专利名称：一种行人横穿马路自动测试系统及其测试方法
技术领域：
本发明涉及一种行人横穿马路自动测试系统及其测试方法，尤其涉及可应用于初学驾驶员驾驶技能测试和无人驾驶车辆行人识别和处理测试的行人横穿马路测试系统及其测试方法。
背景技术：
一方面，国内在举行驾驶员考试时往往在行人很少甚至没有行人的路面上进行，导致新驾驶员在上路时遇到较多行人或者突然出现的行人或动物往往慌失措，很容易做出错误的操作，从而导致悲剧的发生。而且在驾驶员培训和考核中又不可能采用真人进行试验。另一方面，国内外均已举办无人驾驶车辆挑战赛,如美国DARPA (美国国防部高级计划研究局)举行的Urban Challenge (城市挑战赛)、中国举办的“智能车未来挑战”赛。目前对于无人驾驶车辆的测试主要考察其表现出来的外部性能。如，无人驾驶车辆是否正确检测有行人过马路，主要是通过观察当有行人过马路时，无人车辆是否停下或减速慢行。这种方式采用的人工移动假人还需要被告知无人车移动的速度、距离考点的距离以及行驶的车道，需要的人力较多，且由于主观因素导致假人通过马路的速度和时间影响较大，从而对测试的公平性及效果都有较大的影响。因此，有必要设计一种行人横穿马路自动测试系统，其能够自动检测被测车辆到达的速度、距离以及行驶的车道，并通过设置假人出现时离被测车辆的距离以及出现的时亥IJ，从而自动控制假人开始移动的时刻和移动的速度。
发明内容
为了达到上述目标，本发明提出一种行人横穿马路自动测试系统，包括假人移动装置、车辆检测装置以及被测车辆；其中所述车辆检测装置可设置测试时所述假人移动装置的移动速度和测试时所述假人移动装置距所述被测车辆的距离；当所述车辆检测装置检测到所述被测车辆时，测量所述被测车辆的车速和所述被测车辆相对于所述车辆检测装置的位置；所述车辆检测装置根据所述被测车辆的车速和所述被测车辆对于所述车辆检测装置的位置，计算所述假人移动装置的移动时刻和移动方向；所述车辆检测装置在所述移动时刻将所述移动速度和所述移动方向发送给所述假人移动装置；所述假人移动装置按照所述移动速度和所述移动方向移动，以使所述假人移动装置按照所述移动速度和所述距离通过所述被测车辆正前方。其中，所述假人移动装置将其位置信息实时反馈给所述车辆检测装置。其中，所述假人移动装置包括假人、假人移动平台及假人移动平台控制系统盒，所述假人及所述假人移动平台控制系统盒 均安装在所述假人移动平台上。
其中，所述假人移动平台控制系统盒包括假人移动平台无线收发模块，所述车辆检测装置包括车辆检测装置无线收发模块，所述车辆检测装置无线收发模块向所述车辆检测装置无线收发模块发送所述所述移动速度和所述移动方向；所述假人移动平台无线收发模块向所述车辆检测装置无线收发模块反馈所述位置信息。本发明还提供一种行人横穿马路自动测试系统的自动测试方法，所述自动测试系统包括假人移动装置、车辆检测装置以及被测车辆；所述自动测试方法包括如下步骤:步骤一、通过所述车辆检测装置设置测试时所述假人移动装置的移动速度和测试时所述假人移动装置距所述被测车辆的距离；步骤二、当所述车辆检测装置检测到所述被测车辆时，测量所述被测车辆的车速和所述被测车辆相对于所述车辆检测装置的位置；步骤三、所述车辆检测装置根据所述被测车辆的车速和所述被测车辆相对于所述车辆检测装置的位置，计算所述假人移动装置的移动时刻和移动方向；步骤四、所述车辆检测装置在所述移动时刻将所述移动速度和所述移动方向发送给所述假人移动装置；步骤五、所述假人移动装置按照所述移动速度和所述移动方向移动，以使所述假人移动装置按照所述移动速度和所述距离通过所述被测车辆正前方。其中，当所述假人移动装置接收到所述移动速度和所述移动方向后，向所述车辆检测装置发送控制命令收到标志信息。其中，当所述车辆检测装置未接收到所述控制命令收到标志信息时，所述车辆检测装置按照固定周期向所述假人移 动装置连续发送所述移动速度和所述移动方向，直到所述车辆检测装置接收到所述控制命令收到标志信息。其中，所述假人移动装置将其位置信息实时反馈给所述车辆检测装置，所述假人移动平台无线收发模块与所述假人移动平台控制系统盒通过串口相连。应用本发明，可以取得以下有益效果:通过本发明，可以在驾驶员培训的时候，加强对驾驶员新手关于路面紧急出现横穿马路的行人或动物等情况的反应能力的培训和考核，减少该类事故的发生率；同时也可应用在无人车辆的行人识别测试中，且与现有的人工移动假人模型相比，具有更好的便捷性、安全性和公平性。本装置安装操作简单，且可扩展性很强，可实用于各种类似的情景。
下列附图在此作为本发明的一部分以便于理解，附图中:图1为本发明中行人横穿马路自动测试系统的整体框图；图2为本发明中假人移动装置的结构示意图；图3为本发明中车辆检测装置的结构示意图；图4为本发明中行人横穿马路自动测试系统的工作示意图；图5为本发明中行人横穿马路自动测试系统的工作流程图。
具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。下面结合附图，说明本发明的实施方式。如图1所示，本发明提供的行人横穿马路自动测试系统包括假人移动装置1、车辆检测装置2。其中，假人移动装置I主要由假人11、假人移动平台16以及假人移动平台控制系统盒18构成。假人移动平台控制系统盒18可控制假人移动平台16前进和后退。假人11及假人移动平台控制系统盒18安装在假人移动平台16上，且可根据需要对假人11进行拆卸和安装。假人移动平台无线收发模块14与假人移动平台控制系统盒18通过串口相连。车辆检测装置2安装在马路边或者马路中间车辆的行驶禁区，车辆检测装置无线收发模块23和车辆检测装置控制系统盒20同样通过串口相连。如图2所示，假人移动平台控制系统盒18包括电源模块12、定位模块13、单片机17以及驱动系统15。其中电源模块12由电池121和稳压芯片122组成，电池121经过稳压芯片122后输出稳定电压，为单片机17提供+5V的正常工作电压,并同时为驱动系统15提供稳定的电机驱动电压。假人移动平台无线收发模块14与单片机17之间是双向连通关系，一方面单片机17通过假人移动平台无线收发模块14接收车辆测量装置2发来的启动时刻和移动速度等相关控制命令，另一方面单片机17通过假人移动平台无线收发模块14将假人移动平台16的一些标志信息(比如上述控制命令的收到标志信息、完成标志信息等)返回给车辆测量装置2。定位模块13为假人移动平台16精确提供其当前到达的位置，为假人移动平台16的运动提供一个关于位置的闭环反馈信息。驱动系统15可接收单片机17的控制信号驱动假人移动平台16的前进和后退。定位模块13由一个RFID读写器131和若干RFID无源电子标签132组成，RFID无源电子标签132安装在马路边及中间的边线与假人移动装置移动轨迹的交叉点处，不同RFID无源电子标签的编号不同，RFID读写器131读出不同RFID无源电子标签132的编号便可得知假人移动装置I的车道位置。而在两个电子标签之间时，假人移动装置I会保持移动，只有在检测到所要求到达的电子标签的那个位置时，假人移动装置I才会停止移动。假人移动平台无线收发模块14由串口芯片141和无线串口模块142组成，它们之间是双向连通关系，既可实现从串口芯片141到无线串口模块142的数据流动，又可实现从无线串口模块142到无线芯片141的数据流动。如图3所示，车辆检测装置2主要由电源模块24、人机交互界面22、传感检测模块21、车辆检测装置单片机25、车辆检测装置无线收发模块23构成。人机交互界面22主要用来设置和显示相关参数。传感检测模块21主要用来检测被测车辆3的相对位置和速度，传送给车辆检测装置单片机25。车辆检测装置单片机25根据人机交互界面22设置的相关参数，和传感检测模块21获取的被测车辆3的速度和位置信息，计算出假人移动装置I应当开始移动的时刻和移动的速度，并通过车辆检测装置无线收发模块23将相应的控制命令发送给假人移动平 台控制系统盒18，假人移动平台控制系统盒18接收到控制命令后，按照相关的要求使假人移动平台16进行运动，到达系统所要求的车道后，即经过系统所要求的RFID无源电子标签132后，自动停止，并向车辆检测装置2反馈完成标志信息。
其中，电源模块24主要由电池241和稳压芯片241组成，它为车辆检测装置2的各个模块提供稳定的电源。人机交互界面22包括键盘输入221和液晶显示屏222，可以设置和显示假人移动的速度和假人到达被测车辆3正前方时距被测车辆的距离等参数。传感检测模块21主要由毫米波雷达211和CAN芯片212组成，毫米波雷达211可以测量被测车辆3的相对位置和速度，然后通过CAN芯片212转换，将数据传送给车辆检测装置单片机25 ；车辆检测装置无线收发模块23包括串口芯片231和无线串口模块232，负责将控制命令发送给假人移动装置1，并接收假人移动装置I的反馈完成标志信息。本发明提供的行人横穿马路自动测试系统在马路上的安装位置如图4所示(双车道和六车道类似)。图中假人移动装置I可在横穿马路方向上做往复直线运动，该装置采用射频识别(RFID)技术进行精确定位，图中5个小圆圈表示RFID定位标签的安放位置(不同车道数可根据需求更改标签数)，标签安放在假人移动装置I往复运动的轨迹上。不同RFID无源电子标签的编号不同，RFID读写器131读出不同RFID无源电子标签132的编号便可得知假人移动装置I的具体车道位置。图中3为被测车辆；2为车辆检测装置，车辆检测装置2可以通过毫米波雷达211检测被测车辆3的相对位置和速度，其中毫米波雷达211通过天线向外发射一列连续调频毫米波，并接收目标的反射信号。发射波的频率随时间按调制电压的规律变化，一般调制信号为三角波信号，反射波与发射波的形状相同，只是在时间上有一个延迟，发射信号与反射信号在某一时刻的频率差即为混频输出的中频信号频率，且目标距离与前端输出的中频频率成正比。如果反射信号来自一个相对运动的目标，则反射信号中包括一个由目标的相对运动所引起的多谱勒频移，根据多谱勒原理就可以计算出目标距离d、相应的夹角α和目标相对运动速度V。如图4中所述，Xl为车辆检测装置2距离被测车辆3的水平距离，yl为车辆检测装置2距离被测车辆3的垂直距离，y2为车辆检测装置2距离假人移动路线的垂直距离；d为车辆检测装置2距离被测车辆3的直线距离；α为车辆检测装置2和被测车辆3连线与假人移动路线之间的夹角。可以根据d和α的几何关系，计算出被测车辆3的相对位置Xl和yl。根据Xl可以算出被测车辆3的行驶车道，yl和y2相加即为s3，即被测车辆3距离假人移动路线的垂直距离。其中车辆检测装置2固定安装在马路旁边或者是马路中车辆的行驶禁区，应当偏离假人移动装置的移动路线。
下面结合图5说明本发明中行人横穿马路自动测试系统的工作流程图。首先安装车辆检测装置2，并将假人移动装置I放置在合适的位置，并在车辆检测装置2的人机交互界面22上设置测试需要的假人移动速度v3和要求的反应距离s3(即假人到达被测车辆3正前方时距被测车辆3的距离)。然后设定数据传输协议:对于控制指令，无线数据传输采用5个字节，第一个字节为起始标志字节OxAA，第二个字节为移动方向，第三个和第四个字节表示小车移动的速度，第五个字节为结束标志字节OxFF。其中第二个字节中，0x00表示停止，0x01表示前进，0x02表示后退。对于反馈信息，无线数据传输也采用5个相同的字节，当接收到控制指令时，反馈5个字节的数据0x55 ;当完成运动完成后反馈5个字节的数据0x88作为完成标志信息。接着开启系统，车辆检测装置2便通过毫米波雷达211开始检测是否有车辆通过被检区域，当车辆检测装置2检测到有被测车辆3到达时，可以测量该被测车辆3的绝对速度和相对位置，然后结合人机交互界面22设置的参数，通过运算得出假人需要移动的时刻t、速度v3、方向(即前进或者后退)以及将要穿过的车道，并延时到时刻t，在时刻t将速度v3、方向和目的地等信息通过无线方式发送给假人移动装置I。车辆检测装置2上的毫米波雷达211检测被测车辆3的信息。毫米波雷达211可以测量被测车辆3的相对位置和绝对速度，然后通过CAN芯片212转换，将数据传送给车辆检测装置单片机25。发送控制命令车辆检测装置单片机25通过现有信息，即要求的假人移动速度v3、要求的反应距离S3、被测车辆3距离车辆检测装置2的距离d、被测车辆3车速V，进行计算，并经过适当的延时t将控制命令发送给假人移动装置1，假人移动装置I收到控制命令后，同时反馈收到标志信息，车辆检测装置2按照一定周期连续发送控制命令，直到收到来自假人移动装置I的收到标志信息。假人移动装置I收到控制命令后，向车辆检测装置2反馈收到标志信息，并开始移动，如果车辆检测装置2没有收到上述反馈信息，便继续在等时间间隔中向假人移动装置I再次发送相关命令，直到收到反馈信息。假人移动装置I 一边移动一边检测自己的位置，直到到达所需车道位置时，然后向车辆检测装置2反馈完成标志信息，到此行人横穿马路自动测试系统工作完毕。系统工作流程:一、进行准备工作1、安装本系统。选择测试点，如图4中虚线所示，画一条横穿马路的路线，在该路线和马路上每条车道的交点处分别安放一个电子标签(各个电子标签的标号不同，标签的位置和标号一一对应，和程序中一致)，将车辆检测装置2安放在如图4所示的马路中间，距离横穿马路的路线的距离为 y2，将假人移动装置I安放在横穿马路的路线的一端，即马路边，方向沿着路线向着马路的另一端。2、参数设置。打开车辆检测装置2的电源24，该装置自动进入参数设置模式，并按照要求在人机交互界面22上设置测试需要的假人移动速度v3和要求的反应距离s3，设置完成后，按“确认”按钮，退出参数设置模式，进入本系统正常工作模式。二、系统正常工作系统正常工作时，以下流程(除5和7外)均为车辆检测装置单片机25的程序流程。1、系统上电后，毫米波雷达便同时打开，并开始工作，检测前方是否有车辆通过，如果没有便继续等待，当检测到车道上有车辆通过时，同时测量出被测车辆的位置xl、yl和速度V。2、结合测量的信息和参数设置的假人移动速度v3和要求的反应距离S3，计算出假人移动的时刻t、速度V、方向(前进或后退，此处默认为前进)。3、延时等待到时刻t。4、将速度V、方向和目的车道等信息发送给假人移动装置I。5、假人移动装置I在收到控制命令后，向车辆检测装置2发送收到标志信息，并开始移动。6、车辆检测装置2等待接收收到标志信息，如果没有收到，则回到4。
7、假人移动装置I到达目的车道后停止，并向车辆检测装置2发送完成标志信息。8、工作结束。尽管本发明是通过上述优选实施方式进行描述的，但是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到，在不脱离本发明主旨的情况下，本领域技术人员可以对本发明做出不同的变化和修改。本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所·界定。
权利要求
1.一种行人横穿马路自动测试系统，包括假人移动装置(I)、车辆检测装置(2)以及被测车辆(3);其中 所述车辆检测装置(2 )可设置测试时所述假人移动装置(I)的移动速度(v3 )和测试时所述假人移动装置(I)距所述被测车辆(3)的距离(s3)； 当所述车辆检测装置(2)检测到所述被测车辆(3)时，测量所述被测车辆(3)的车速和所述被测车辆(3)相对于所述车辆检测装置(2)的位置； 所述车辆检测装置(2)根据所述被测车辆(3)的车速和所述被测车辆(3)相对于所述车辆检测装置(2)的位置，计算所述假人移动装置(I)的移动时刻(t)和移动方向； 所述车辆检测装置(2 )在所述时刻(t)将所述移动速度(v3 )和所述移动方向发送给所述假人移动装置(I); 所述假人移动装置(I)按照所述移动速度(v3)和所述移动方向移动，以使所述假人移动装置(I)按照所述移动速度(v3 )和所述距离(s3 )通过所述被测车辆(3 )正前方。
2.根据权利要求1所述的行人横穿马路自动测试系统，其特征在于，所述假人移动装置(I)将其位置信息实时反馈给所述车辆检测装置(2)。
3.根据权利要求1所述的行人横穿马路自动测试系统，其特征在于，所述假人移动装置(I)包括假人(11)、假人移动平台(16)及假人移动平台控制系统盒(18)，所述假人(11)及所述假人移动平台控制系统盒(18)均安装在所述假人移动平台(16)上。
4.根据 权利要求2所述的行人横穿马路自动测试系统，其特征在于，所述假人移动平台控制系统盒(18)包括假人移动平台无线收发模块(14)，所述车辆检测装置(2)包括车辆检测装置无线收发模块(23)，所述车辆检测装置无线收发模块(23)向所述车辆检测装置无线收发模块(23)发送所述移动时刻(t)、所述移动速度(v3)和所述移动方向；所述假人移动平台无线收发模块(14)向所述车辆检测装置无线收发模块(23)反馈所述位置信息。
5.一种行人横穿马路自动测试系统的自动测试方法，所述自动测试系统包括假人移动装置(I)、车辆检测装置(2)以及被测车辆(3);所述自动测试方法包括如下步骤: 步骤一、通过所述车辆检测装置(2)设置测试时所述假人移动装置(I)的移动速度(v3)和测试时所述假人移动装置(I)距所述被测车辆(3)的距离(s3)； 步骤二、当所述车辆检测装置(2)检测到所述被测车辆(3)时，测量所述被测车辆(3)的车速和所述被测车辆(3)相对于所述车辆检测装置(2)的位置； 步骤三、所述车辆检测装置(2 )根据所述被测车辆(3 )的车速和所述被测车辆(3 )相对于所述车辆检测装置(2)的位置，计算所述假人移动装置(I)的移动时刻(t)和移动方向；步骤四、所述车辆检测装置(2)在所述移动时刻(t)将所述移动速度(v3)和所述移动方向发送给所述假人移动装置(I)； 步骤五、所述假人移动装置(I)按照所述移动速度(v3)和所述移动方向移动，以使所述假人移动装置(I)按照所述移动速度(v3)和所述距离通过所述被测车辆(3)正前方。
6.根据权利要求5所述的自动测试方法，其特征在于当所述假人移动装置(I)接收到所述移动速度(v3)和所述移动方向后，向所述车辆检测装置(2)发送控制命令收到标志信肩、O
7.根据权利要求6所述的自动测试方法，其特征在于当所述车辆检测装置(2)未接收到所述控制命令收到标志信息时，所述车辆检测装置(2)按照固定周期向所述假人移动装置(I)连续发送所述移动速度(V3)和所述移动方向，直到所述车辆检测装置(2)接收到所述控制命令收到标志信息。
8.根据权利要求5所述的自动测试方法，其特征在于所述假人移动装置(I)将其位置信息实时反馈 给所述车辆检测装置(2 )。
全文摘要
一种行人横穿马路自动测试系统及其测试方法，该系统由假人移动装置、车辆检测装置以及无线收发模块构成。该系统能够检测被测车辆到达时的车道，距模拟系统的距离，以及行驶的速度，从而自动移动假人通过马路，并且可以设置假人通过马路的时间和速度，以及假人通过车辆正前方时距离车辆的距离。
文档编号G09B9/052GK103236199SQ20131012159
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者熊光明, 李勇, 周帅, 陈慧岩 申请人:北京理工大学