基於移動終端的行人防撞車智能預警系統的製作方法

2023-05-04 22:04:36 1

本發明涉及智慧交通裝置系統領域，特別是涉及一種基於移動終端的行人防撞車智能預警系統。

背景技術：

技術是柄雙刃劍，這是無需重申的常識。手機普及後，已經從純粹的通信工具演變成精神伴侶。通俗而言，就是技術對人進行了綁架，人們已經養成了對工具的深度依賴。手機依賴只是現代社會種種工具依賴症的縮影，現在很多人沉溺於電視節目，離開了鍵盤不會寫字，習慣了以車代步等，人們的傳統生活已經被新興技術改變。

智聯招聘發布了一份針對28個主要城市白領進行的手機使用指數調研，其中北京白領使用手機時長最久，平均每天6.72小時，最低的廣州白領，平均每天也有4.9小時，其中公關、營銷等行業為了工作，手機保持24小時電話通訊和手機軟體交流。

交通管理信息平臺的調查數據表明，目前有四成交通意外事故與行人低頭看手機有關，過馬路手持手機的人中，有11%正在聽音樂，有7%的人在發信息，有8%的人正在通話。看手機的人發生撞車事故機率是普通人的四倍，橫穿馬路所用時間比正常人多2~10秒。

縱觀世界歷史的每一次大的技術變革，人們的生活都會發生天翻地覆的變化。面對技術變革帶來的新的問題，很多人會對新興技術進行批判，試圖恢復原來的社會面貌，但均以失敗告終。這些歷史告訴人們，身處人類社會發展的潮流中，順應時代的發展，針對新出現的問題進行思考和提出解決方法，才是人們需要做的事情。

本發明針對在路上低頭看手機的行人（以下簡稱「低頭族」）易發生撞車事故的現象，進行了思考和方案設計，人們需要的不是一個新的裝置，因為始終跟手機同時使用，所以最好與手機做成一體；人們在使用手機時，手機在不斷移動和變換傾斜角度，新的方案要在手機任何角度下均能保持監測車輛的功能；靜止的車輛是不會對人們造成傷害的，所以新的方案的監測對象是移動的物體。假若能夠應用這種行人防撞車智能預警系統，那麼對於推進智慧交通科技發展具有重要作用，對於降低交通事故，進一步保障人們的生命財產安全具有重要意義。

技術實現要素：

因此，本發明為了保護低頭族的生命安全，提供一種基於移動終端的行人防撞車智能預警系統，能夠精確捕捉朝向手機快速移動的物體，同時手機發出預警提示音和振動，提醒低頭看手機的人們提高警惕，避免撞傷發生交通事故。

本發明提供一種基於移動終端的行人防撞車智能預警系統，包括手機基體，透明殼體，轉軸，圓球，距離傳感器，重心塊，MCU，揚聲器，振動電機。

所述透明殼體為矩形體，安裝在手機的頂部，內部設有一球形空心空間，沿著球形空間內壁，平行於手機橫向面，加工有環形軌道。

所述轉軸外形為針狀，兩端均設有圓頭，圓頭嵌入透明殼體內的環形軌道內，圓頭和環形軌道是間隙配合，轉軸可以沿著環形軌道做旋轉運動，同時能夠環繞轉軸的軸線自轉。

所述圓球為球狀，沿著水平左右方向開設有一個轉軸安裝孔，前方安裝有距離傳感器，底部為重心塊。所述轉軸穿過圓球上的轉軸安裝孔，轉軸安裝孔和轉軸是間隙配合，圓球可以環繞轉軸旋轉。

所述MCU和振動電機安裝在手機主板中，所述揚聲器安裝在手機的外殼上。

當低頭族行走在馬路上，前方有車輛駛來時，手機揚聲器立即發出「注意車輛」提示音，同時振動電機振動，以便提醒低頭族注意安全。

本發明的原理是：

圓球的重心集中在底部的重心塊，假設將圓球放置在水平面上，僅限制豎直方向的自由度，其它無限制，重心塊會始終在圓球下方，這樣距離傳感器軸線保持水平。

手機的傾斜動作可以分解為前後傾斜和左右傾斜：

在手機前後傾斜變化時，由於重心塊的作用，圓球環繞轉軸旋轉，重心塊始終在下方，這樣距離傳感器始終水平向前。

在手機左右傾斜變化時，由於重心塊的作用，圓球施加在轉軸上的力，始終位於轉軸的中間位置，這樣轉軸為了保持平衡，會在環形軌道內做旋轉運動，保持轉軸始終水平。

轉軸與環形軌道間隙配合是為了增大轉軸的自由度，進一步加強圓球的靈活度。

距離傳感器射出的光線，穿過透明殼體，射到低頭族前方的車輛上，最後光線反射回距離傳感器，即可測得低頭族與前方車輛的距離。間隔一定時間，同樣原理再次測得低頭族與前方車輛距離。根據兩次距離的變化，即可計算出前方車輛的行駛速度。當MCU判定車輛的行駛速度會對人們造成威脅時，控制揚聲器發出提示音，控制振動電機發出振動提醒人們注意。

本發明具有的有益效果是：

（1）利用不倒翁原理，保證在手機顛簸的狀況下，距離傳感器保持水平朝前；

（2）利用轉軸和環形軌道配合結構，實現圓球自由度最大化；

（3）利用多次距離測量和時間差，轉換為運動物體的速度測量。

所以，這種基於移動終端的行人防撞車智能預警系統，能夠有效的監測到低頭族前方來車威脅，並對獲取的數據進行合理判定預警，有效預防和減少交通事故的發生，對於推動智慧交通發展和進一步保障人們生命財產安全有重要意義。

本發明的其他特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，或者通過實施本發明而了解。

附圖說明

附圖僅用於示出具體實施例的目的，而並不認為是對本發明的限制。

圖1是本發明中透明殼體和手機基體裝配的外觀示意圖。

圖2是本發明中透明殼體和手機基體裝配的局部放大示意圖。

圖3是本發明中沿透明殼體縱向對稱面的剖切線A-A的位置示意圖。

圖4是本發明中按照剖切線A-A視角的透明殼體、轉軸、圓球的裝配示意圖。

圖5是本發明中按照剖切線A-A視角的透明殼體的內部結構圖。

圖6是本發明中沿透明殼體橫向對稱面的剖切線B-B的位置示意圖。

圖7是本發明中按照剖切線B-B視角的透明殼體、轉軸的裝配示意圖。

圖8是本發明中按照剖切線B-B視角的透明殼體、轉軸、圓球的裝配示意圖。

圖9是本發明的轉軸的結構示意圖。

圖10是本發明的圓球的結構示意圖。

圖11是本發明的各元件連接示意圖。

圖12是本發明的控制原理流程圖。

圖中標號：1-手機基體，2-透明殼體，21-環形軌道，3-轉軸，31-轉軸的圓頭，4-圓球，41-轉軸安裝孔，5-距離傳感器，6-重心塊。

具體實施方式

以下將結合附圖對本發明基於移動終端的行人防撞車智能預警系統作進一步的詳細描述。

一種基於移動終端的行人防撞車智能預警系統，其硬體主要包括：手機基體1，透明殼體2，轉軸3，圓球4，距離傳感器5，重心塊6，MCU，揚聲器，振動電機。

所述透明殼體2為矩形體，安裝在手機基體1的頂部，內部設有一球形空心空間，沿著球形空間內壁，平行於手機橫向面，加工有環形軌道21。

進一步講，透明殼體2的材料採用聚甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)，透光率和折射率都接近空氣，最大程度上降低材料對光線傳播的影響。

所述轉軸3的外形為針狀，兩端均設有圓頭31，圓頭31嵌入透明殼體內的環形軌道21內，圓頭31和環形軌道21是間隙配合，轉軸3可以沿著環形軌道21做旋轉運動，同時能夠環繞轉軸3的軸線自轉。

進一步講，轉軸3的兩端圓頭31為球形，其球徑大於轉軸3的中間針狀軸徑。

所述圓球4為球狀，沿著水平左右方向開設有一個轉軸安裝孔41，前方安裝有距離傳感器5，底部為重心塊6。所述轉軸3穿過圓球4上的轉軸安裝孔41，轉軸安裝孔41和轉軸3是間隙配合，圓球4可以環繞轉軸3旋轉。

進一步講，圓球4由樹脂製作，內部材料分布並非均勻密度，在距離傳感器5安裝在圓球4上後，圓球4在平放狀態下，距離傳感器5的軸線能夠保持水平。

進一步講，重心塊6利用圓球4的樹脂外殼，內部由材料鉛作為填充物。

進一步講，距離傳感器5為紅外線距離傳感器，內含紅外線發射元件和紅外線接收元件，通過A/D轉換電路與MCU連通。

所述MCU和振動電機安裝在手機主板中，所述揚聲器安裝在手機的外殼上。

當低頭族行走在馬路上，前方有車輛駛來時，手機揚聲器立即發出「注意車輛」提示音，同時振動電機振動，以便提醒低頭族注意安全。

圓球4的重心集中在底部的重心塊6，假設將圓球4放置在水平面上，相當於僅限制豎直方向的自由度，其它無限制，穩定後，重心塊6會始終在圓球4下方，這樣距離傳感器5的軸線保持水平。

手機的傾斜動作可以分解為前後傾斜和左右傾斜：

在手機前後傾斜變化時，由於重心塊6的作用，圓球4環繞轉軸3旋轉，重心塊6始終在下方，這樣距離傳感器5始終水平向前。

在手機左右傾斜變化時，由於重心塊6的作用，圓球4施加在轉軸3上的力，始終位於轉軸3的中間位置，這樣轉軸3為了保持平衡，會在環形軌道21內做旋轉運動，保持轉軸3始終水平。

轉軸3與環形軌道21間隙配合是為了增大轉軸3的自由度，進一步加強圓球4的靈活度。

距離傳感器5射出的光線，穿過透明殼體2，射到低頭族前方的車輛上，最後光線反射回距離傳感器5，即可測得低頭族與前方車輛的距離。間隔一定時間，同樣原理再次測得低頭族與前方車輛距離。根據兩次距離的變化，即可計算出前方車輛的行駛速度。

假設前一次距離傳感器5射出紅外線的時間為t1，接收紅外線的時間為t2，紅外線的傳播速為v0，那麼距離傳感器5與車輛的距離L1=v*(t2-t1)/2；

假設下一次距離傳感器5射出紅外線的時間為t3，接收紅外線的時間為t4，紅外線的傳播速為v0，那麼距離傳感器5與車輛的距離L2=v*(t4-t3)/2；

那麼車輛與人們的相對速v=(L1-L2)/(t4-t2)。

當MCU判定車輛的行駛速度會對人們造成威脅時，控制揚聲器發出提示音，控制振動電機發出振動提醒人們注意。

揚聲器的內存中預先儲存有「注意車輛」的音頻，MCU通過中間繼電器控制揚聲器和振動電機通電啟動，MCU在判定來車會對人們造成威脅後，接通某管腳，中間繼電器的線圈通電，中間繼電器為常開繼電開關，線圈通電後開關閉合，接通揚聲器的電源，揚聲器啟動後發出提示音。同樣原理，MCU通過中間繼電器控制振動電機啟動，因為人們在嘈雜的馬路上時，振動比聲音更能引起手機使用者的注意。

本發明中，A/D轉換電路是指模擬信號與數位訊號轉換電路，MCU是指單片微型計算機，是集成了內處理器(CPU)、存儲器(RAM、ROM)、計數器、以及I/O埠為一體的一塊集成晶片。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。