一种基于大数据的共享电单车遵守交通规则自动控制系统的制作方法

本发明涉及公共交通技术领域，具体为一种基于大数据的共享电单车遵守交通规则自动控制系统。

背景技术：

电动单车，是指在普通单车的基础上整合了以力矩传感器为核心，配以踏频传感器、速度传感器组合而成的“三重传感系统”的新型交通工具，传感器系统可以精准的感知骑行者在骑行过程中的踩踏力、踏频以及车辆行驶速度，并通过算法对三重数据进行处理，最终控制电机输出符合骑行所需求的动力，让骑行过程变得轻松省力。

电动单车使用方便，一学就会，且无需驾驶证，使得共享电单车行业得到了快速发展，但是日益拥堵的交通情况，也给交通管理部门管理电动单车增加了困难，首先，在驾驶过程中共享电单车驾驶人员经常会出现单手持电话、并排行驶等违法违规的行为，这给道路交通安全带来了极大的危害，随意穿行也极易与机动车发生交通事故，其次，许多电动单车驾驶员守法意识和安全意识都比较薄弱，有的甚至认为自己是“弱势群体”，就算发生事故了也不用负责，因此，电动单车时常出现不遵守交通规则的情况是一个很大的急需解决的难题。

基于上述问题，亟待提出一种基于大数据的共享电单车遵守交通规则自动控制系统，通过在驾驶过程中截取驾驶员身周一定范围内的通话发送信号以及车把手上的压力传感器装置的显示压力数值，进一步对当前驾驶人员的驾驶行为判定，判断当前驾驶人员是否出现单手持电话的违规行为，随后通过共享电单车的位置信息判断当前车辆是否存在与其他车辆并排行驶的情况，并通过报警模块提示出现违规行为的驾驶人员，警示其立即停止当前违规驾驶行为，减少在驾驶过程中的违法违规行为，为交通管理部门减少管理压力，保障驾驶员以及他人的人身安全，减少道路拥堵情况。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于大数据的共享电单车遵守交通规则自动控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种基于大数据的共享电单车遵守交通规则自动控制系统，包括信号截取装置、压力传感器装置、定位装置、数据上传装置、数据分析模块、控制模块、身份验证模块、信息获取模块、违规判定模块以及报警装置，所述信号截取装置与压力传感器装置均设置于共享电单车上，所述信号截取装置用于获取当前共享电单车驾驶人员在行驶过程中的通话发送信号，所述压力传感器装置设置于共享电单车的车把手上，所述压力传感器装置用于在共享电单车行驶时车把手上的压力数值获取，所述定位装置设置于共享电单车的前后轱辘中心点，所述定位装置用于获取共享电单车的实时位置信息，数据上传装置通过无线网络将信号截取装置以及压力传感器装置所获取到的数据上传至数据分析模块，所述数据分析模块对输入的数据进行实时分析处理，所述身份验证模块用于验证当前使用共享电单车人员的身份信息，所述信息获取模块通过定位装置获取当前被开锁车辆的实时位置以及被开锁的时间信息，所述违规判定模块根据数据分析模块的分析结果进行当前驾驶人员是否存在违反交通规则的行为，所述报警装置根据违规判定模块判定当前驾驶人员存在违反交通规则的行为时进行报警提示。

进一步的，所述压力传感器装置于左右车把手上各设置一个，所述数据分析模块将上传的压力数据与预先设置的压力阈值进行数值大小判断，以判断当前共享电单车驾驶人员是否双手驾驶共享电单车，通过压力传感器装置获取到的压力数据，可以很直观的检测出当前驾驶人员是否为单手驾驶，从而可进行下一步的行为判定。

进一步的，所述信号截取装置获取第一范围内的通话发送信号，所述第一范围为椭圆形区域，所述椭圆形区域以共享电单车的前后长度为长轴，以双手向身体两侧水平伸展时两只手臂的桡骨点间的距离为短轴，以共享电单车的前后轱辘中心点为椭圆的两个焦点，在驾驶过程中，经常会出现驾驶人员接听电话的情况，这给道路交通安全带来了极大的危害，通过检测驾驶人员身周一定范围内的通话发送信号，可以检测出当前驾驶人员是否存在单手接听电话的违规行为，同时限定一定范围也是为了能更加精确的判断当前截取到的通话发送信号是否为当前驾驶人员的通话装置发出，因为在驾驶过程中会遇到其他车辆或行人，限定范围是为了避免截取到他人通话装置的通话发送信号，从而造成违规行为错误判定的情况。

进一步的，所述长轴的长度为2a，所述短轴的距离为2b，所述共享电单车的前轱辘中心点为椭圆的第一焦点a，所述共享电单车的后轱辘中心点为椭圆的第二焦点b，其中，第一焦点到第二焦点间的距离与长轴以及短轴的关系如下式：

a²＝b²+c²

其中，c为第一焦点a到第二焦点b间的距离的一半，根据单车的长度以及驾驶人员两只手臂在平展时两臂桡骨点的距离划定出一个椭圆形范围，在限定的该椭圆形范围内可以检测到当前驾驶人员的通话装置所发出的的通话发送信号，若当前驾驶人员存在单手接听电话的行为，其在接听电话时，两手臂的桡骨点间距离长度不会超过水平伸展时的距离长度，而且通话装置在接听时需贴近驾驶人员的耳部，所以在接听电话时，通话装置只会在这个范围之内，故选择该椭圆形范围来限定信号截取装置的截取范围，并且通过该椭圆形范围还可进一步设置两车相距距离阈值，从而判定驾驶人员是否存在并排行驶的违规行为。

进一步的，所述压力传感器装置与信号截取装置数据连接，车把手上的压力传感器装置分为第一压力传感器与第二压力传感器，所述第一压力传感器设置于左/右把手上，所述第二压力传感器设置于右/左把手上，在共享电单车的行驶过程中，当所述第一压力传感器或所述第二压力传感器的其中一个检测到的压力数值小于压力阈值时，信号截取装置截取第一范围内的通话信号，通过数据上传装置将压力传感器装置以及信号截取装置获取到的数据上传至数据分析模块，通过压力传感器上的压力数值获取，以及与阈值判断，可以很明确的判断出当前驾驶人员是否为单手驾驶，从而进一步判断驾驶人员是否存在单手持电话这一违规行为。

进一步的，所述数据分析模块对数据上传装置上传的信息进行处理分析，所述数据分析模块将数据分析结果输出至违规判定模块，所述分析结果为00或01，其中00表示的是当前检测到第一压力传感器或第二压力传感器的压力数值小于压力阈值以及当前未检测到第一范围内存在通话发送信号，01表示的是当前检测到第一压力传感器或第二压力传感器的压力数值小于阈值以及当前检测到第一范围内存在通话发送信号，若违规判定模块接收到的分析结果为01，则判定当前驾驶人员存在单手接听电话行为，同时报警装置进行报警提示，若违规判定模块接收到的分析结果为00，则判定当前驾驶人员无单手接听电话行为，报警装置无响应，分析过程简单，无需复杂的计算，结果精确，而且根据分析得到的结果还可通过报警模块对当前存在违规行为的驾驶人员进行报警提示，警示其立即停止违规驾驶行为，减少在驾驶过程中的违法违规行为，为交通管理部门减少管理压力，保障驾驶员以及他人的人身安全，减少道路拥堵情况。

进一步的，所述信息获取模块与所述身份验证模块数据连接，若在一定时间间隔内，所述信息获取模块获取到同一停放区域内的至少两辆共享电单车的被开锁信息，随即通过身份验证模块对开锁用户进行身份验证，通过获取开锁用户的通讯录信息以确认当前开锁用户之间是否为相识关系，因实际生活中普遍存在相识的人在结伴而行时，出现并排行驶的情况，故针对这一情况进行相识关系判断，从而在驾驶过程中对车辆进行进一步的监测，避免并排行驶这一违规驾驶行为的出现，以减少道路安全隐患。

进一步的，所述身份验证模块若检测到当前所有的开锁用户中有两位开锁用户为相识关系，则通过共享电单车前后车轱辘中心点设置的定位模块获取两辆共享电单车的实时位置，并将共享电单车的实时位置信息输出至数据分析模块，通过实时位置获取以及数据分析模块对所获信息的进一步判断，可以对车辆行驶情况进一步的进行监测。

进一步的，所述数据分析模块根据共享电单车的位置信息，将处于前方的共享电单车的前轱辘中心点与后轱辘中心点设为第一中心点c1和第一中心点d1，将处于后方的共享电单车的前轱辘中心点与后轱辘中心点设为设为第二中心点c2和第二中心点d2，所述第一中心点c1与第一中心点d1的连线为第一直线，所述第一中心点d1与第二中心点c2的连线为第二直线，所述第二直线与第一直线或第一直线的延长线的夹角为θ，其中第二直线的长度为l1，过第二中心点c2作垂线垂直于第一直线或第一直线的延长线，在第一直线上或第一直线的延长线上的垂足为e，若d1e的长度为l2，通过公式l2＝l1*cosθ计算l2，若l2小于等于共享电单车的车轱辘直径r，则数据分析模块对夹角θ进行数据分析，并将分析结果输出至违规行为判定模块，通过计算l2即计算前后两车在行驶过程中于行车方向的前车后轱辘中心点与后车前轱辘中心点之间的竖直距离，若l2小于等于共享电单车的车轱辘直径r，则说明后车辆的前轱辘部分超出前车辆的后轱辘，所以可能会存在并排行驶情况，需要通过下一步的判断进一步确定。

进一步的，所述数据分析模块根据夹角θ与第二直线的长度l1计算第二中心点c2到垂足e的距离l3，通过公式l3＝l1*sinθ可计算得出l3的数值，若所述违规行为判定模块接收到的l3的数值小于等于预先设定的阈值时，所述阈值为椭圆形区域的短轴长度，则判定当前驾驶人员存在并排行驶行为，同时报警装置进行报警提示，若所述违规行为判定模块接收到的l3的数值大于预先设定的阈值时，则判定当前驾驶人员不存在并排行驶行为，报警装置无响应，通过计算l3即计算前后两车在行驶过程中于水平方向的前车后轱辘中心点与后车前轱辘中心点之间的水平距离，比较该水平距离与阈值的大小，也就是计算两车之间相隔的水平距离，以进一步判断两车是否存在并排行驶的违规行为，当然，若是两车虽然在同一水平线上，但是相隔距离很远，那么也就不存在并排行驶的情况，所以需预先设定一个阈值，若是相隔距离小于等于该阈值，才能说明当前两车存在并排行驶的违规行为，而且将阈值设定为椭圆形区域的短轴长度，在判断当前两车是否存在并排行驶行为的基础上，还可以避免截取到旁边车辆驾驶人员的通话发送信号，从而产生错误判断的情况，若在一定时间间隔内，所述身份验证模块检测到当前所有的开锁用户中有两位以上的开锁用户为相识关系时，通过数据分析模块对共享电单车的位置信息进行两两分析，并将分析结果输出至违规行为判定模块。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过在驾驶过程中截取驾驶员身周一定范围内的通话发送信号以及车把手上的压力传感器装置的显示压力数值，进一步对当前驾驶人员的驾驶行为判定，判断当前驾驶人员是否出现单手持电话的违规行为，随后通过共享电单车的位置信息判断当前车辆是否存在与其他车辆并排行驶的情况，并通过报警模块提示出现违规行为的驾驶人员，警示其立即停止当前违规驾驶行为，减少在驾驶过程中的违法违规行为，为交通管理部门减少管理压力，保障驾驶员以及他人的人身安全，减少道路拥堵情况。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种基于大数据的共享电单车遵守交通规则自动控制系统的模块示意图；

图2是本发明一种基于大数据的共享电单车遵守交通规则自动控制系统的两车竖直方向距离示意图；

图3是本发明一种基于大数据的共享电单车遵守交通规则自动控制系统的两车水平方向距离示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供技术方案：

一种基于大数据的共享电单车遵守交通规则自动控制系统，包括信号截取装置、压力传感器装置、定位装置、数据上传装置、数据分析模块、控制模块、身份验证模块、信息获取模块、违规判定模块以及报警装置，信号截取装置与压力传感器装置均设置于共享电单车上，信号截取装置用于获取当前共享电单车驾驶人员在行驶过程中的通话发送信号，压力传感器装置设置于共享电单车的车把手上，压力传感器装置用于在共享电单车行驶时车把手上的压力数值获取，定位装置设置于共享电单车的前后轱辘中心点，定位装置用于获取共享电单车的实时位置信息，数据上传装置通过无线网络将信号截取装置以及压力传感器装置所获取到的数据上传至数据分析模块，数据分析模块对输入的数据进行实时分析处理，身份验证模块用于验证当前使用共享电单车人员的身份信息，信息获取模块通过定位装置获取当前被开锁车辆的实时位置以及被开锁的时间信息，违规判定模块根据数据分析模块的分析结果进行当前驾驶人员是否存在违反交通规则的行为，报警装置根据违规判定模块判定当前驾驶人员存在违反交通规则的行为时进行报警提示。

压力传感器装置于左右车把手上各设置一个，数据分析模块将上传的压力数据与预先设置的压力阈值进行数值大小判断，以判断当前共享电单车驾驶人员是否双手驾驶共享电单车。

信号截取装置获取第一范围内的通话发送信号，第一范围为椭圆形区域，椭圆形区域以共享电单车的前后长度为长轴，以双手向身体两侧水平伸展时两只手臂的桡骨点间的距离为短轴，以共享电单车的前后轱辘中心点为椭圆的两个焦点。

长轴的长度为2a，短轴的距离为2b，共享电单车的前轱辘中心点为椭圆的第一焦点a，共享电单车的后轱辘中心点为椭圆的第二焦点b，其中，第一焦点到第二焦点间的距离与长轴以及短轴的关系如下式：

a²＝b²+c²

其中，c为第一焦点a到第二焦点b间的距离的一半。

压力传感器装置与信号截取装置数据连接，车把手上的压力传感器装置分为第一压力传感器与第二压力传感器，第一压力传感器设置于左/右把手上，第二压力传感器设置于右/左把手上，在共享电单车的行驶过程中，当第一压力传感器或第二压力传感器的其中一个检测到的压力数值小于压力阈值时，信号截取装置截取第一范围内的通话信号，通过数据上传装置将压力传感器装置以及信号截取装置获取到的数据上传至数据分析模块。

数据分析模块对数据上传装置上传的信息进行处理分析，数据分析模块将数据分析结果输出至违规判定模块，分析结果为00或01，其中00表示的是当前检测到第一压力传感器或第二压力传感器的压力数值小于压力阈值以及当前未检测到第一范围内存在通话发送信号，01表示的是当前检测到第一压力传感器或第二压力传感器的压力数值小于阈值以及当前检测到第一范围内存在通话发送信号，若违规判定模块接收到的分析结果为01，则判定当前驾驶人员存在单手接听电话行为，同时报警装置进行报警提示，若违规判定模块接收到的分析结果为00，则判定当前驾驶人员无单手接听电话行为，报警装置无响应。

信息获取模块与身份验证模块数据连接，若在一定时间间隔内，信息获取模块获取到同一停放区域内的至少两辆共享电单车的被开锁信息，随即通过身份验证模块对开锁用户进行身份验证，通过获取开锁用户的通讯录信息以确认当前开锁用户之间是否为相识关系。

身份验证模块若检测到当前所有的开锁用户中有两位开锁用户为相识关系，则通过共享电单车前后车轱辘中心点设置的定位模块获取两辆共享电单车的实时位置，并将共享电单车的实时位置信息输出至数据分析模块。

如图2所示，数据分析模块根据共享电单车的位置信息，将处于前方的共享电单车的前轱辘中心点与后轱辘中心点设为第一中心点c1和第一中心点d1，将处于后方的共享电单车的前轱辘中心点与后轱辘中心点设为设为第二中心点c2和第二中心点d2，第一中心点c1与第一中心点d1的连线为第一直线，第一中心点d1与第二中心点c2的连线为第二直线，第二直线与第一直线或第一直线的延长线的夹角为θ，其中第二直线的长度为l1，过第二中心点c2作垂线垂直于第一直线或第一直线的延长线，在第一直线上或第一直线的延长线上的垂足为e，若d1e的长度为l2，通过公式l2＝l1*cosθ计算l2，若l2小于等于共享电单车的车轱辘直径r，则数据分析模块对夹角θ进行数据分析，并将分析结果输出至违规行为判定模块。

如图3所示，数据分析模块根据夹角θ与第二直线的长度l1计算第二中心点c2到垂足e的距离l3，通过公式l3＝l1*sinθ可计算得出l3的数值，若违规行为判定模块接收到的l3的数值小于等于预先设定的阈值时，则判定当前驾驶人员存在并排行驶行为，同时报警装置进行报警提示，若违规行为判定模块接收到的l3的数值大于预先设定的阈值时，阈值为椭圆形区域的短轴长度，则判定当前驾驶人员不存在并排行驶行为，报警装置无响应，若在一定时间间隔内，身份验证模块检测到当前所有的开锁用户中有两位以上的开锁用户为相识关系时，通过数据分析模块对共享电单车的位置信息进行两两分析，并将分析结果输出至违规行为判定模块。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。