基于交通信号灯自动检测的辅助驾驶系统的制作方法

1.本发明涉及自动驾驶领域，尤其涉及一种基于交通信号灯自动检测的辅助驾驶系统。


背景技术：

2.随着人工智能和汽车行业的发展，自动驾驶技术也成为当前热门的研究方向，并走向日趋实用化的趋势。目前，汽车自动驾驶主要包括环境感知、精确定位、决策规划以及自动控制等方面，其中交通信号灯的感知和识别就是自动驾驶方案中重要的一个环节。交通信号灯的准确感知、定位、识别对于自动驾驶的安全性方面起着至关重要的作用。
3.目前，涉及自动驾驶的交通信号灯识别普遍采用摄像采样结合图像处理的方案检测信号灯的存在，在此基础上通过神经网络等算法提取信号灯数据以作为车辆自动控制的决策依据。传统的交通信号灯识别方案在实际应用中存在很多的局限性，当车载摄像头有遮挡，或者能见度不高的场景下，以上技术就不能有效的检测到信号灯图像；另外当信号灯处于即将切换的状态前夕，驾驶者往往会因为车速把握不准，出现闯红灯现象，这对车辆驾驶构成较大风险。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于交通信号灯自动检测的辅助驾驶系统。
5.为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于交通信号灯自动检测的辅助驾驶系统，包括在交通信号灯路口的来车方向车道路面上设置的交通信号红外发射模块，在汽车底盘安装的红外信号接收和处理模块，以及汽车系统中的辅助驾驶模块；交通信号红外发射模块，包括网络模块和信号灯红外图像数控发射模块；网络模块与当前信号灯主控单元通信，获取当前车道的实时信号灯数据；信号灯红外图像数控发射模块将实时信号灯数据以及本信号灯红外图像数控发射模块距离路口停止线距离，通过红外图像技术向路面垂直正上方发送；红外信号接收和处理模块，包括信号接收模块和信号处理模块；信号接收模块为正面向下的红外摄像头，通过红外摄像头采集当前车道的信号灯红外图像数据；信号处理模块处理得到当前车道的实时信号灯数据和当前车辆距离路口停止线距离s，反馈给辅助驾驶模块；辅助驾驶模块，根据汽车检测到的当前车道的实时信号灯数据，结合当前车速v，以及当前车辆距离路口停止线距离s，综合计算并判断是否能够以当前车速安全通过当前信号灯。
6.进一步地，在交通信号灯路口的来车方向每个车道路面上相隔5-10米均匀设置交通信号红外发射模块。
7.进一步地，交通信号红外发射模块还包括车辆感应模块，通过压力传感器感应上方是否有车轮压过，检测到车轮压过即触发信号灯红外图像数控发射模块进行信号发射工作；并在休眠后等待下次触发。
8.进一步地，交通信号红外发射模块还包括保护模块，用于保护交通信号红外发射模块铺设到路面以后防止物理损坏；保护模块中还设置红外信号屏蔽结构，用于屏蔽邻近车道的信号干扰。
9.进一步地，实时信号灯数据包括信号灯颜色以及倒计时时长，当前车辆距离路口停止线距离s等于本信号灯红外图像数控发射模块距离路口停止线距离。
10.进一步地，辅助驾驶模块的综合计算与判断过程为：判断当前信号灯状态，当检测到红灯后，语音指示停车等待，同时读取倒计时时长，计时结束后语音指示开车通过当前路口；当检测到绿灯或黄灯后，读取信号灯的倒计时时长t，将t与s/v的值做比较，如果t 》 s / v，则语音指示可以以当前车速安全通过；反则当t 《= s / v，则语音告警以当前车速不能安全通过，提示驾驶员停车等待下一次绿灯通过。
11.进一步地，信号处理模块还将处理得到的当前车道的实时信号灯数据，直接反馈给中控台显示。
12.本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明将交通信号灯信号以红外数字图像方式从预置在车道路面的交通信号红外发射模块向路面上空垂直发射；将汽车作为信号接收源，利用预置在车辆底盘车轮正后方的红外摄像头采集当前车道的信号灯红外图像数据，能够更加详细、准确的获取和识别当前交通信号灯的指示信息。同时结合对信号灯数据的处理，提供辅助驾驶功能，为汽车在通过信号灯路口的场景下提供安全、可靠的辅助提示信息，也有利于自动驾驶技术更好的普及。
附图说明
13.图1是本发明所述的基于交通信号灯自动检测的辅助驾驶系统示意图；图2是交通信号红外发射模块示意图；图3是辅助驾驶模块的综合计算与判断过程。
具体实施方式
14.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。
15.如图1所示，本发明所述的基于交通信号灯自动检测的辅助驾驶系统，采用短距离红外图像识别技术，包括在交通信号灯路口的来车方向车道路面上设置的交通信号红外发射模块，以及在汽车底盘安装的红外信号接收和处理模块，辅助驾驶模块。
16.交通信号红外发射模块，包括网络模块、信号灯红外图像数控发射模块、车辆感应模块、保护模块。在交通路口的来车方向车道路面上相隔5-10米，均匀设置交通信号红外发射模块，视路口综合路况，可在距离路口停止线50米左右范围内安装若干组交通信号红外发射模块。
17.红外信号接收和处理模块，包括信号接收模块和信号处理模块。信号接收模块为
红外摄像头，通过红外摄像头采集当前车道的信号灯红外图像数据，给信号处理模块进行处理得到当前车道的信号灯数据，包括信号灯颜色以及倒计时时长。
18.红外信号接收和处理模块安装于车辆底盘车轮的正后方，利用红外摄像头正面向下，采集当前车道上交通信号红外发射模块的红外图像数据，处理得到信号灯数据和当前车辆距离路口停止线距离s。这些数据既可以直接提供给驾驶员，也可由汽车系统综合处理后，进行辅助驾驶提示。
19.辅助驾驶模块，根据汽车检测到的当前车道的信号灯数据，包括信号灯颜色以及倒计时时长，结合当前车速v、以及当前车辆距离路口停止线距离s，综合计算并判断是否能够以当前车速安全通过当前信号灯，最终以告警等方式辅助控制汽车驾驶，利用汽车中控台显示以及语音等方式，给出汽车行止，加减速等提示和告警信息，从而辅助车辆安全通过当前信号灯。
20.如图2所示，交通信号红外发射模块，网络模块，负责与当前信号灯主控单元通信，获取当前车道的实时信号灯数据，包括信号灯颜色以及倒计时时长。
21.信号灯红外图像数控发射模块，该模块负责将实时信号灯数据以及本信号灯红外图像数控发射模块距离路口停止线距离s1以数字图像方式编码并以红外光向路面垂直正上方发送。
22.车辆感应模块，该模块通过压力传感器感应上方是否有车轮压过，一旦检测到有车辆，即触发信号灯红外图像数控发射模块进行信号成像和发射工作。因此，发射模块并非处于持久工作状态，而是由车辆感应模块在感应到车轮压过后，触发数红外数据发射，并在5秒后休眠等待下次触发。该模块一方面起到节能作用，另一方面可以降低对邻近车道间信号的干扰。
23.保护模块，该模块负责保护以上模块在铺设到路面以后，防止物理损坏，另外通过一定的红外信号屏蔽结构设置，起到降低对邻近车道间信号的干扰的作用。
24.在本发明方案中，需要在交通信号灯路口来车方向的各车道路面上预先安装交通信号红外发射模块，交通信号红外发射模块应在车道上每间隔5-10米均匀安装，并记录本发射装置到路口停止线的实际距离，作为有效数据送给红外信号接收和处理模块。
25.红外信号接收和处理模块，安装于车辆底盘车轮的正后方，利用红外摄像头采集图像数据，处理得到当前车道预先安装的交通信号红外发射模块所发送的交通信号灯数据和当前距离路口停止线距离s。当前车辆距离路口停止线距离s等于本信号灯红外图像数控发射模块距离路口停止线距离s1。汽车在首次接收到所在车道信号灯数据后，即将信号灯数据上传至汽车系统，汽车系统进行倒计时同步后，一方面可将信号灯数据通过中控台显示方式，语音播报等方式反馈给驾驶者；另一方面会给辅助驾驶模块进行进一步计算处理，对汽车进行辅助驾驶。汽车在后续行驶中，会不断检测当前车道信号灯数据，更新上传到汽车系统内部，直至通过当前路口。
26.辅助驾驶模块，在检测到交通信号灯数据后，对当前车道的信号灯数据、当前车速v、当前车辆距离路口停止线距离s进行运算分析，给出相应的告警或提示，从而为驾驶员提供辅助驾驶功能。
27.如图3所示，具体实现方法为：检测信号灯数据；更新检测到的信号灯数据并上传汽车系统；汽车系统的辅助驾驶模块判断当前信号灯状态，当检测到信号灯状态为红灯后，
通过汽车中控台显示红色标志指示停车等待，同时读取倒计时时长，计时结束后提示开车通过当前路口。
28.当检测到当绿灯或黄灯状态后，读取路灯的剩余倒计时时长t，将t与s/v的值做比较，如果t 》 s / v，则在汽车中控台显示绿色标志，指示可以以当前车速安全通过；反则当t 《= s / v，则在汽车中控台显示黄色闪烁标志，并配合语音告警以当前车速不能安全通过，提示驾驶员停车等待下一次绿灯通过，或在可允许范围内加速通过。
29.本发明旨在利用短距离红外图像识别技术来实现车辆在行驶过程中对交通信号灯自动检测，并根据检测到的交通灯数据，综合计算处理，给出有助于辅助驾驶的提示信息。
30.本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明将交通信号灯信号以红外数字图像方式从预置在车道路面的交通信号红外发射模块向路面上空垂直发射；将汽车作为信号接收源，利用预置在车辆底盘车轮正后方的红外摄像头采集当前车道的信号灯红外图像数据，能够更加详细、准确的获取和识别当前交通信号灯的指示信息。同时结合对信号灯数据的处理，提供辅助驾驶功能，为汽车在通过信号灯路口的场景下提供安全、可靠的辅助提示信息，也有利于自动驾驶技术更好的普及。
31.本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。