CN105427601A - 一种多自由度路况观测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多自由度路况观测装置，属于交通安全控制领域。该装置包括电控箱、与电控箱电连接的图像采集器、传感器、升降式支撑杆、转动云台、电动滑台、图像采集器云台，移动式底盘，底座，圆形托盘。底座放置在移动式底盘上，升降式支撑杆和电控箱均固定在底座上，圆形托盘固定在升降式支撑杆的顶部，2个转动云台放置在圆形托盘对称的侧半圆上，并沿侧半圆的径向在0°-180°内转动；2个电动滑台设置在2个转动云台上，2个图像采集器云台设置在2个电动滑台上，并沿电动滑台轴向运动；图像采集器设在图像采集器云台上，图像采集器云台可带动图像采集器在0°-360°内转动。本发明的观测装置可形成7个自由度的移动，成本低廉，便于携带。

Description

一种多自由度路况观测装置

技术领域

本发明涉及交通安全控制领域，特别涉及一种多自由度路况观测装置。

背景技术

目前，为了实现交通安全，常通过使用路况观测装置采集道路的路况信息，为道路交通安全提供基础的研究数据。通常情况下，现有技术提供的路况观测装置利用车载支架将摄像机和传感器固定到车顶，在电控箱的控制下，通过摄像机采集得到路况图像信息以及通过传感器采集得到路况安全相关的数据。

然而，发明人发现现有技术提供的路况观测装置需配备专用车辆，成本较高且不便于携带，而且，现有技术提供的路况观测装置一般只配备有2个或3个自由度，难以对路况信息实现全方位多角度的观测。

基于上述，提供一种成本较低，便于携带，且具有多自由度的路况观测装置对于全方位多角度地获取路况信息具有重要的意义。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种成本较低，便于携带，且具有多自由度的路况观测装置。具体技术方案如下：

一种多自由度路况观测装置，包括电控箱、与所述电控箱电连接的2个图像采集器和传感器，其特征在于，所述观测装置还包括移动式底盘，底座，圆形托盘，与所述电控箱电连接的升降式支撑杆、2个转动云台、2个方形的电动滑台、2个图像采集器云台；

所述底座放置在所述移动式底盘上，所述升降式支撑杆和所述电控箱均固定在所述底座上，所述圆形托盘固定在所述升降式支撑杆的顶部，2个所述转动云台分别放置在所述圆形托盘对称的侧半圆上，并可沿所述侧半圆的径向在0°-180°之间转动；2个所述电动滑台分别设置在2个所述转动云台上，2个所述图像采集器云台分别设置在2个所述电动滑台上，并可沿所述电动滑台的轴向运动；所述图像采集器设置在所述图像采集器云台上，所述图像采集器云台可带动所述图像采集器在0°-360°之间转动。

具体地，作为优选，所述圆形托盘上设置有4个限位开关，用于对所述转动云台进行限位；

2个所述限位开关固定在所述圆形托盘的一个侧半圆的两端，另外2个所述限位开关固定在所述圆形托盘的另一个侧半圆的两端。

具体地，作为优选，所述电动滑台的长度为30-80mm，沿所述电动滑台长度方向上设置有滑轨，所述滑轨的两端均设置有一个与限位开关，所述滑轨上设置有滑动式台座，所述图像采集器云台设置在所述滑动式台座上；

所述滑动式台座可带动所述图像采集器云台沿所述滑轨轴向运动，并使用所述限位开关进行限位。

具体地，作为优选，所述升降式支撑杆为由至少2节升降杆体构成竹节式升降杆，所述升降式支撑杆的高度在1m-4m的范围内可调。

具体地，作为优选，所述图像采集器包括摄像机，罩装在所述摄像机上方的防护罩，设置在所述防护罩中的闪光灯、光敏电阻、避雷元件、温控元件和视频存储器；

所述光敏电阻用于感应所述防护罩中的亮度，并将亮度数据传递至所述电控箱，所述电控箱根据所述亮度数据控制是否启动所述闪光灯来为所述摄像机补光；

所述避雷元件用于在雷电环境中为所述图像采集器进行避雷处理；

所述温控元件用于感应外界温度，并根据所述外界温度调节所述摄像机的工作温度；

所述视频存储器用于存储所述摄像机采集到的视频图像。

具体地，作为优选，通过使用万向连接件使所述图像采集器与所述图像采集器云台连接，所述图像采集器可进行多向定位。

具体地，作为优选，所述电控箱中设置有控制单元、接收单元、存储单元和电池单元；

所述控制单元、所述存储单元均可通过无线网络与终端远程设备无线连接；

所述接收单元用于接收所述传感器所采集的数据信息，并将所述数据信息传递至所述存储单元；

所述存储单元通过无线网络将所述数据信息传递至所述终端远程设备；

所述控制单元用于控制所述传感器、所述图像采集器、所述升降式支撑杆、所述转动云台及所述图像采集器云台的运行。

具体地，作为优选，所述传感器设置在所述圆形托盘上，包括GPS定位器、路面平整度检测器、流量检测器、雷达测速器、风速传感器、气温传感器、陀螺仪传感器；

所述GPS定位器用于对所述多自由度路况观测装置进行实时定位，获取地理位置信息，并将所述地理位置的信息传递至所述接收单元；

所述路面平整度检测器用于对当前路面平整度进行实时检测，并将得到的路面平整度信息传递至所述接收单元；

所述流量检测器用于对当前人或车流量进行实时检测，并将得到的流量信息传递至所述接收单元；

所述雷达测速器用于对当前行驶的车辆的速度进行实时检测，并将得到的速度信息传递至所述接收单元；

所述风速传感器用于对当前的风速进行实时检测，并将得到的风速信息传递至所述接收单元；

所述气温传感器用于对当前的气温进行实时检测，并将得到的温度信息传递至所述接收单元；

所述陀螺仪传感器用于测量观测路段的俯仰角信息，并将得到的俯仰角信息传递至所述接收单元。

具体地，作为优选，所述底座包括不锈钢本体和设置在所述不锈钢本体下部的减震垫。

具体地，作为优选，所述移动式底盘为手推车底盘或电动式移动底盘。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的多自由度路况观测装置，通过设置移动式底盘和底座，以便于根据测量需求随时移动，避免了配备专用车辆，成本较低且便于携带。通过设置升降式支撑杆，以使图像采集器的高度可调，在竖直方向上形成2个自由度移动。通过将2个转动云台分别放置在圆形托盘对称的侧半圆上，并使转动云台在电控箱的控制下沿侧半圆的径向在0°-180°之间转动，且2个转动云台的转动方向彼此相反，进一步形成2个自由度的移动。通过使2个图像采集器云台在电控箱的控制下沿电动滑台轴向运动，可再形成2个自由度的移动，通过使图像采集器云台在电控箱的控制下带动图像采集器在0°-360°之间转动，还可再形成1个自由度的移动。可见，本发明实施例提供的路况观测装置可形成7个自由度的移动，且成本低廉，便于携带，利于规模化推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的多自由度路况观测装置的右视图；

图2是本发明又一实施例提供的多自由度路况观测装置的主视图。

附图标记分别表示：

1电控箱，

2图像采集器，

201摄像机，

202防护罩，

3传感器，

4移动式底盘，

5底座，

6圆形托盘，

7升降式支撑杆，

8转动云台，

9电动滑台，

901滑轨，

902滑动式台座，

10图像采集器云台，

11限位开关，

12万向连接件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如附图1及附图2所示，本发明实施例提供了一种多自由度路况观测装置，包括电控箱1、与电控箱1电连接的2个图像采集器2和传感器3，进一步地，该观测装置还包括移动式底盘4，底座5，圆形托盘6，与电控箱1电连接的升降式支撑杆7、2个转动云台8、2个方形的电动滑台9、2个图像采集器云台10。

底座5放置在移动式底盘4上，升降式支撑杆7和电控箱1均固定在底座5上，圆形托盘6固定在升降式支撑杆7的顶部，2个转动云台8分别放置在圆形托盘6对称的侧半圆上，并可沿侧半圆的径向在0°-180°之间转动；2个电动滑台9分别设置在2个转动云台8上，2个图像采集器云台10分别设置在2个电动滑台9上，并可沿电动滑台9的轴向运动；图像采集器2设置在图像采集器云台10上，图像采集器云台10可带动图像采集器2在0°-360°之间转动。

本发明实施例提供的多自由度路况观测装置，通过设置移动式底盘4和底座5，以便于根据测量需求随时移动，避免了配备专用车辆，成本较低且便于携带。通过设置升降式支撑杆7，以使图像采集器2的高度可调，在竖直方向上形成2个自由度移动。通过将2个转动云台8分别放置在圆形托盘6对称的侧半圆上，并使转动云台8在电控箱1的控制下沿侧半圆的径向在0°-180°之间转动，且2个转动云台8的转动方向彼此相反，进一步形成2个自由度的移动。通过使2个图像采集器云台10在电控箱1的控制下沿电动滑台9轴向运动，可再形成2个自由度的移动，通过使图像采集器云台10在电控箱1的控制下带动图像采集器2在0°-360°之间转动，还可再形成1个自由度的移动。可见，本发明实施例提供的路况观测装置可形成7个自由度的移动，且成本低廉，便于携带，利于规模化推广应用。

具体地，圆形托盘6上设置有4个限位开关11，用于对转动云台8进行限位；2个限位开关11固定在圆形托盘6的一个侧半圆的两端，另外2个限位开关11固定在圆形托盘6的另一个侧半圆的两端。举例来说，当其中一个转动云台8向左转动并触碰到位于圆形托盘6的侧半圆左侧的限位开关11时，电控箱1将控制转动云台8停止转动，当转动云台8向右转动并触碰到位于圆形托盘6的侧半圆右侧的限位开关11时，电控箱1也将控制转动云台8停止转动，如此以实现转动云台8带动图像采集器2仅仅在0°-180°之间的任意角度内转动，且避免两个转动云台8发生碰撞。如此设置，可随时控制图像采集器2中摄像机201的拍摄角度，采集得到不同视觉方向上的道路图像数据，获得更准确可靠的路况信息。

进一步地，电动滑台9的长度为30-80mm，沿电动滑台9长度方向上设置有滑轨901，滑轨901的两端均设置有一个与限位开关11，滑轨901上设置有滑动式台座902，图像采集器云台10设置在滑动式台座902上；滑动式台座902可带动图像采集器云台10沿滑轨901轴向运动，并使用限位开关11进行限位。具体地，通过使用电控箱1与滑动式台座902电连接，以使滑动式台座902沿着滑轨901运动，而滑动式台座902上又固定有图像采集器云台10，进而带动图像采集器2沿滑轨901以可调节的速度进行轴向运动。由于电动滑台9的长度为30-80mm，如此可保证图像采集器2的轴向运动长度也在30-80mm之间，例如可为35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm等。如此设置，能进一步丰富图像采集器2中摄像机201的拍摄角度，获得更准确可靠的路况信息。

进一步地，本发明实施例使用可在0°-360°之间任意角度内转动的图像采集器云台10装载图像采集器2，以获得全方位的路况信息。进一步地，可以通过使用万向连接件12使图像采集器2与图像采集器云台10连接，图像采集器2可进行多向定位，如此设置，可以随时调整图像采集器2的摄像头向上或者向下，使其拍摄角度更广。

在此基础上，本发明实施例使用高度可调的升降式支撑杆7保证图像采集器2的高度可调，如此以适应对不同类别的路况信息进行准确采集。可以理解的是，该升降式支撑杆7的高度可调可以通过本领域常见的方法来实现，作为优选，本发明实施例中升降式支撑杆7为由至少2节，例如3节、4节升降杆体构成竹节式升降杆，该升降式支撑杆7的高度在1m-4m的范围内可调。举例来说，该升降式支撑杆7的高度可以为1.5m、2m、2.5m、3m、3.5m等。该升降式支撑杆7在电控箱1的控制下进行自身高度的调节，同时保证其承重能力较强，例如其至少可承受50kg的重量。

进一步地，本发明实施例提供的图像采集器2包括摄像机201，罩装在摄像机201上方的防护罩202，设置在防护罩202中的闪光灯、光敏电阻、避雷元件、温控元件和视频存储器。

其中，光敏电阻用于感应防护罩202中的亮度，并将亮度数据传递至电控箱1，电控箱1根据亮度数据控制是否启动闪光灯来为摄像机201补光；避雷元件用于在雷电环境中为图像采集器2进行避雷处理；温控元件用于感应外界温度，并根据外界温度调节摄像机201的工作温度；视频存储器用于存储摄像机201采集到的视频图像。举例来说，一般情况下摄像机201的有效像素为400万，当光线较暗时，可以自动打开闪光灯，保证摄像机201采集得到清晰的图像，以便于进行全天候的视频采集工作。而在防护罩202内配备温控元件，可以根据外部环境的温度自动调节摄像机201的工作温度，使其能够在高寒或酷热地区也能稳定工作。通过在防护罩202内配备温控元件，可有效避免摄像机201在雷雨天气作业环境中遭受雷击，提高其运行的安全性。通过在防护罩202内设置视频存储器可以将摄像机201采集得到的图像文件进行存储，保证观测数据不会丢失。

可以理解的是，上述图像采集器2中各元件的工作受到电控箱1的控制，具体地，电控箱1中设置有控制单元、接收单元、存储单元和电池单元。其中，控制单元、存储单元均可通过无线网络与终端远程设备无线连接；接收单元用于接收传感器3所采集的数据信息，并将数据信息传递至存储单元；存储单元通过无线网络将数据信息传递至终端远程设备；控制单元用于控制传感器3、图像采集器2、升降式支撑杆7、转动云台8及图像采集器云台10的运行。通过在电控箱1中如上设置各单元，以实现人机交互界面数据解析及响应、驱动控制、运动路径规划计算、系统状态检测等的控制，当该观测装置工作时，通过无线网络与该电控箱1建立信息交互通道，即可使设备操作人员来对该装置进行远程控制，如此设置，能够有效提高该路况观测装置的操作的智能性。其中，电池单元由一个50AH的锂电池及其保护电路构成，以来为该观测装置供电，使该观测装置可连续工作至少20小时。通过在电控箱1的箱体上设置插座，以便于为该电池单元供电。

作为优选，本发明实施例提供的路况观测装置中，传感器3设置在圆形托盘6上，该传感器3包括GPS定位器、路面平整度检测器、流量检测器、雷达测速器、风速传感器、气温传感器、陀螺仪传感器。其中，GPS定位器用于对多自由度路况观测装置进行实时定位，获取地理位置信息，并将地理位置的信息传递至接收单元；路面平整度检测器用于对当前路面平整度进行实时检测，并将得到的路面平整度信息传递至接收单元；流量检测器用于对当前人或车流量进行实时检测，并将得到的流量信息传递至接收单元；雷达测速器用于对当前行驶的车辆的速度进行实时检测，并将得到的速度信息传递至接收单元；风速传感器用于对当前的风速进行实时检测，并将得到的风速信息传递至接收单元；气温传感器用于对当前的气温进行实时检测，并将得到的温度信息传递至接收单元；陀螺仪传感器用于测量观测路段的俯仰角等信息，并传递将该俯仰角等测量信息至接收单元。通过如上设置如上各传感器，来实时采集道路的方位、路面平整度、通行的人流量或车流量及速度、风速、温度以及地理方位等数据，为交通科研人员提供基础的实验数据。

具体地，本发明实施例采用可机械固定的底座5来放置该路况观测装置的观测部件，具体地，该底座5包括不锈钢本体和设置在不锈钢本体下部的减震垫，通过使用减震垫来与移动式底盘4接触，能够有效阻止移动式底盘4在移动过程中所产生的震动传递到观测部件上，确保摄像机201所录制的图像画质平稳。作为优选，该减震垫可以采用橡胶类减震垫。

具体地，本发明实施例所使用的移动式底盘4为手推车底盘或电动式移动底盘。手推车底盘体积小、重量轻且价格低廉，适用于短距离的交通科研需要；电动式移动底盘灵活性高，其配备有专门的电机传动系统，更适用于长距离的交通科研需要。

综上所述，本发明实施例提供的路况观测装置具有7个自由度，能够实现从全方位地从不同角度采集道路图像及各种路况信息，且操作者可通过人机交互界面进行实时及远程控制，从而采集指定方位的路况信息，对于交通安全的基础研究具有重要的意义。此外，该路况观测装置成本较低，便于携带，更是保证了其使用便利性，利于规模化推广应用。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，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。

Claims (10)

1.一种多自由度路况观测装置，包括电控箱、与所述电控箱电连接的2个图像采集器和传感器，其特征在于，所述观测装置还包括移动式底盘，底座，圆形托盘，与所述电控箱电连接的升降式支撑杆、2个转动云台、2个方形的电动滑台、2个图像采集器云台；

所述底座放置在所述移动式底盘上，所述升降式支撑杆和所述电控箱均固定在所述底座上，所述圆形托盘固定在所述升降式支撑杆的顶部，2个所述转动云台分别放置在所述圆形托盘对称的侧半圆上，并可沿所述侧半圆的径向在0°-180°之间转动；2个所述电动滑台分别设置在2个所述转动云台上，2个所述图像采集器云台分别设置在2个所述电动滑台上，并可沿所述电动滑台的轴向运动；所述图像采集器设置在所述图像采集器云台上，所述图像采集器云台可带动所述图像采集器在0°-360°之间转动。

2.根据权利要求1所述的多自由度路况观测装置，其特征在于，所述圆形托盘上设置有4个限位开关，用于对所述转动云台进行限位；

2个所述限位开关固定在所述圆形托盘的一个侧半圆的两端，另外2个所述限位开关固定在所述圆形托盘的另一个侧半圆的两端。

3.根据权利要求2所述的多自由度路况观测装置，其特征在于，所述电动滑台的长度为30-80mm，沿所述电动滑台长度方向上设置有滑轨，所述滑轨的两端均设置有一个与限位开关，所述滑轨上设置有滑动式台座，所述图像采集器云台设置在所述滑动式台座上；

所述滑动式台座可带动所述图像采集器云台沿所述滑轨轴向运动，并使用所述限位开关进行限位。

4.根据权利要求1所述的多自由度路况观测装置，其特征在于，所述升降式支撑杆为由至少2节升降杆体构成竹节式升降杆，所述升降式支撑杆的高度在1m-4m的范围内可调。

5.根据权利要求1所述的多自由度路况观测装置，其特征在于，所述图像采集器包括摄像机，罩装在所述摄像机上方的防护罩，设置在所述防护罩中的闪光灯、光敏电阻、避雷元件、温控元件和视频存储器；

所述光敏电阻用于感应所述防护罩中的亮度，并将亮度数据传递至所述电控箱，所述电控箱根据所述亮度数据控制是否启动所述闪光灯来为所述摄像机补光；

所述避雷元件用于在雷电环境中为所述图像采集器进行避雷处理；

所述温控元件用于感应外界温度，并根据所述外界温度调节所述摄像机的工作温度；

所述视频存储器用于存储所述摄像机采集到的视频图像。

6.根据权利要求5所述的多自由度路况观测装置，其特征在于，通过使用万向连接件使所述图像采集器与所述图像采集器云台连接，所述图像采集器可进行多向定位。

7.根据权利要求1所述的多自由度路况观测装置，其特征在于，其特征在于，所述电控箱中设置有控制单元、接收单元、存储单元和电池单元；

所述控制单元、所述存储单元均可通过无线网络与终端远程设备无线连接；

所述接收单元用于接收所述传感器所采集的数据信息，并将所述数据信息传递至所述存储单元；

所述存储单元通过无线网络将所述数据信息传递至所述终端远程设备；

所述控制单元用于控制所述传感器、所述图像采集器、所述升降式支撑杆、所述转动云台及所述图像采集器云台的运行。

8.根据权利要求7所述的多自由度路况观测装置，其特征在于，所述传感器设置在所述圆形托盘上，包括GPS定位器、路面平整度检测器、流量检测器、雷达测速器、风速传感器、气温传感器、陀螺仪传感器；

所述GPS定位器用于对所述多自由度路况观测装置进行实时定位，获取地理位置信息，并将所述地理位置的信息传递至所述接收单元；

所述路面平整度检测器用于对当前路面平整度进行实时检测，并将得到的路面平整度信息传递至所述接收单元；

所述流量检测器用于对当前人或车流量进行实时检测，并将得到的流量信息传递至所述接收单元；

所述雷达测速器用于对当前行驶的车辆的速度进行实时检测，并将得到的速度信息传递至所述接收单元；

所述风速传感器用于对当前的风速进行实时检测，并将得到的风速信息传递至所述接收单元；

所述气温传感器用于对当前的气温进行实时检测，并将得到的温度信息传递至所述接收单元；

所述陀螺仪传感器用于测量观测路段的俯仰角信息，并将得到的俯仰角信息传递至所述接收单元。

9.根据权利要求1所述的多自由度路况观测装置，其特征在于，所述底座包括不锈钢本体和设置在所述不锈钢本体下部的减震垫。

10.根据权利要求1所述的多自由度路况观测装置，其特征在于，所述移动式底盘为手推车底盘或电动式移动底盘。