專利名稱：一種利用交通燈控制汽車車速的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用交通燈控制汽車車速的控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著高速公路的發(fā)展和科技水平的提高，汽車的行駛速度也越來越快，對行人安全造成了極大的安全隱患。盡管在道路上有交通信號燈管理交通且大部分城市都有采取抓拍和錄像的方式對不遵守交通規(guī)則的行為給予罰款和扣分的處罰，但仍有部分駕駛員對紅燈視而不見，不按規(guī)章駕駛，造成交通事故頻發(fā)。針對上述存在的問題，現(xiàn)中國專利文獻(xiàn)公開了一種用于對車輛操作者進(jìn)行輔助的方法和裝置[申請?zhí)朇N200880124613. 9]，該車輛正在趨近交通信號燈組，交通信號燈組 在至少一種第一運(yùn)行狀態(tài)中允許越過停車線，且在第二運(yùn)行狀態(tài)中不允許越過停車線。該方法規(guī)定，(I)在車輛中接收描述交通信號燈組的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和直到運(yùn)行狀態(tài)變化之前的時(shí)間段的信號，(2)在車輛中，基于所接收的信號進(jìn)行關(guān)于在交通信號組處于第一運(yùn)行狀態(tài)的同時(shí)車輛是否能以來自預(yù)定速度范圍的速度到達(dá)停車線的驗(yàn)證，以及(3)作為驗(yàn)證結(jié)果的函數(shù)，對車輛的速度進(jìn)行影響，和/或產(chǎn)生用于對速度進(jìn)行影響的建議。雖然該發(fā)明解決了在趨近交通信號組時(shí)設(shè)置適當(dāng)?shù)能囁賮肀苊怦{駛員不按規(guī)章駕駛的情況，但是該發(fā)明的控制過程相對比較復(fù)雜，還需要判斷交通信號燈為綠燈時(shí)車輛是否能安全通過給系統(tǒng)造成了負(fù)擔(dān)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種利用交通燈控制汽車車速的控制裝置，該裝置用于防止車輛闖紅燈的情況且控制方式簡單。本實(shí)用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種利用交通燈控制汽車車速的控制裝置，汽車內(nèi)設(shè)有制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，該控制裝置包括ECU、圖像采集器件和與所述ECU連接的圖像處理單元，所述的圖像采集器件與所述的圖像處理單元連接，所述的制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別與所述的ECU連接，所述的圖像處理單元用于接收圖像采集器件攝取的圖像信息并將該圖像信息進(jìn)行處理，在確認(rèn)為交通燈時(shí)識別交通燈的紅綠狀態(tài)信息并計(jì)算車輛到交通燈的距離信息，所述的ECU用于接收上述圖像處理單元輸送的紅綠狀態(tài)信息和距離信息并在紅綠狀態(tài)信息為紅燈時(shí)，判斷在車輛到交通燈的距離信息小于ECU內(nèi)預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值時(shí)分別發(fā)出控制信號控制上述制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作降低車速。該利用交通燈控制汽車車速的控制裝置通過圖像采集器件實(shí)時(shí)監(jiān)控前方交通燈的狀態(tài)并將攝取的圖像信息發(fā)送給圖像處理單元，其圖像處理單元將圖像信息進(jìn)行處理在確認(rèn)為交通燈時(shí)識別交通燈的紅綠狀態(tài)信息并計(jì)算車輛到交通燈的距離信息，ECU接收圖像處理單元輸送的紅綠狀態(tài)信息并在紅綠狀態(tài)信息為紅燈時(shí)，E⑶實(shí)時(shí)將圖像處理單元輸送的車輛到交通燈的距離信息與ECU內(nèi)預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值進(jìn)行比較，在距離信息小于設(shè)定值時(shí)發(fā)出控制信號分別控制制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作降低車速，使駕駛員不能隨意加速超越紅燈。在上述的利用交通燈控制汽車車速的控制裝置中，該控制裝置還包括與上述E⑶連接的車速傳感器，所述的ECU用于將車速傳感器采集的當(dāng)前車速值與所述ECU內(nèi)預(yù)先存儲的車速設(shè)定值進(jìn)行對比并在當(dāng)前車速值小于車速設(shè)定值時(shí)，發(fā)出控制信號解除對上述制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。該控制裝置在采集到的紅綠燈狀態(tài)信息為紅燈時(shí)，車速傳感器實(shí)時(shí)采集車輛的當(dāng)前車速值并輸送給ECU，ECU將接收到的當(dāng)前車速值與其內(nèi)預(yù)先存儲的車速設(shè)定值進(jìn)行對比，在當(dāng)前車速值小于車速設(shè)定值時(shí)發(fā)出控制信號解除對制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，使制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)處于車輛正常行駛狀態(tài)下的工作狀態(tài)。在上述的利用交通燈控制汽車車速的控制裝置中，所述的圖像采集器件為布置在車輛車頭上與上述圖像處理單元連接的攝像頭，在所述攝像頭的下部固定有激光筆。 在上述的利用交通燈控制汽車車速的控制裝置中，所述的圖像處理單元為與E⑶連接的微處理器，所述的微處理器用于將上述圖像采集器件攝取的圖像信息進(jìn)行處理并識別交通燈的紅綠狀態(tài)信息和計(jì)算車輛到交通燈的距離信息。在上述的利用交通燈控制汽車車速的控制裝置中，該裝置還包括CAN總線，所述的ECU、圖像處理單元和車速傳感器均連接在所述的CAN總線上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本利用交通燈控制汽車車速的控制裝置通過攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控前方交通燈的狀態(tài)，在交通燈為紅燈時(shí)，ECU通過判斷輸出控制信號控制制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作降低行車速度，避免駕駛員隨意加速闖紅燈的情況，提高了行車安全且控制方式簡單。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型測距的示意圖。圖中，I、E⑶；2、圖像處理單元；3、圖像采集器件；4、車速傳感器；5、CAN總線；6、制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；7、油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。如圖I所示，本利用交通燈控制汽車車速的控制裝置，汽車內(nèi)設(shè)有制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)7，該控制裝置包括E⑶I、圖像采集器件3以及與E⑶I連接的圖像處理單元2和車速傳感器4，圖像采集器件3與圖像處理單元2連接，制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)7分別與E⑶I連接，該控制裝置還包括與E⑶I連接的CAN總線5，其E⑶I、圖像處理單元2和車速傳感器4均連接在CAN總線5上。該利用交通燈控制汽車車速的控制裝置可使車輛在紅燈亮起時(shí)降低車輛的行車速度。具體來說，圖像采集器件3為布置在車輛車頭上與圖像處理單元2連接的攝像頭，在其攝像頭的下面固定一個(gè)激光筆，攝像頭對車輛前方的行車環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)地拍攝獲取圖像信息。攝像頭具有廣角鏡頭，能夠拍攝到車輛前方地面和車前上方預(yù)定高度的景象。作為代替廣角鏡頭的代替方案，攝像頭也可包括多個(gè)鏡頭，多個(gè)鏡頭拍攝圖像并對每個(gè)鏡頭的圖像進(jìn)行分別識別處理合成完整的車前景象。車速傳感器4、油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)7和制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6均采用通用的結(jié)構(gòu)，其中油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)7和制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6為市場上常用的電動(dòng)控制系統(tǒng)。圖像處理單元2為與E⑶I連接的微處理器，微處理器用于將圖像采集器件3攝取的圖像信息進(jìn)行處理，在確認(rèn)為交通燈時(shí)識別交通燈的紅綠狀態(tài)信息并計(jì)算車輛到交通燈的距離信息。圖像處理單元2對圖像的處理過程包括對原始圖像中的噪聲、畸變進(jìn)行去除修正，還包括圖像灰度化、圖像增強(qiáng)、圖像邊緣檢測和圖像的二值化。E⑶I用于接收圖像處理單元2輸送的紅綠狀態(tài)信息，在紅綠狀態(tài)信息為綠燈時(shí)本控制裝置不工作出⑶I在接收到紅綠狀態(tài)信息為紅燈時(shí)，實(shí)時(shí)將圖像處理單元2輸送 的車輛到交通燈的距離信息與ECU I內(nèi)預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值進(jìn)行比較，其設(shè)定值可以設(shè)定為一百米，在實(shí)時(shí)采集到的車輛到交通燈的距離信息小于設(shè)定值時(shí)發(fā)出控制信號分別控制制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)7工作降低車速，使駕駛員不能隨意加速超越紅燈，待綠燈亮后車輛恢復(fù)正常行駛，在ECU I發(fā)出控制信號分別控制制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)7工作降低車速的同時(shí)，車速傳感器4實(shí)時(shí)采集車輛的當(dāng)前車速值并輸送給ECU 1，ECUI將接收到的當(dāng)前車速值與其內(nèi)預(yù)先存儲的車速設(shè)定值進(jìn)行對比，其車速設(shè)定值可設(shè)定為10Km/h，在當(dāng)前車速值小于車速設(shè)定值時(shí)發(fā)出控制信號解除對制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)7的控制，使制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)7處于車輛正常行駛狀態(tài)下的工作狀態(tài)。此控制裝置解決了即使車輛在快接近人行橫道時(shí)，也可以通過降低車速迫使車主不得不將車停下來，避免車主闖紅燈的情況?；蛘咴谲囕v越過人行橫道時(shí)接收到紅燈信號，本控制裝置控制車速在一定范圍內(nèi)時(shí)解除對制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，使車輛有一定的車速駛離該區(qū)域，此時(shí)避免了車主為盡快駛離該區(qū)域加速的情況從而避免了不必要的意外事故的發(fā)生。如圖2所示，本控制裝置對車輛到交通燈的距離信息的檢測，假設(shè)固定在攝像頭下面激光筆發(fā)送出的激光束是與攝像頭的光軸完全平行，激光束的中心落點(diǎn)在在攝像頭的視域中是最亮的點(diǎn)。激光束照射到攝像頭視域中的跟蹤目標(biāo)上，那么攝像頭可以捕捉到這個(gè)點(diǎn)，通過簡單的圖像處理的方法，可以在這幀圖像中找到激光束照射形成的最亮點(diǎn)，同時(shí)可以計(jì)算出Y軸上方向上從落點(diǎn)到圖像中心的象素的個(gè)數(shù)。這個(gè)落點(diǎn)越接近圖像的中心，
被測物體距離就越遠(yuǎn)。車輛到交通燈的距離D =( I )
tan 6/等式中h是一個(gè)常量，是攝像頭與激光發(fā)射器之間的垂直距離，可以直接測量獲得。Θ 可通過下式計(jì)算Θ = Num*Rop+0ffset(2)其中Num是從圖像中心到落點(diǎn)的像素個(gè)數(shù)；Rop是每個(gè)像素的弧度值；0ffset是
弧度誤差。
剛合并以上等式可以翻= tan(N臓:P + offset) ( 3 )其中，Num可以從圖像上計(jì)算得到，Rop和Offset需要通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算獲得。首先測量出D的準(zhǔn)確值，然后根據(jù)等式(I)可以計(jì)算出準(zhǔn)確的Θ，根據(jù)等式(2)可到只含有參數(shù)Rop和Offset的方程。在不同的距離多次測量D的準(zhǔn)確值計(jì)算Θ，求解方程組可以求出Rop 和 Offset。這里 Rop = O. 0030354，Offset = O. 056514344。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了 E⑶I、圖像處理單元2、圖像采集器件3、車速傳感器4、CAN總線5、制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)6、油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)7等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實(shí)用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種 附加的限制都是與本實(shí)用新型精神相違背的。
權(quán)利要求1.一種利用交通燈控制汽車車速的控制裝置，汽車內(nèi)設(shè)有制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(6)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7)，其特征在于，該控制裝置包括ECU (I)、圖像采集器件(3)和與所述ECU(I)連接的圖像處理單元(2)，所述的圖像采集器件(3)與所述的圖像處理單元(2)連接，所述的制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(6)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7)分別與所述的ECU(I)連接，所述的圖像處理單元(2)用于接收圖像采集器件(3)攝取的圖像信息并將該圖像信息進(jìn)行處理，在確認(rèn)為交通燈時(shí)識別交通燈的紅綠狀態(tài)信息并計(jì)算車輛到交通燈的距離信息，所述的ECU(I)用于接收上述圖像處理單元(2)輸送的紅綠狀態(tài)信息和距離信息并在紅綠狀態(tài)信息為紅燈時(shí)，判斷在車輛到交通燈的距離信息小于ECU(I)內(nèi)預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值時(shí)分別發(fā)出控制信號控制上述制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(6)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7)工作降低車速。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用交通燈控制汽車車速的控制裝置，其特征在于，該控制裝置還包括與上述ECU(I)連接的車速傳感器(4)，所述的ECU(I)用于將車速傳感器(4)采集的當(dāng)前車速值與所述ECU(I)內(nèi)預(yù)先存儲的車速設(shè)定值進(jìn)行對比并在當(dāng)前車速值小于車速設(shè)定值時(shí)，發(fā)出控制信號解除對上述制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(6)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)(7)的控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用交通燈控制汽車車速的控制裝置，其特征在于，所述的圖像采集器件(3)為布置在車輛車頭上與上述圖像處理單元(2)連接的攝像頭，在所述攝像頭的下部固定有激光筆。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的利用交通燈控制汽車車速的控制裝置，其特征在于，所述的圖像處理單元(2)為與E⑶(I)連接的微處理器，所述的微處理器用于將上述圖像采集器件(3)攝取的圖像信息進(jìn)行處理并識別交通燈的紅綠狀態(tài)信息和計(jì)算車輛到交通燈的距離信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用交通燈控制汽車車速的控制裝置，其特征在于，該裝置還包括CAN總線(5)，所述的E⑶(I)、圖像處理單元(2)和車速傳感器(4)均連接在所述的CAN總線(5)上。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種利用交通燈控制汽車車速的控制裝置，屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有技術(shù)控制車輛闖紅燈的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。本控制裝置包括ECU、圖像采集器件和與ECU連接的圖像處理單元，汽車內(nèi)設(shè)有制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，圖像采集器件與圖像處理單元連接，制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別與ECU連接，ECU用于接收圖像處理單元對圖像采集器件攝取的圖像信息進(jìn)行處理后的紅綠狀態(tài)信息和車輛到交通燈的距離信息，在接收到的紅綠狀態(tài)信息為紅燈時(shí)，判斷在距離信息小于ECU內(nèi)預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值時(shí)分別發(fā)出控制信號控制制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和油門執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作降低車速。本控制裝置有效防止了車輛闖紅燈的情況且控制方式簡單。
文檔編號B60W40/04GK202624199SQ201220191959
公開日2012年12月26日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者李永生, 夏華清, 門永新, 潘之杰, 趙福全 申請人:浙江吉利汽車研究院有限公司杭州分公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司, 浙江吉利控股集團(tuán)有限公司