专利名称：基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统及方法
技术领域：
本发明涉及移动定位技术领域，尤其涉及一种用于色盲或色弱者的基于移动定位技术的辅助驾驶系统。
背景技术：
统计数据显示，我国男性色盲率约为4. 71 士 0.07496，我国女性色盲率为 0. 67 士0. 036%，按此比例计算，到2011年我国的色盲人数已经达到7200万。而在这些患者当中，除了少部分的全色盲者完全不能分辨颜色外，其他的患者可在一定条件下分辨出颜色，如红色表现为土黄色，绿色表现为浅黄色等。虽然具有一定的色彩识别能力，但色盲或色弱患者在敏感性上会比正常人慢一些，一般延迟时间在0至5秒左右。色盲或色弱患者驾驶机动车会给交通带来交通安全隐患，因此交通法规中有“色盲禁驾”的条例。但是现今社会汽车已经成为一种越来越普及的交通工具，并且随着生活水平的提高与城市规模的扩大，会慢慢成为一种生活的需要，因此有必要开发一种为色盲或色弱患者服务的辅助驾驶系统。
现有技术中解决色盲者驾驶机动车障碍的技术方法主要分为以下几种 (1)佩戴色盲矫正眼镜色盲矫正眼镜的工作原理是，在眼镜镜片上镀上一层特殊的膜，使之成为某些光谱频率上的偏振镜片，削弱红色或绿色光的强度，而后通过两眼所见物体的色差程度，通过大脑的分析比较得出其颜色，从而达到分辨红绿色彩差异的目的。例如实用新型名称为“光谱颉颃色盲矫正接触镜”(申请号932M368. 1)的中国实用新型专利、发明名称为“携带色觉补正片的色盲矫正眼镜”(申请号98100686.8 )的中国发明专利等。这一类方案使用十分方便，效果显著，但在平时生活使用时会影响佩戴者对其他颜色的感官，且矫正效果也因人而已
(2)计算机色彩补偿技术随着小型嵌入式计算芯片能力的增强，已经出现了通过计算机对图像进行色彩补偿的技术方案。这种方法是通过摄像机采集图像，不对图像进行识别而直接通过分色法将图像中的指定颜色统一替换或补偿为用户指定颜色。这种方法是将图像中所有指定的颜色进行统一的替换或者补偿，其结果是整个图像色彩发生变化，与驾驶人员习惯的颜色不同，因此会影响驾车人员对真实色彩的判断，或需要驾驶人员将缩减的团与现实进行比对，这种方法对全色盲者是无效的。
(3)将常用的红绿交通灯转换为利用不同图形标识的信号灯通常方法是使用特殊的符号来代替不同颜色信号，如X代表红灯， 代表绿灯，▲代表黄灯。这种方案简单直接，但是现在全国各地并无统一的符号标准，而且要将现有的交通灯都替换为图形信号灯，所花的成本会十分巨大，费时费力，另外对于刹车灯等紧急信号灯，色盲或色弱患者依然存在识别障碍。
(4)通过计算机图像识别技术转换红绿灯信号这种方法是通过在车的前端安装摄像头，并在车内安装嵌入式运算系统和显示器，通过摄像头采集前端的红绿灯图像，通过小型计算系统的识别处理后，再通过替代图像或者语音的方式提示色盲及色弱驾驶者前方的信号灯状况。这种方案需要摄像头寻找到视频中交通灯的位置，并进行颜色甄别，再通过显示器或扬声器输出结果，如发明名称为“基于图像识别技术的色盲或色弱者辅助驾驶系统”(申请号201010127770.4)的中国发明专利。 在驾驶中要摄像头迅速定位交通灯的区域有一定的难度，因此延迟可能较大。另外，受到天气状况及外界光照影响时，图像识别结果可能会出现偏差，而且该方案需要在车上安装摄像头、小型计算设备以及显示器，成本较高且用户接受度低。
综上所述，现有技术领域内的方法都能从一定程度上减缓色盲色弱者的驾驶障碍，但都有各自的缺陷。发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对目前现有技术中的缺陷，提出一种可广泛应用、成本低廉、且便于推广普及的用于色盲色弱者的辅助驾驶系统。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案一种基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统，所述移动电话安装有GPS模块、无线通信模块以及小型数据库，所述交通信号灯辅助识别系统包括信号灯信息获取模块、车辆行驶信息获取模块、信号灯数据模拟模块、信息输出模块；其中，所述信号灯信息获取模块通过无线通信模块获取行驶区域内的交通信号灯信息并存储到移动电话的存储器中；所述车辆行驶信息获取模块通过GPS模块获取车辆当前的行驶信息； 所述信号灯数据模拟模块根据交通信号灯信息及车辆当前的行驶信息，经过运算判断是否发出模拟信号指示信息，并通过信息输出模块输出模拟信号提示信息。
进一步的，本发明的基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统中，所述信息输出模块包括语音提示单元，所述语音提示单元用于输出模拟信号的提示语音。
一种基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统的识别方法，包括以下步骤 步骤A，交通信号灯信息的获取与存储通过无线通信网络访问交通规划部门的服务器，获取所需区域内交通信号灯信息，并存储于移动电话的本地存储器中；步骤B，车辆行驶信息的获取通过GPS模块追踪车辆当前行驶信息，并实时地进行更新；步骤C，信号灯状态模拟与显示根据步骤A获取的交通信号灯信息、步骤B获取的车辆当前行驶信息，确定车辆是否已经处于信号灯触发范围；C-1，当车辆处于信号灯触发范围内，将前方的交通灯状态信息通过图形替换，输出到移动电话的显示屏上，对驾驶者进行提示；C-2，当车辆不在触发范围内或离开触发范围后，返回步骤B继续监测车辆的行驶信息。
进一步的，本发明的基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统的识别方法，步骤A 所述交通信号灯的信息包括交通信号灯的经纬度信息、方向信息、信号变换时间周期信息及某确定时刻的信号状态信息。
进一步的，本发明的基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统的识别方法，步骤B 所述行驶信息包括车辆当前的经纬度数据、车辆的行驶方向、行驶速度。
进一步的，本发明的基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统的识别方法，步骤 C-I中，当车辆处于信号灯触发范围内，还包括将前方交通灯状态信息通过语音提示驾驶者O
进一步的，本发明的基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统的识别方法，步骤A 中，当交通信号灯的信息发生变化，服务器将向用户发送更新数据库的请求，并进行更新。
进一步的，本发明的基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统的识别方法，步骤C 根据车辆行驶方向与红绿灯本身的朝向判断所要模拟的交通信号灯，当两者的角度差异小于90°时，认为该交通信号灯正对车辆方向，该交通信号灯即为所要模拟的交通信号灯。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果与现有技术相比，本发明无需在车辆上安装任何设备，只需要一部配备了 GPS传感器的移动电话即可实现整个系统的功能。现今中高端手机都配备有GPS，而且手机普及度很高，因此本发明的成本低廉，用户便于接受，易于推广应用。
与现有的许多依赖于移动互联网的服务不同，本发明只要按需更新本地的数据库信息(通常这种情况极少发生)，即可无需网络正常运行，为用户节省了可能的高额流量费用，且在基站信号不佳的郊外区域及高速行驶时也不影响使用。
图1是本发明的系统具体实施结构图。
图2是本发明的系统第一具体实施工作原理示意图。
图3是本发明的系统第二具体实施工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明如图1所示，本发明的色盲或色弱交通灯辅助识别系统，至少包括车辆行驶信息获取模块、信号灯信息获取模块、信号灯数据模拟模块、信息显示模块。其中车辆行驶信息获取模块的数据来源于移动电话内置的GPS，信号灯信息获取模块通过网络服务器获取所需红绿灯的各项数据，并存储于本地的SQLite小型数据库中，该数据将按需要更新。
如图2所示，是本发明的第一具体实施工作原理示意图，包括以下几个步骤一种基于移动电话位置信息的辅助驾驶系统，包括车辆行驶与红绿灯信息获取模块、 信号灯状态模拟模块、信息输出模块。在应用中包括的步骤为步骤一，信号灯信息获取模块与服务器进行连接，确认当前数据库中具备所需交通灯数据且数据为最新，否则进行数据更新。这里的服务器应当由相应的服务提供商维护，数据存储于本地的SQLite小型数据库中。数据应包括交通信号灯的经纬度、信号更替的周期、 某一信号(如绿灯)的某个起始时刻。
步骤二，车辆行驶信息获取模块从GPS获取车辆当前的行驶信息，包括行驶速度， 行驶方向角度，所在经纬度。该信息在车辆行驶距离每变化10米时进行更新，同时每隔1 秒也会进行更新。
步骤三，将当前车辆行驶信息与数据库中的信号灯信息进行比对，如发现车辆已处于某红绿灯群的触发范围，则信号灯数据模拟模块将启动工作，计算出当前车辆前方红绿灯的状态，并启动软定时器模拟其倒数计时过程；否则将继续监测车辆的信息。
步骤四，信息输出模块接收信号灯模拟数据后，通过“一一丨X ”的图形替换后，将当前可以行进的方向或者停车信号输出在移动电话的显示屏上，并显示剩余时间，以提示驾驶者。
步骤五，在离开触发范围后，关闭数据模拟模块与信息输出模块，显示屏进入休眠状态，节约电池电能，并继续监测车辆信息。
本发明所述的红绿灯群触发范围是根据实际需要调整，一般情况下设定的范围距离为100-200米左右。
如图3所示，本发明的第二具体实施例，实施方式与上述实施方式基本相同，只是在信息输出模块中添加了语音提示功能，可以将前方红绿灯的情况用声音提示的方式报告给驾驶者，减少对其注意力的影响，扩展了本发明的应用性。语音提示功能可以播放固有的提示音频文件，也可以由用户自己录制或定制，以做出个性化的调节。
本发明的红绿灯辅助驾驶系统，具有适用性广、经济性强、反应敏捷、判读迅速、便于推广的特点。在现有的硬件平台上，在高速行驶的状态下，位置信息的精度也可以控制在 10米以内，将信号灯触发范围设置到合适大小，即可保证使用效果。在输出时，使用直观的图形符号表示当前可行驶的情况，可以有效提高驾驶人员的判断速度，并且不影响驾驶人员正常的视觉感官，适用于所有的色盲患者。
以上详细描述了本发明的一个较佳的具体实施方案，仅仅是对本发明精神做举例说明，可以理解，本领域的普通技术无需创造性劳动即可根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中的技术人员依照本发明的构思在现有基础上做出的各种修改、补充，或用类似的替代方式所得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围内。
权利要求
1.一种基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统，所述移动电话安装有GPS模块、无线通信模块以及小型数据库，其特征在于所述交通信号灯辅助识别系统包括信号灯信息获取模块、车辆行驶信息获取模块、信号灯数据模拟模块、信息输出模块；其中，所述信号灯信息获取模块通过无线通信模块获取行驶区域内的交通信号灯信息并存储到移动电话的存储器中；所述车辆行驶信息获取模块通过GPS模块获取车辆当前的行驶信息； 所述信号灯数据模拟模块根据交通信号灯信息及车辆当前的行驶信息，经过运算判断是否发出模拟信号指示信息，并通过信息输出模块输出模拟信号提示信息。
2.根据权利要求1所述的基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统，其特征在于所述信息输出模块包括语音提示单元，所述语音提示单元用于输出模拟信号的提示语音。
3.一种基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统的识别方法，其特征在于包括以下步骤步骤A，交通信号灯信息的获取与存储通过无线通信网络访问交通规划部门的服务器，获取所需区域内交通信号灯信息，并存储于移动电话的本地存储器中；步骤B，车辆行驶信息的获取通过GPS模块追踪车辆当前行驶信息，并实时地进行更新；步骤C，信号灯状态模拟与显示根据步骤A获取的交通信号灯信息、步骤B获取的车辆当前行驶信息，确定车辆是否已经处于信号灯触发范围；C-1，当车辆处于信号灯触发范围内，将前方的交通灯状态信息通过图形替换，输出到移动电话的显示屏上，对驾驶者进行提示；C-2，当车辆不在触发范围内或离开触发范围后，返回步骤B继续监测车辆的行驶信肩、ο
4.根据权利要求3所述的基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统的识别方法，其特征在于步骤A所述交通信号灯的信息包括交通信号灯的经纬度信息、方向信息、信号变换时间周期信息及某确定时刻的信号状态信息。
5.根据权利要求3所述的基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统的识别方法，其特征在于步骤B所述行驶信息包括车辆当前的经纬度数据、车辆的行驶方向、行驶速度。
6.根据权利要求3所述的基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统的识别方法，其特征在于步骤C-I中，当车辆处于信号灯触发范围内，还包括将前方交通灯状态信息通过语音提示驾驶者。
7.根据权利要求3所述的基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统的识别方法，其特征在于步骤A中，当交通信号灯的信息发生变化，服务器将向用户发送更新数据库的请求，并进行更新。
8.根据权利要求3所述的基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统的识别方法，其特征在于步骤C中根据车辆行驶方向与红绿灯本身的朝向判断所要模拟的交通信号灯， 当两者的角度差异小于90°时，认为该交通信号灯正对车辆方向，该交通信号灯即为所要模拟的交通信号灯。
全文摘要
本发明公开了一种基于移动电话的交通信号灯辅助识别系统，包括车辆行驶信息获取模块、信号灯信息获取模块、信号灯数据模拟模块、信息输出模块；本发明还公开了该识别系统的识别方法，包括以下步骤步骤一，获取信号灯信息，将信息存储于手机本地的数据库中；步骤二，获取车辆行驶信息；步骤三，信号灯数据重建及模拟状态输出，结合步骤一、二的信息进行计算，判断出车辆在信号灯的附近范围内时，根据数据库中的相应信息重建，并将信号灯实时状态用图形或语音输出。本发明解决了现有辅助识别技术成本高、适用范围小、影响正常感观的问题。
文档编号G08G1/0967GK102509466SQ20111033290
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者刘峰, 吴翔, 朱箭容, 李晓飞, 赵忠山, 韩光 申请人:南京邮电大学