基于移动终端的行人防撞车智能预警系统的制作方法

本发明涉及智慧交通装置系统领域，特别是涉及一种基于移动终端的行人防撞车智能预警系统。

背景技术：

技术是柄双刃剑，这是无需重申的常识。手机普及后，已经从纯粹的通信工具演变成精神伴侣。通俗而言，就是技术对人进行了绑架，人们已经养成了对工具的深度依赖。手机依赖只是现代社会种种工具依赖症的缩影，现在很多人沉溺于电视节目，离开了键盘不会写字，习惯了以车代步等，人们的传统生活已经被新兴技术改变。

智联招聘发布了一份针对28个主要城市白领进行的手机使用指数调研，其中北京白领使用手机时长最久，平均每天6.72小时，最低的广州白领，平均每天也有4.9小时，其中公关、营销等行业为了工作，手机保持24小时电话通讯和手机软件交流。

交通管理信息平台的调查数据表明，目前有四成交通意外事故与行人低头看手机有关，过马路手持手机的人中，有11%正在听音乐，有7%的人在发信息，有8%的人正在通话。看手机的人发生撞车事故几率是普通人的四倍，横穿马路所用时间比正常人多2~10秒。

纵观世界历史的每一次大的技术变革，人们的生活都会发生天翻地覆的变化。面对技术变革带来的新的问题，很多人会对新兴技术进行批判，试图恢复原来的社会面貌，但均以失败告终。这些历史告诉人们，身处人类社会发展的潮流中，顺应时代的发展，针对新出现的问题进行思考和提出解决方法，才是人们需要做的事情。

本发明针对在路上低头看手机的行人（以下简称“低头族”）易发生撞车事故的现象，进行了思考和方案设计，人们需要的不是一个新的装置，因为始终跟手机同时使用，所以最好与手机做成一体；人们在使用手机时，手机在不断移动和变换倾斜角度，新的方案要在手机任何角度下均能保持监测车辆的功能；静止的车辆是不会对人们造成伤害的，所以新的方案的监测对象是移动的物体。假若能够应用这种行人防撞车智能预警系统，那么对于推进智慧交通科技发展具有重要作用，对于降低交通事故，进一步保障人们的生命财产安全具有重要意义。

技术实现要素：

因此，本发明为了保护低头族的生命安全，提供一种基于移动终端的行人防撞车智能预警系统，能够精确捕捉朝向手机快速移动的物体，同时手机发出预警提示音和振动，提醒低头看手机的人们提高警惕，避免撞伤发生交通事故。

本发明提供一种基于移动终端的行人防撞车智能预警系统，包括手机基体，透明壳体，转轴，圆球，距离传感器，重心块，MCU，扬声器，振动电机。

所述透明壳体为矩形体，安装在手机的顶部，内部设有一球形空心空间，沿着球形空间内壁，平行于手机横向面，加工有环形轨道。

所述转轴外形为针状，两端均设有圆头，圆头嵌入透明壳体内的环形轨道内，圆头和环形轨道是间隙配合，转轴可以沿着环形轨道做旋转运动，同时能够环绕转轴的轴线自转。

所述圆球为球状，沿着水平左右方向开设有一个转轴安装孔，前方安装有距离传感器，底部为重心块。所述转轴穿过圆球上的转轴安装孔，转轴安装孔和转轴是间隙配合，圆球可以环绕转轴旋转。

所述MCU和振动电机安装在手机主板中，所述扬声器安装在手机的外壳上。

当低头族行走在马路上，前方有车辆驶来时，手机扬声器立即发出“注意车辆”提示音，同时振动电机振动，以便提醒低头族注意安全。

本发明的原理是：

圆球的重心集中在底部的重心块，假设将圆球放置在水平面上，仅限制竖直方向的自由度，其它无限制，重心块会始终在圆球下方，这样距离传感器轴线保持水平。

手机的倾斜动作可以分解为前后倾斜和左右倾斜：

在手机前后倾斜变化时，由于重心块的作用，圆球环绕转轴旋转，重心块始终在下方，这样距离传感器始终水平向前。

在手机左右倾斜变化时，由于重心块的作用，圆球施加在转轴上的力，始终位于转轴的中间位置，这样转轴为了保持平衡，会在环形轨道内做旋转运动，保持转轴始终水平。

转轴与环形轨道间隙配合是为了增大转轴的自由度，进一步加强圆球的灵活度。

距离传感器射出的光线，穿过透明壳体，射到低头族前方的车辆上，最后光线反射回距离传感器，即可测得低头族与前方车辆的距离。间隔一定时间，同样原理再次测得低头族与前方车辆距离。根据两次距离的变化，即可计算出前方车辆的行驶速度。当MCU判定车辆的行驶速度会对人们造成威胁时，控制扬声器发出提示音，控制振动电机发出振动提醒人们注意。

本发明具有的有益效果是：

（1）利用不倒翁原理，保证在手机颠簸的状况下，距离传感器保持水平朝前；

（2）利用转轴和环形轨道配合结构，实现圆球自由度最大化；

（3）利用多次距离测量和时间差，转换为运动物体的速度测量。

所以，这种基于移动终端的行人防撞车智能预警系统，能够有效的监测到低头族前方来车威胁，并对获取的数据进行合理判定预警，有效预防和减少交通事故的发生，对于推动智慧交通发展和进一步保障人们生命财产安全有重要意义。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1是本发明中透明壳体和手机基体装配的外观示意图。

图2是本发明中透明壳体和手机基体装配的局部放大示意图。

图3是本发明中沿透明壳体纵向对称面的剖切线A-A的位置示意图。

图4是本发明中按照剖切线A-A视角的透明壳体、转轴、圆球的装配示意图。

图5是本发明中按照剖切线A-A视角的透明壳体的内部结构图。

图6是本发明中沿透明壳体横向对称面的剖切线B-B的位置示意图。

图7是本发明中按照剖切线B-B视角的透明壳体、转轴的装配示意图。

图8是本发明中按照剖切线B-B视角的透明壳体、转轴、圆球的装配示意图。

图9是本发明的转轴的结构示意图。

图10是本发明的圆球的结构示意图。

图11是本发明的各元件连接示意图。

图12是本发明的控制原理流程图。

图中标号：1-手机基体，2-透明壳体，21-环形轨道，3-转轴，31-转轴的圆头，4-圆球，41-转轴安装孔，5-距离传感器，6-重心块。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明基于移动终端的行人防撞车智能预警系统作进一步的详细描述。

一种基于移动终端的行人防撞车智能预警系统，其硬件主要包括：手机基体1，透明壳体2，转轴3，圆球4，距离传感器5，重心块6，MCU，扬声器，振动电机。

所述透明壳体2为矩形体，安装在手机基体1的顶部，内部设有一球形空心空间，沿着球形空间内壁，平行于手机横向面，加工有环形轨道21。

进一步讲，透明壳体2的材料采用聚甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，透光率和折射率都接近空气，最大程度上降低材料对光线传播的影响。

所述转轴3的外形为针状，两端均设有圆头31，圆头31嵌入透明壳体内的环形轨道21内，圆头31和环形轨道21是间隙配合，转轴3可以沿着环形轨道21做旋转运动，同时能够环绕转轴3的轴线自转。

进一步讲，转轴3的两端圆头31为球形，其球径大于转轴3的中间针状轴径。

所述圆球4为球状，沿着水平左右方向开设有一个转轴安装孔41，前方安装有距离传感器5，底部为重心块6。所述转轴3穿过圆球4上的转轴安装孔41，转轴安装孔41和转轴3是间隙配合，圆球4可以环绕转轴3旋转。

进一步讲，圆球4由树脂制作，内部材料分布并非均匀密度，在距离传感器5安装在圆球4上后，圆球4在平放状态下，距离传感器5的轴线能够保持水平。

进一步讲，重心块6利用圆球4的树脂外壳，内部由材料铅作为填充物。

进一步讲，距离传感器5为红外线距离传感器，内含红外线发射元件和红外线接收元件，通过A/D转换电路与MCU连通。

所述MCU和振动电机安装在手机主板中，所述扬声器安装在手机的外壳上。

当低头族行走在马路上，前方有车辆驶来时，手机扬声器立即发出“注意车辆”提示音，同时振动电机振动，以便提醒低头族注意安全。

圆球4的重心集中在底部的重心块6，假设将圆球4放置在水平面上，相当于仅限制竖直方向的自由度，其它无限制，稳定后，重心块6会始终在圆球4下方，这样距离传感器5的轴线保持水平。

手机的倾斜动作可以分解为前后倾斜和左右倾斜：

在手机前后倾斜变化时，由于重心块6的作用，圆球4环绕转轴3旋转，重心块6始终在下方，这样距离传感器5始终水平向前。

在手机左右倾斜变化时，由于重心块6的作用，圆球4施加在转轴3上的力，始终位于转轴3的中间位置，这样转轴3为了保持平衡，会在环形轨道21内做旋转运动，保持转轴3始终水平。

转轴3与环形轨道21间隙配合是为了增大转轴3的自由度，进一步加强圆球4的灵活度。

距离传感器5射出的光线，穿过透明壳体2，射到低头族前方的车辆上，最后光线反射回距离传感器5，即可测得低头族与前方车辆的距离。间隔一定时间，同样原理再次测得低头族与前方车辆距离。根据两次距离的变化，即可计算出前方车辆的行驶速度。

假设前一次距离传感器5射出红外线的时间为t1，接收红外线的时间为t2，红外线的传播速为v0，那么距离传感器5与车辆的距离L1=v*(t2-t1)/2；

假设下一次距离传感器5射出红外线的时间为t3，接收红外线的时间为t4，红外线的传播速为v0，那么距离传感器5与车辆的距离L2=v*(t4-t3)/2；

那么车辆与人们的相对速v=(L1-L2)/(t4-t2)。

当MCU判定车辆的行驶速度会对人们造成威胁时，控制扬声器发出提示音，控制振动电机发出振动提醒人们注意。

扬声器的内存中预先储存有“注意车辆”的音频，MCU通过中间继电器控制扬声器和振动电机通电启动，MCU在判定来车会对人们造成威胁后，接通某管脚，中间继电器的线圈通电，中间继电器为常开继电开关，线圈通电后开关闭合，接通扬声器的电源，扬声器启动后发出提示音。同样原理，MCU通过中间继电器控制振动电机启动，因为人们在嘈杂的马路上时，振动比声音更能引起手机使用者的注意。

本发明中，A/D转换电路是指模拟信号与数字信号转换电路，MCU是指单片微型计算机，是集成了内处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、计数器、以及I/O端口为一体的一块集成芯片。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。