气监测基站的方案，具有覆盖范围广、机动性强等特点，能够覆盖一些偏远的地方。
35.如图3所示，是本发明的基于车辆的天气数据检测系统的另一实施例的结构示意图。
36.相比于图1的实施例，图3的天气数据检测系统10进一步包括：存储模块103，用于预存天气数据与微纳传感模块101中超材料的电磁共振位置的对应关系。数据处理模块102，具体用于根据存储模块103预存的天气数据与电磁共振位置的对应关系，将收到的来自微纳传感模块101的电信号转换为对应的天气数据。
37.其中，微纳传感模块101中的超材料对环境十分敏感，其与环境相互作用之后，会产生明显的电磁共振，并且电磁共振的共振位置会随着环境的变化而产生偏移。举例而言，相变超材料可以用于测量环境温度，当其与自然环境中的热场相互作用之后，会产生明显的特征电磁共振，这种特征电磁共振实现了从热信号到电信号的转变，同时电磁共振位置还会随着热场的微弱变化产生偏移，从而可以用于探测环境中的温度变化。又例如，传感超
材料可以用于雨水的ph值的监测，当环境中水汽ph值发生变化时，传感超材料的电磁场的共振位置将发生单调偏移。又例如，形变超材料可以用于检测风速，当施加在其上的外力变化(由风施加，风速不同，施加的压力会不同)时，对应的电磁共振的位置会发生变化，从而能够检测出环境中风力的变化。
38.基于上述原理，可以预先测量微纳传感模块中超材料的电磁共振位置与对应的天气数据的对应关系，并存入存储模块103中。其中，存储模块103中存储的对应关系可以包括如下至少一项：温度和电磁共振位置的对应关系；车速、风速与电磁共振位置的对应关系；风向与电磁共振位置的对应关系；降雨量与电磁共振位置的对应关系；以及雨水ph值与电磁共振位置的对应关系。
39.需要注意的是，针对风速而言，由于车速对风速施加在微纳传感模块101上的压力的影响较大，因此在确定风速与超材料的电磁共振位置的对应关系时，应考虑车速。另外，在确定上述对应关系时，还可以结合车型、微纳传感模块的安装位置等因素的影响，从而提高确定的对应关系的准确度。
40.本实施例的存储模块103通过存储上述对应关系，能够支撑数据处理模块102将从微纳传感模块101接收到的信号转换为对应的天气数据，从而实现天气数据的检测。除此之外，存储模块103还可以用于存储其他信息，例如预警值，以支持基于天气数据的预警；例如，用于支持天气数据的本地保存。
41.如图4所示，是本发明的基于车辆的天气数据检测系统的另一实施例的结构示意图。
42.与图1实施例相比，图4的天气数据检测系统10进一步包括：预警模块104，与数据处理模块102连接，用于从数据处理模块102得到天气数据，并基于天气数据进行预警操作。可以理解的是，预警模块104的功能也可以集成于数据处理模块102中。
43.其中，当预警模块104在判断到天气数据超过对应的预警值时，可以对驾驶员进行预警。例如，当风速超过对应的风速预警值时，可以采用语音、声光等方式提醒驾驶员注意驾驶，例如以低速行驶。又例如，当降雨强度和持续时间(通过持续的雨量数据得到)达到一定临界值时，可以提醒驾驶者注意道路安全。又例如，当根据天气数据判断到车辆处于极端恶劣天气中(如，可以通过将天气数据与表示极端恶劣天气的阈值进行比较来判断)时，预警模块104还可以启动车载自助救援系统，以进行紧急救援，例如自动呼叫救援中心，等。
44.本实施例，通过预警模块104能够实现基于天气数据的预警操作，从而能够提高车辆的智能性，使得驾驶者在行车时，能够基于突发的天气状况做出及时的调整，提高驾驶安全性。
45.如图5所示的，是本发明的基于车辆的天气数据检测系统的另一实施例的结构示意图。
46.与图1的实施例相比，图5的天气数据检测系统1进一步包括：数据共享模块105，与数据处理模块102连接，用于从数据处理模块102处得到天气数据，并将得到的天气数据共享给其他设备。可以理解的是，数据共享模块105的功能可以集成于数据处理模块102中。
47.其中，数据共享模块105可以将天气数据共享给车内的其他设备或者车外的其他设备，如其他车辆或者服务器等。具体地，数据共享模块105将天气数据发送给车内的显示设备，以显示车辆当前所处位置的天气数据，例如温度、风速、雨量等。又例如，数据共享模
块105可以借助于车辆间的直接通信将天气数据共享给周边其他车辆，以使得其他车辆也能够获得天气数据。
48.另外，数据共享模块105还可以将天气数据连同车辆的位置信息上传至天气服务器。并且数据共享模块105进一步地，还可以从天气服务器接收更新的天气数据。其中，更新的天气数据是天气服务器至少基于车辆所在区域的各车辆上报的天气数据所得到的。通过从天气服务器接收更新的天气数据，数据共享模块105可以获取到更准确的天气数据。
49.本实施例，通过数据共享模块105实现了天气数据的共享，其丰富的车辆的功能，例如车辆可以作为天气监测节点，将天气数据共享给天气服务器。
50.如图6所示，是本发明的基于车辆的天气数据检测系统的另一实施例的结构示意图。
51.与图1相比，图6的天气数据检测系统10还包括：模式控制模块106，用于控制该天气数据检测系统的10的工作模式。其中，模式控制模块106的功能也可以集成于数据处理模块102中。
52.在本实施例中，天气数据检测系统包括如下至少一种工作模式：标准模式、休眠模式、快速探测模式和自我保护模式。
53.其中，在标准模式，模式控制模块106控制天气数据检测系统以标准频率探测天气；在休眠模式，模式控制模块106控制天气数据检测系统以低于所述标准频率的频率探测天气；在快速探测模式，模式控制模块106控制天气数据检测系统以高于标准频率的频率探测天气；在自我保护模式，模式控制模块106控制天气数据检测系统关闭。
54.其中，模式控制模块106与微纳传感模块101和/或数据处理模块102电性连接，用于向这些模块发送激活信号以激活相应的模块工作，从而控制天气探测的频率。例如，在标准模式中时，模式控制模块106每间隔30分钟向微纳传感模块101发送激活信号，以激活微纳传感模块101进行天气探测。可以理解的是，各种模式的探测时间间隔可以预先设置，并且用户也可以自己设置，一般而言，对于气候长期保持稳定的区域，工作时间间隔可以设置得长一些。另外，驾驶者也可以主动激活模式控制模块106，以进行天气探测。
55.其中，模式控制模块106可以根据天气数据所反映的天气状况，动态调整天气数据检测系统的工作模式，即根据天气数据所反映的天气状况，来控制天气数据检测系统在上述工作模式之间切换。例如，在遇到恶劣自然天气时，可以控制天气数据检测系统进入快速探测模式，以缩短天气数据的采集时间间隔，保证敏锐地探测自然环境的变化。另外，为了极端防止恶劣天气下对天气数据检测系统的损伤，在极端恶劣天气中，当完成一次探测任务后，可以立即关闭天气数据检测系统，即进入自我保护模式。
56.本发明实施例的模式控制模块106可以控制天气数据检测系统在各种工作模式之间切换，以适应不同的场景。同时，此种切换可以是基于探测到的天气数据而动态进行的，从而使得天气探测更适应于当前的天气情况。
57.以上对本发明实施例的基于车辆的天气数据检测系统进行了详细说明，下面结合附图，说明本发明实施例的基于车辆的天气数据检测方法、装置。需要说明的是，该方法和装置的诸多实施细节已在前述的系统实施例中说明，因此在下述仅说明方法和装置的概要，而不做细节上的赘述。
58.如图7所示，是本发明的基于车辆的天气数据检测方法的实施例的流程示意图，其
包括如下步骤：
59.步骤s701、接收电信号，其中所述电信号是由至少一个基于超材料的微纳传感模块所生成并发送的，所述至少一个基于超材料的微纳传感模块集成于所述车辆的玻璃上，用于通过超材料来探测车辆所处位置的天气情况。
60.步骤s702、将步骤s701接收的电信号转换为对应的天气数据，其中，天气数据包括如下至少一项：温度数据、风速数据、风向数据、雨量数据、和雨水ph值数据。
61.在上述步骤s702中，可以根据预存的天气数据与电磁共振位置的对应关系，将电信号转换为对应的天气数据。其中，微纳传感模块中的超材料对环境十分敏感，其与环境相互作用之后，会产生明显的电磁共振，并且电磁共振的共振位置会随着环境的变化而产生偏移。因此，可以预先测量天气数据与超材料的电磁共振位置的对应关系，并预存，然后基于此对应关系，即可从电信号得到天气数据。其中，天气数据与电磁共振位置的对应关系包括如下至少一项：温度和电磁共振位置的对应关系；车速、风速与电磁共振位置的对应关系；风向与电磁共振位置的对应关系；降雨量与电磁共振位置的对应关系；以及雨水ph值与电磁共振位置的对应关系。
62.另外，在图7实施例中，还可以根据当前所处的工作模式，来控制是否激活至少一个微纳传感模块，或者控制至少一个微纳传感模块的激活频率，以探测车辆所处位置的天气情况。具体地，当处于标准模式时，控制以标准频率激活至少一个微纳传感模块并进行天气数据的探测；当处于休眠模式时，控制以低于标准频率的频率激活至少一个微纳传感模块并进行天气数据的探测；当处于快速探测模式时，控制以高于标准频率的频率激活至少一个微纳传感模块并进行天气数据的探测；以及当处于自我保护模式时，停止激活至少一个微纳传感模块以停止天气探测并进入自我保护状态，其中自我保护状态例如是使天气数据检测系统进入关闭状态以及断开与其他设备的连接进入独立状态。
63.如图8所示，是本发明的基于车辆的天气数据检测装置80的实施例的结构示意图，其包括：接收模块801，用于接收电信号，其中所述电信号是由至少一个基于超材料的微纳传感模块生成并发送的，所述至少一个基于超材料的微纳传感模块集成于所述车辆的玻璃上，用于通过所述超材料对所述车辆所处位置的天气信息进行探测；以及处理模块802，用于将所述电信号转换为对应的天气数据；其中，所述天气数据包括如下至少一项：温度数据、风速数据、风向数据、雨量数据、和雨水ph值数据。
64.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，控制器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
65.虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。