文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
文章編號(hào): 0258-7998(2012)03-0085-03
電子警察的出現(xiàn)有效控制了機(jī)動(dòng)車闖紅燈的現(xiàn)象,但人行道上行人及自行車違規(guī)的問題未得到有效解決,行人闖紅燈極易導(dǎo)致交通事故。為減少行人、自行車的違規(guī)行為,多數(shù)城市安排交通勸導(dǎo)員現(xiàn)場(chǎng)指揮,一方面增加了城市交通管理費(fèi)用;另一方面,受時(shí)間約束和氣候條件影響,交通勸導(dǎo)員較難做到全天候值守。
文中介紹的智能交通勸導(dǎo)系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)交通信號(hào)燈及行人運(yùn)動(dòng)的狀態(tài),通過交通燈及行人狀態(tài)綜合判定行人是否違規(guī),并采用聲音信息輔助行人過馬路,若發(fā)現(xiàn)有人闖紅燈,系統(tǒng)可自動(dòng)給予語音警示及教育,人性化的提醒違章行人遵守交通規(guī)則,同時(shí)也能為交通事故的取證提供重要依據(jù),從而減少行人亂闖紅燈現(xiàn)象。
1 系統(tǒng)組成及硬件設(shè)計(jì)
智能交通勸導(dǎo)系統(tǒng)的組成如圖1所示,主要由交通燈狀態(tài)檢測(cè)模塊、行人狀態(tài)檢測(cè)模塊及語音提示模塊三部分組成。
其中,交通燈狀態(tài)檢測(cè)模塊采用光頻轉(zhuǎn)換顏色傳感器TCS3200設(shè)計(jì),用來檢測(cè)交通燈的狀態(tài),自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前紅綠燈所亮的顏色;行人狀態(tài)檢測(cè)模塊采用紅外熱釋電傳感器設(shè)計(jì),用來檢測(cè)是否有行人通過人行橫道;微控制器P89LPC917根據(jù)當(dāng)前交通燈及行人的狀態(tài)來綜合判定是否有行人違規(guī);語音提示模塊采用ISD1700語音錄放芯片設(shè)計(jì),用來儲(chǔ)存并播放語音,完成對(duì)行人的語音提示。
1.1 交通燈狀態(tài)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)
交通燈狀態(tài)檢測(cè)電路用于識(shí)別當(dāng)前交通燈信號(hào)的指示狀態(tài),如紅燈、黃燈、綠燈等,文中采用TCS3200作為交通燈狀態(tài)檢測(cè)傳感器。TCS3200是TAOS公司2009年推出的可編程彩色光到頻率的轉(zhuǎn)換器,它將硅光電二極管、電流頻率轉(zhuǎn)換器和紅綠藍(lán)(RGB)三種濾波器集成在單一的CMOS電路上,在單一傳感芯片上包含了64只光電二極管,其中,帶有紅色、綠色、藍(lán)色及不帶任何濾波器的光電二極管各16只。光電二極管在芯片內(nèi)交叉排列,能最大限度地減少入射光輻射的不均勻性,增加顏色識(shí)別的精確度;同類型的16只光電二極管并聯(lián)連接且均勻分布在二極管陣列中,可以消除顏色的位置誤差?;赥CS3200的交通燈狀態(tài)檢測(cè)電路如圖2所示。
采用微控制器P89LPC917作為CPU,通過LPC917的計(jì)數(shù)器端口0對(duì)顏色傳感器TCS3200輸出的頻率信號(hào)計(jì)數(shù),采用定時(shí)器1產(chǎn)生定時(shí)時(shí)基,通過計(jì)數(shù)器0和定時(shí)器1完成顏色傳感器輸出信號(hào)的頻率測(cè)量。TCS3200的典型輸出頻率范圍從2 Hz~500 kHz,通過引腳S0、S1可選擇不同的輸出頻率比例因子(100%、20%、2%),對(duì)輸出頻率的范圍進(jìn)行調(diào)整,使TCS3200的輸出頻率范圍和微控制器LPC917的測(cè)頻電路相匹配。通過引腳S2、S3選擇濾波器,根據(jù)三原色感應(yīng)原理,顏色是由不同比例的三原色(紅色、綠色、藍(lán)色)混合而成,在測(cè)量時(shí),依次選通紅、綠、藍(lán)三種顏色濾波器,然后對(duì)TCS3200的輸出頻率進(jìn)行測(cè)量,可得到相應(yīng)的RGB值,進(jìn)而得出投射到TCS3200傳感器上的光的顏色,完成交通燈狀態(tài)的檢測(cè)和識(shí)別。
1.2 行人狀態(tài)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)
行人狀態(tài)檢測(cè)電路基于人體紅外輻射及熱釋電傳感器設(shè)計(jì),用來檢測(cè)是否有行人通過人行橫道。紅外輻射是一種波長(zhǎng)介于可見光與微波之間的電磁波,在絕對(duì)零度以上的任何物體都能輻射紅外能量,人體輻射紅外線的本領(lǐng)很強(qiáng),其中心波長(zhǎng)在8~10 ?滋m。熱釋電紅外傳感器基于熱釋電效應(yīng),它將吸收的紅外輻射能量轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào),當(dāng)所吸收的紅外輻射的強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)才有信號(hào)輸出,它由探測(cè)單元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配電路等組成。干涉濾光片只通過特定波段的紅外輻射,以消除其余波段紅外線的干擾?;跓後岆娂t外傳感器的行人狀態(tài)檢測(cè)電路如圖3所示。
采用響應(yīng)波長(zhǎng)在5.5~14 ?滋m的熱釋電紅外傳感器D205B作為行人狀態(tài)檢測(cè)模塊的探測(cè)傳感器,人體輻射的紅外線經(jīng)過菲涅爾透鏡聚焦后,產(chǎn)生交替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲區(qū)照射到熱釋電紅外傳感器D205B上。運(yùn)算放大器U6A對(duì)D205B輸出的微弱電壓信號(hào)進(jìn)行第一級(jí)放大,然后由C22耦合至運(yùn)算放大器U6B進(jìn)行第二級(jí)放大,同時(shí)將電位抬高至0.5 VCC,再經(jīng)由電壓比較器U7A、U7B組成的雙向鑒幅器處理后,檢出有效的觸發(fā)信號(hào)VSA并送至微控制器LPC917。
文中所述的智能交通勸導(dǎo)系統(tǒng)通過兩只熱釋電紅外傳感器構(gòu)成的兩個(gè)探測(cè)平面來判別行人的行走方向,微控制器根據(jù)當(dāng)前路口的紅綠燈狀態(tài)及行人行走方向來綜合判斷是否有闖紅燈現(xiàn)象發(fā)生。
1.3 語音提示電路設(shè)計(jì)
微處理器根據(jù)當(dāng)前紅綠燈的狀態(tài)及行人是否違規(guī)來播放相應(yīng)的語音段,以對(duì)行人進(jìn)行語音提示。采用單片優(yōu)質(zhì)語音錄放芯片ISD1700設(shè)計(jì)語音提示電路,如圖4所示。
采用編程拷貝機(jī)將設(shè)定的語音段內(nèi)容存儲(chǔ)在ISD1700芯片內(nèi)部,微控制器LPC917與ISD1700之間采用SPI總線進(jìn)行通信,系統(tǒng)工作時(shí),CPU通過對(duì)當(dāng)前交通燈及行人狀態(tài)的檢測(cè)來判斷并確定應(yīng)播放的語音段,如行人止步提示,行人前行提示,行人快速前行提示,行人闖紅燈警示等。
2 系統(tǒng)安裝及工作過程
系統(tǒng)安裝方法如圖5所示。交通燈狀態(tài)檢測(cè)模塊安裝在行人側(cè)紅綠燈的前端,使顏色識(shí)別傳感器TCS3200接收紅綠燈發(fā)出的光線。行人狀態(tài)檢測(cè)模塊安裝在支架上,在熱釋電紅外傳感器外罩的菲涅爾透鏡前端安裝寬約1 cm的平面狹縫,形成一個(gè)探測(cè)面,使人體輻射的紅外線通過平面探測(cè)狹縫到達(dá)熱釋電傳感器。行人狀態(tài)檢測(cè)模塊由兩組行人狀態(tài)檢測(cè)電路組成,用來構(gòu)成兩個(gè)相互平行的探測(cè)面A和探測(cè)面B,實(shí)現(xiàn)行人過馬路的狀態(tài)檢測(cè)及行走方向判斷。
系統(tǒng)的工作過程如下:
(1)當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前交通燈為綠燈信號(hào)時(shí),系統(tǒng)播放當(dāng)前綠燈,行人前行提示語音段。
(2)當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前交通燈為紅燈信號(hào)時(shí),播放當(dāng)前紅燈,行人止步提示語音段。此時(shí),若A、B探測(cè)面檢測(cè)到有行人時(shí),表明有人闖紅燈,可通過語音進(jìn)行警示。
(3)在紅燈狀態(tài)下,根據(jù)行人到達(dá)A、B探測(cè)面的先后順序及時(shí)間間隔,可判定行人闖紅燈違規(guī)的各個(gè)階段。若探測(cè)到行人先后經(jīng)過A、B探測(cè)面,則表明當(dāng)前有行人即將走完人行橫道,可進(jìn)行快速前行語音提示;若探測(cè)到行人先后經(jīng)過B、A探測(cè)面,則表明有行人正在橫穿馬路,可進(jìn)行語音勸告并警示。
文中介紹的智能交通勸導(dǎo)系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)交通燈的信號(hào)狀態(tài)及行人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),判定行人是否闖紅燈并采用語音輔助行人過馬路,人性化地提醒人們遵守交通規(guī)則。該系統(tǒng)能做到全天候值守,代替交通勸導(dǎo)員可降低城市交通管理費(fèi)用,對(duì)減少行人亂闖紅燈現(xiàn)象、提高人們的文明交通意識(shí)具有積極意義。
參考文獻(xiàn)
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