一种具备危险驾驶行为提醒和紧急求救功能的装置

摘要

本发明公开了一种具备危险驾驶行为提醒和紧急求救功能的装置，包括摄像头，扬声器，按钮，GPS定位器，超声波传感器，LED屏，连接线，2个纸箱以及树莓派开发板组成。其中扬声器和超声波传感器放置在纸箱的正上方，摄像头放置在纸箱的正前方，树莓派开发板放置在纸箱内部用于连接整个装置的所有零件；按钮根据功能分成取消按钮和报警按钮，通过树莓派开发板连接至纸箱的左侧，按钮的右侧连接LED屏用以控制LED屏的闪烁，GPS定位器放置在纸箱的左侧，通过连接线连接至树莓派开发板。本装置结合了危险驾驶预警与求救功能，功能更加丰富。

说明书

技术领域

本发明涉及一种危险驾驶预警和求救装置，特别是一种驾驶员危险驾驶行为的提醒以及驾驶员发生危险求救的装置。

背景技术

危险驾驶预警和求救装置是指能够智能识别驾驶员的危险驾驶行为并进行提示，而且能够在驾驶员突发危险后进行自主或自动报警、通过LED屏显示求救信息并启动防碰撞模块的装置，这有效规范驾驶员的驾驶行为，并且能在驾驶员遇险后及时报警与显示求救信息，以便驾驶员能够得到及时救助。

目前关于危险驾驶行为检测工具的研究，主要包括接触式和非接触式两种。我们列出了两种类型装置的各自优缺点，如表1所示。

表1危险驾驶监测装置研究分类

其中，接触式主要是通过分析驾驶员生理特征来进行判断，这种检测方式需要驾驶员佩戴一些生理、心理检测装置，操作复杂，佩戴不便，极易受到驾驶员个体因素的影响，不能真实有效地反应实际情况，且由于价格和佩戴舒适度，推广不易；非接触式主要是通过在车内安装摄像头，利用传统图像处理的方法进行检测分析，这种方法相比于接触式检测方法受干扰因素小，使用方便，价格便宜，但难以满足检测实时性的要求，且易受光线、驾驶员体貌等因素的影响。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于树莓派+OpenCV数据库和深度学习的危险驾驶行为检测和求救装置。它结合了危险驾驶行为预警和求救的功能，操作简单。同时，防碰撞模块解决了驾驶员丧失意识后车辆失去控制的问题，当超声波模块检测到车辆与障碍物距离小于4m时，会采取制动措施以防止二次灾难的发生，本装置还解决了系统误判的问题，当装置误判发生时，驾驶员可自行按下取消按钮，减少社会资源的浪费。

本发明的技术方案：一种集成有危险驾驶预警模块和报警模块的车载求救装置，包括树莓派控制电路模块。树莓派控制电路装在一个包装盒当中，扬声器模块与树莓派控制电路的右侧相连并固定在所述包装盒的顶部，摄像头模块与树莓派控制电路的GPIO口连接并镶嵌在包装盒内侧前方小孔内，所述包装盒的左侧还放置有树莓派供电USB接口和扬声器供电USB接口，分别连接至树莓派和扬声器，所述包装盒外左侧粘有的GPS定位模块与树莓派控制电路相连接，所述包装盒通过导线将求救与取消按钮模块和LED屏显示模块与树莓派控制电路相连，所述包装盒前侧放置防碰撞模块与树莓派控制电路连接；树莓派控制电路通过与各模块相连实现功能：LED显示屏一端接地，另一端接GPIO14为其提供电源以及控制信号；GPS模块有四个引脚，考虑到GPS模块与树莓派之间的串口通讯，我们将传感器的RX引脚连接至TXD引脚，TX引脚连接至RXD引脚；求救与取消按钮共有三个引脚，除VCC接电源、GND接地外，求救按钮OUT引脚接GPIO17，取消按钮OUT引脚接GPIO16；扬声器通过3.5mm口连接至树莓派；超声波传感器的Trig端口接GPIO2脚，GPIO3脚接Echo；树莓派的Vcc和Gnd与HC--SR04的Vcc和Gnd相连；1k和2k电阻组成了一个分压电路，正极接到Echo引脚，负极与GND口相连，该分压电路使GPIO3脚的电压降到了3.3v左右。本电路将所有模块整合在一起最终实现危险驾驶预警功能和突发危险报警功能。

前述的扬声器模块，所述扬声器语音提示装置是3.5mm输出口小音箱，规格为36mm，阻抗4Ω，功率为6w，由usb接口供电，信噪比95db。

前述的摄像头模块，所述摄像头采用了nior夜视版，具有红外夜视功能。

前述的GPS定位模块，所述GPS定位器型号是微雪L76X GPS Module。传感器像“收音机”一样接收、解调卫星的广播C/A码信号，中心频率为1575.42MHz。GPS模块并不播发信号，属于被动定位。

前述的LED屏显示模块，所述LED显示屏幕与树莓派面包板连接，由15cm×9cm电路板上焊接5mm的LED灯泡组成“SOS”求救信号。

前述的防碰撞模块，所述装置采用的HC--SR04超声波传感器可以测量到3cm––4m的距离，精确度可以达到3mm。包括超声波发射器、超声波接收器和控制电路三部分，并有4个引脚，本系统向超声波传感器的Trig引脚发送一个10us的脉冲，传感器接收到这个脉冲后发射出超声波，同时把Echo置为高电平(在发射之前，Echo引脚一直为低电平)。

前述的树莓派控制电路，所述电路内部采用OpenPose姿势识别利用自主编写的python代码，运用连接在一起的各个模块实现姿势的采集，识别和判断并实现相应的功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明设计了人机交互模块，会在检测到驾驶员出现注意力不集中等危险驾驶行为使，发出不同的语音提醒，提醒驾驶员规范驾驶。

2、本发明突发疾病求救处理系统。当驾驶员突发疾病，可按下求救按钮，系统将发送求救信息和驾驶员空间位置给预先设置的紧急联系人，同时播报语音求救信息，LED屏显示求救信息，以引起周围的注意并得到及时的救助。在按下求救按钮的同时系统将自动启动防碰撞模块，超声波传感器将实时监测与前方障碍物距离，及时采取制动措施以防止2次灾难的发生。

3、本发明采用的OpenPose姿势识别应用了卷积神经网路、监督学习、深度学习及以caffe为框架的开源库能够精确识别驾驶员各关节点，精度更高速度更快。在语音播报时，系统使用delay函数进行延时，解决了图片因时间过短而无法成像和语音播报干扰的问题。

附图说明

图1是本发明整体结构的正面爆炸图；图2是本发明整体结构的背面爆炸图；图3是本发明整体的正面结构示意图；图4是本发明整体的背面结构示意图；附图中的标记为：1--取消按钮，2--报警按钮，3--防碰撞模块提示灯，4--左扬声器，5--右扬声器，6--摄像头模块，7--GPS模块，8--树莓派控制电路模块，9--SOS显示屏，10--超声波测距模块，11--包装盒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例：一种集成有危险驾驶预警模块和报警模块的车载求救装置，构成如图1所示，包括取消按钮1，报警按钮2分别设置在包装盒的正面底部11，包装盒11的正面分别设置了左扬声器4和右扬声器5，左扬声器4和右扬声器的中间嵌有摄像头模块6用于实时监测驾驶员的不规范行为，在摄像头模块6的上方设有超声波测距模块10用来实时监测驾驶员失去意识后车辆与障碍物间的距离，当汽车与前方障碍物距离小于设定距离4m时，超声波测距模块10将会发送电平给树莓派控制电路模块8，此时树莓派控制电路模块8控制包装盒11左侧的防碰撞模块提示灯3亮，防止周围车辆与本车发生碰撞，在包装盒11的右侧设置了GPS模块7，在驾驶员发生意外时通过树莓派控制电路模块8向紧急联系人发送位置信息，同时包装盒11背面的SOS显示屏9亮起，以寻求周围车辆的帮助，上述取消按钮1，报警按钮2，左扬声器4，右扬声器5，摄像头模块6，GPS模块7，超声波测距模块10，防碰撞模块提示灯3和SOS显示屏9通过导线与树莓派控制电路模块8相连，体积小，操作简单，实用性强。

工作原理：该发明开始工作时，启动摄像头模块6进行拍摄，树莓派控制电路模块8对图像进行识别，判断出驾驶员是否违规驾驶或遇到危险。若驾驶员违规驾驶，则启动左扬声器4和右扬声器5进行语音播报以提示驾驶员规范驾驶。若驾驶员遇到危险且有能力按下报警按钮，当报警按钮2被按下时，启动防碰撞模块，超声波测距模块10实时监测驾驶员失去意识后车辆与障碍物间的距离，当汽车与前方障碍物距离小于设定距离4m时进行制动，GPS模块7获取驾驶员当前位置，并通过树莓派控制电路模块8发送求救短信给紧急联系人，同时SOS显示屏9发光，向外界发送求救信号。若驾驶员遇到危险且无能力按下报警按钮，左扬声器4和右扬声器5发出语音播报，询问驾驶员是否发生危险，是否需要报警。若三次询问后驾驶员还未按下取消按钮1，则启动防碰撞模块，超声波测距模块10实时监测驾驶员失去意识后车辆与障碍物间的距离，当汽车与前方障碍物距离小于设定距离4m时进行制动，GPS模块7获取驾驶员当前位置，并通过树莓派8发送求救短信给紧急联系人，同时求救模块提示灯9发光，向外界发送求救信号。若驾驶员感觉情况好转，可在系统报警后选择按下取消按钮1，则树莓派8发送情况好转短信给紧急联系人，同时求救模块提示灯9熄灭。若系统误报，则驾驶员可按下取消按钮1。