一种单车、电单车共乘人数识别报警系统的制作方法

本发明涉及单车共乘人数识别，尤其涉及一种单车、电单车共乘人数识别报警系统。

背景技术：

1、在当前的交通环境中，单车和电单车作为便捷的个人交通工具，因其灵活性和经济性而广受欢迎，随着城市交通压力的不断增大，单车和电单车的使用率迅速上升，然而，随之而来的是对这些交通工具使用规范的关注，特别是限制单人乘用规定的执行问题，由于个体之间的体重和体型差异，以及乘车时的多变姿态，仅依靠传统的重量测量技术很难准确判断乘车人数，导致现有的监管手段难以有效实施。

2、面对上述背景，本发明旨在解决现有技术在单车和电单车共乘人数识别方面的局限性，现有的方法往往依赖于对车辆负载的重量监测，但这种方法由于不能准确区分乘车人数，特别是在乘客体重和体型存在较大差异，或乘车姿势、角度以及脚部着地情况变化时，其准确性大大降低，此外，环境因素如温度、湿度和光照等变化对传感器性能的影响也未得到充分考虑，进一步加剧了识别难度。

3、因此，急需一种新的技术方案，能够综合考虑多种因素，通过智能化的方法，提高共乘人数识别的准确性和可靠性，从而有效支持交通规则的执行和交通安全的提升。

技术实现思路

1、基于上述目的，本发明提供了一种单车、电单车共乘人数识别报警系统。

2、一种单车、电单车共乘人数识别报警系统，包括多维度厚度值测量模块、动态姿态分析模块、环境感知模块、数据融合处理模块以及智能报警指示模块；其中，

3、多维度厚度值测量模块：通过预设的传感器网络，沿车体前后轮连线以及垂直方向布置，实时测量车体上方物体的厚度值及其在多个方向上的变化；

4、动态姿态分析模块：基于多维度厚度值测量模块提供的数据，分析乘车人的动态变化和姿态，采用预设的动态分析技术来确定乘车人数；

5、环境感知模块：集成温度、湿度、光线的环境传感器，根据环境变化自动调整多维度厚度值测量模块和动态姿态分析模块的参数设置；

6、数据融合处理模块：整合来自多维度厚度值测量模块、动态姿态分析模块以及环境感知模块的数据，并运用预设的数据融合技术对信息进行分析，最终确定乘车人数情况；

7、智能报警指示模块：依据数据融合处理模块的分析结果，当识别出非单人乘用情形时，则通过预设的多种报警方式进行警告，以触发单车/电单车开启限制或提示驾驶员和周围人员。

8、进一步的，所述多维度厚度值测量模块包括激光/雷达/超声波传感器单元；其中，

9、激光/雷达/超声波传感器单元：分别安装在车体的前部和后部，安装于前部的传感器指向车体后方，安装于后部的传感器指向车体前方，用于测量物体在车体前后方向上的厚度变化，具体通过发射激光束/电磁波/超声波并接收反射回来的激光/电磁波/超声波，计算出物体表面距离传感器的距离，进而得到物体在前后方向上的厚度值。

10、进一步的，所述动态姿态分析模块包括数据接收单元、动态变化分析单元以及姿态识别单元；其中，

11、数据接收单元：用于接收多维度厚度值测量模块提供的数据，包括物体的前后、以及垂直方向上的厚度变化信息；

12、动态变化分析单元：基于数据接收单元收集到的多维度数据，采用预设的数据分析算法，分析物体厚度值随时间的动态变化，识别乘车过程中的动作，包括上车或调整位置，通过动态变化的模式识别，为判断乘车行为提供依据；

13、姿态识别单元：分析乘车人的姿态信息，结合动态变化分析单元的结果，采用预设的姿态识别技术来确定乘车人数，具体通过分析物体的空间分布和形态特征，包括连续的厚度变化趋势和空间占用模式，判断是否存在多人共乘现象。

14、进一步的，所述动态变化分析单元包括：

15、数据预处理：采用噪声过滤和数据平滑技术对收集到的多维度数据进行预处理，以消除传感器噪声和偶发性误差，具体使用的是移动平均法，计算公式为：其中，为在时间点t的平滑后的厚度值，n为移动平均的窗口大小；xt-n为在时间点t-n的原始厚度值，表示在时间点t之前n个时间单位的厚度测量值；

16、特征提取：采用基于窗口的特征提取方法，从预处理后的数据中提取特征，包括厚度值的最大值、最小值、平均值及标准差的统计特征，为动态行为分析提供了量化的描述；

17、时间序列分析：利用自回归滑动平均arima模型对提取的特征进行时间序列分析，识别乘车过程中的动态变化模式，arima模型的公式为：

18、其中，l为滞后算子；d为差分次数；p,q为分别是自回归ar和滑动平均ma模型的阶数，其中p表示过去值的影响深度，q表示预测误差的影响深度；θi为分别是ar模型和ma模型的参数，用于衡量过去值和预测误差对当前值的影响权重；xt为在时间点t的处理后的厚度值；∈t为在时间点t的预测误差，代表当前值与模型预测值之间的差异；

19、动态行为识别：基于arima模型的分析结果，采用支持向量机svm算法来识别乘车过程中的典型动作，典型动作包括上车动作、调整位置动作以及两人共乘动作。

20、进一步的，所述姿态识别单元包括：

21、特征向量构建：利用动态变化分析单元输出的数据，构建特征向量，特征向量包括了乘车过程中厚度值的动态变化信息；

22、空间分布分析：分析乘车过程中物体的空间分布，具体是在不同时间点的厚度值分布，通过计算不同时间点的厚度值标准差和平均值，来识别空间分布的模式；

23、形态特征分析：基于空间分布分析的结果，分析物体形态的变化，尤其是连续的厚度变化趋势和空间占用模式，来判断是否存在多人共乘现象；

24、姿态识别与乘车人数判断：综合特征向量构建、空间分布分析及形态特征分析的结果，采用预设的姿态识别算法来识别特定的姿态模式，进而确定乘车人数。

25、进一步的，所述环境感知模块包括环境数据采集单元、环境参数分析单元以及参数调整控制单元；其中，

26、环境数据采集单元：用于实时收集环境信息，包括温度、湿度和光线强度；该环境数据采集单元集成了温度传感器、湿度传感器和光线传感器，分别用于测量和记录当前环境的温度值、湿度水平和光线强度；

27、环境参数分析单元：接收来自环境数据采集单元的数据，并分析环境参数的变化趋势及对测量准确性将会产生的影响，具体分析包括温度变化对传感器性能的影响、湿度水平变化对信号传播的影响以及光线强度变化对光学传感器捕捉效果的影响；

28、参数调整控制单元：基于环境参数分析单元的分析结果，自动调整多维度厚度值测量模块和动态姿态分析模块的参数设置，具体根据环境条件的变化，自动调节传感器的灵敏度、调整数据滤波参数或是改变数据采集频率，以适应不同的环境条件。

29、进一步的，所述参数调整控制单元包括：

30、接收环境变化分析结果：接收环境参数分析单元提供的环境变化数据和影响评估，包括温度、湿度和光线强度的变化趋势及其对传感器性能的潜在影响；

31、评估参数调整需求：根据接收到的环境变化分析结果，评估对多维度厚度值测量模块和动态姿态分析模块参数设置的调整需求，具体采用预设的决策树算法，用于确定哪些参数需要调整以及调整的方向和幅度，具体公式为：

32、其中，d(x)为决策结果；x为环境参数；ci为在给定环境区域ri内采取的参数调整措施的具体值；i(x∈ri)为指示函数；ri为环境区域；

33、执行参数调整：基于评估结果，自动调整多维度厚度值测量模块和动态姿态分析模块的参数，具体调整操作包括：

34、对于传感器灵敏度调整：将根据温度和湿度的变化，调整传感器的灵敏度，以适应不同的环境条件并保持数据采集的准确性；

35、对于数据滤波参数调整：将根据环境噪声水平的变化，调整数据滤波算法的参数；

36、对于数据采集频率改变：将根据动态变化的速度和光线强度的变化，调整数据采集的频率，以确保动态事件被准确捕捉，同时避免数据积累。

37、进一步的，所述数据融合处理模块包括数据集成单元、数据分析单元以及乘车人数决策单元；其中，

38、数据集成单元：收集并整合来自多维度厚度值测量模块、动态姿态分析模块以及环境感知模块的数据，通过预设的接口和数据格式标准化方法，确保不同来源的数据能够在统一的框架下被融合，不同来源的数据包括厚度值数据、动态变化特征，以及环境参数；

39、数据分析单元：采用预设的数据融合技术，对集成的数据进行深入分析，具体利用加权平均的数据融合算法，进行数据融合，并通过主成分分析pca方法分析融合后的数据，提取出乘车过程中的特征和模式；

40、乘车人数决策单元：基于数据分析单元提取的特征和模式，最终确定乘车人数情况，采用预设支持向量机svm分类算法，对乘车行为进行分类，从而判断是否存在多人共乘现象。

41、进一步的，所述智能报警指示模块包括报警决策单元、报警执行单元以及用户提示单元；其中，

42、报警决策单元：用于接收数据融合处理模块的分析结果，并判断是否存在非单人乘用情形，依据分析结果，将决定是否激活报警流程，并选择报警方式，报警决策逻辑基于预设的规则，具体当检测到的乘车人数超过1人时，则判定为非单人乘用；

43、报警执行单元：一旦报警决策单元确定需要发出报警，报警执行单元将根据决策单元的指示，激活预设的多种报警方式，报警方式包括电信号报警、声音报警、光线报警和振动报警；

44、用户提示单元：用于向驾驶员提供报警信息和建议，通过车载显示屏显示检测到非单人乘用，请立即调整的提示信息，对于连接到系统的智能设备，用户提示单元能通过蓝牙或wi-fi发送通知消息。

45、本发明的有益效果：

46、本发明，通过集成多维度厚度值测量模块、动态姿态分析模块，以及环境感知模块，本发明能够在各种乘车状态和环境条件下，准确识别乘车人数，与传统仅依赖重量测量的方法相比，本系统通过分析乘车人的厚度值及其变化，结合动态姿态和环境变化的综合影响，大大提高了识别的准确性和可靠性，这一点对于实施单人乘用规定，提高交通安全有着重要意义。

47、本发明，通过预设的多种报警方式，如电信号、声音、光线和振动等，能够有效地触发单车或电单车的对超过共乘人数限制的进一步响应或向驾驶员和周围人员发出警告，增强了对非法乘车行为的即时响应能力，这种直观的报警机制不仅提醒驾驶员立即纠正行为，也提高了周围人员的安全意识，进一步促进了交通规则的遵守和交通环境的改善。

48、本发明，通过环境感知模块自动调整系统参数，保证了在不同的环境条件下系统均能保持高性能工作状态，这一点不仅提升了系统的使用灵活性和稳定性，也确保了长期运行中的高效性和准确性，为城市交通管理提供了一种有效的技术支持工具。