基于图像速度检测的自适应减速带

来源: 发布时间:2023-12-04 浏览次数:1431
基本信息

第一作者姓名:赵文谦

性别:男

民族:汉族

第一作者学校:东华大学附属实验学校

第一作者人所在年级:七年级

第二作者姓名:

性别:女

民族:

第二作者人所在学校:

第二作者人所在年级:

第三作者姓名:

性别:

民族:

第三作者人所在学校:

第三作者人所在年级:

辅导教师姓名:管俊利


作品摘要

*结构组成:

此自适应减速带装置由摄像头、Arduino主控、舵机、温湿度传感器、电池、小区管理电脑组成。摄像头:进行车辆检测以及测速的功能。Arduino主控:对于传感器的信号和舵机控制信息进行匹配。舵机:控制减速带的角度。温湿度传感器:检测环境湿度,进行判断是晴天还是雨天。电池:由于只能使用5v的电源,所以还用到了5V稳压模块。小区管理电脑:进行图像处理算法的运行平台。

*主要特征:

此自适应减速带减速带的感应装置根据车速的快慢和车流、温湿度来调节减速带的角度(高度),以达到动态控制(减缓)不同车速下车辆的作用。在减速带的上方就需要安装摄像头,在减速带的附近就需要配备温湿度传感器和舵机,在后台Arduino主控和电脑控制下,就可以很好地根据需要自适应调节减速带。

*主要用途:

智能减速带根据车速、湿度等多种场景来选择是否升起或降低高度,实现人性化服务的同时也提高驾驶人员的安全意识,更好地发挥减速带保障道路交通安全的功能。

1.使车经过减速带时产生的噪音降低,车内的人受到的颠簸减小;

2.使小区居民或是过路行人听到汽车经过减速带的噪音变小;

3.降低减速带震动对车辆造成的损害。

总之,更好地保障车辆行驶安全。

*创新点:

创新点主要体现在三个方面:

1.根据天气变化自适应调节:如果是晴天,减速(震)性能降低;如果是雨天,减速(震)性能增强;

2.根据车辆速度自适应调节:在不违反交通规则的情况下,调整减速带的坡度,通过实时监测车辆速度来控制减速带的效能,正常通行的车辆可以做到无感通过;

3.使用不同规格的减速带,集成在一个减速带上,通过旋转的方式来进行调整。


作品说明

*问题提出:

*提出的问题和解决的问题:

减速带的问题在生活中很普遍,通过网络问卷调查,普遍感到:

1.大部分人坐车经过减速带都会受到影响;

2.减速带给人们最大的影响是震动颠簸;

3.大部分人希望优化减速带的功能,提升舒适度和安全性;

4.目前市面上使用的减速带自适应调节能力普遍不强、针对性不够。

研究问题的原因和意义:

随着我国交通事业的飞速发展、汽车保有量的节节攀升,道路交通事故日益频繁。超速是导致交通事故频发的最主要原因,道路减速带是控制超速的一种有效措施。当前的减速带存在易造成车辆损害、乘客舒适性差等缺点,需要设计一种自适应减速带改善驾驶行为、提高交通安全、改善交通环境等。

*解决方案:

解决问题的办法:

自适应减速带主要综合考虑车速、车流和环境的变化,通过精准测量车速、温湿度来智能调节减速带的减速效果,实现安全与人性化双重目的。整个设计主要包括三个方面:测速、检测环境和减速带自适应调节。分别用图像识别和温湿度传感器来测速和检测环境,最后是装置联调,来演示实际效果。因此把本课题拆分成三个阶段,实现三个目标。

第一阶段目标:完成测速,通过摄像头和程序软件;

第二阶段目标:完成环境温度检测和和舵机控制,通过专用传感器和程序软件;

最终目标:实现装置功能,结合第一阶段和第二阶段的成果。

具体的操作步骤如下:

1.首先对安装好的设备上电;

2.然后摄像头对于行驶的车辆进行识别;

3.对于大于规定速度的车辆进行标注速度,然后可以调整减速带到“高”的位置;

4.对于环境湿度过大,地面异常湿滑的情况进行控制,减速带放置在“中”的位置;

5.如果速度和环境都是正常水平,那就是平路通过,不出现减速过程。

发明研究的重点:

1.自适应减速带的方案设计。本项目运用摄像头、温湿度传感器、舵机以及Arduino等硬件,结合AI模型python编程,实现了对减速带的自适应控制。

2.视频测速。结合成熟的AI模型检测车辆,运用python实现实时测速。

3.温湿度检测和舵机控制。运用python实现。

4.实验设备的组装。运用3D打印制作减速带,定位安装整个设备。

5.实验测试。大量测试验证设备的性能。

发明研究的难点:

自适应减速带装置研制存在以下三个难点:

1.车辆的识别检测。车辆的识别可以自己拍摄车辆的照片进行模型训练,但是这样费时费力,还需要数据量庞大的照片才可以进行训练。所以我们不得不考虑其他的方式。最终选择使用百度AI进行在线识别。

2.软硬件的联调。在联调中,因自身理工科知识有限,对许多问题都是在摸索中进行。如程序的编写 、硬件的选择、软硬件的适配性等。

3.下一步的产品化。如何用性价比更高的元器件提高设备的可靠性。

发明研究的难点:

自适应减速带装置研制存在以下三个难点:

1.车辆的识别检测。车辆的识别可以自己拍摄车辆的照片进行模型训练,但是这样费时费力,还需要数据量庞大的照片才可以进行训练。所以我们不得不考虑其他的方式。最终选择使用百度AI进行在线识别。

2.软硬件的联调。在联调中,因自身理工科知识有限,对许多问题都是在摸索中进行。如程序的编写 、硬件的选择、软硬件的适配性等。

3.下一步的产品化。如何用性价比更高的元器件提高设备的可靠性。

本发明使用方法、附图说明性文字:

1.文献调研,通过文献调研总结已有成果。

2.用户调查,通过网络问卷调查,找到用户的需求。综合1.2提出装置设计方案。

3.采用3D打印模型制作模拟减速带。

4.使用摄像头和软件程序测速。

5.使用温湿度传感器测量湿度。

6.使用Arduino支配舵机控制减速带。

*使用或试用效果:

当车辆的速度超过一定的数值的时候,可以使用较高的减速带进行强制减速;其次是温湿度,如果湿度太大就将减速带设置成中等高度进行调整;如果没有超速,并且环境湿度比较低的时候,地面比较干燥,我们的减速带设置成平的,基本上可以做到无感通过,大大提高了驾驶人员的舒适性。

*优点:

与市面现有减速带比较可见:

1.信息化程度高,利用传感器、摄像头、控制器等硬件与软件结合实现;

2.自适应性强,对于天气变化、车流变化均有很强的自适应控制能力;

3.技术成熟度高,装置简单,易投入生产。

*还需进一步研究的问题:

下一步此装置如果要进行工业化生产,还需要研究以下问题:

1.目前对车辆进行测速,数据的准确程度和我们测量的环境有很大的关系,后续可以使用毫米波雷达测速,提高精度;

2.当前的设备模型还比较粗糙,希望可以在实际场地上进行使用;

3.减速带的地面上要经过很多车辆的碾压,需要提高结构强度。


作品图片


查新说明

*查新网址与关键词:

文献检索范围:往届大赛获奖作品、知网、万方数据、中国专利信息网、维普网、博硕士论文库等

检索词及检索策略:

检索词:

1.图像检测

2.速度检测

3.减速带

4.自适应减速带

5.设计

检索式:

1.(图像检测)and  (减速带or自适应减速带)

2. (速度检测)and  (减速带or自适应减速带)

3. (图像检测)and(速度检测)and (减速带or自适应减速带)

4. (图像检测)and(速度检测)and (减速带or自适应减速带) and(设计)

共计245篇文献。

*与本发明最相近的发明专利、研究文献的名称与摘要:

 一种提高安全性能防止车辆打滑的减速带

[作者]刘杰,邱海通,邓健坤

[来源]时代汽车

[单位]广州华立科技职业学院 广东 广州510068

[摘要]减速带是行车道中的一个障碍凸起物,是一种用于降低交通流速度或减少过境交通的道路设施。常见的减速带虽有减速与警示的功能,但是也存在冲击力大、坡度设计不合理、噪音大的缺点。本项目设计一款新型的减速器。分别从坡度、尺寸等关键参数进行全新设计。该减速带既能降低汽车车速,又能降低车辆通过时的震动,减少颠簸感,保护车辆的悬挂系统;同时结构简单、产生噪声小,适合大规模生产和使用,成本低。 

*自我查新结论:

新颖