CN107564307A - 用于相邻车道的智能隔离方法及其用智能移动隔离桩系统 - Google Patents

Abstract

用于相邻车道的智能隔离方法及其用智能移动隔离桩系统，所述方法依次包括如下步骤：（1）管控客户端接收到信号，管控客户端根据接收到的信号判断是否发生了堵车问题，如是则进行步骤（2），如否，则重复步骤（1）；（2）管控客户端根据接收到的信号发出信号到主智能模块；（3）主智能模块输出信号到从智能模块，从智能模块判断接收到的信号是否正确，如是则，主智能模块和从智能模块分别输出信号控制各个电机的工作，如否，则主智能模块输出信号控制对应的电机的工作。本发明所述的方法和系统，智能化程度高可以根据道路实时车辆信息系统自动处理自动变更车道，满足智能交通理念，随着技术发展可以不断升级，并可以与现有交通系统相结合共同发展。

Description

用于相邻车道的智能隔离方法及其用智能移动隔离桩系统

技术领域

本发明属于智慧车道技术领域，尤其涉及一种用于相邻车道的智能隔离方法及其用智能移动隔离桩系统。

背景技术

随着城市的现代化建设和物流业的飞速发展，城市交通面临越来越大的压力。双向车道的某些路段经常发生严重的单向堵车，单向堵车现象严重降低了交通通行效率。目前很多城市都广泛采用潮汐车道来缓解这一问题。但是传统的按照时间来规定车道方向的方案时间固定，灵活性差，易发生超车逆行，安全系数低。近年来有城市引入拉链车，通过改变隔离桩的位置来完成车道切换，但拉链车费用不菲，大大增加了成本。

发明内容

本发明旨在提供一种结构简单，使用效果好的用于相邻车道的智能隔离方法及其用智能移动隔离桩系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：用于相邻车道的智能隔离方法，依次包括如下步骤：

（1）管控客户端接收到车流量大小信号，管控客户端根据接收到的信号判断是否有主隔离桩和/或从隔离桩需要移动，如是则进行步骤（2），如否，则重复步骤（1）；

（2）管控客户端根据接收到的信号发出信号到主隔离桩上设置的主智能模块；

（3）主智能模块输出信号到从智能模块，各个从智能模块判断接收到的信号是否正确，如是，则从智能模块输出信号控制对应的电机的工作；同时主智能模块和从智能模块时刻判断对应的主隔离桩和从隔离桩与周围障碍物是否在安全距离内，如否，则控制对应的电机停止转动，如是，继续重复判断，直至所有主隔离桩和从隔离桩完成移动过程。

步骤（1）中管控客户端接收到的信号为人为发出的需要主隔离桩和/或从隔离桩移动的信号；或主隔离桩和从隔离桩上的信息处理单元得出的流量大小信息。

主隔离桩和从隔离桩上的信息处理单元得出的流量大小信息的方法为：主智能模块和从智能模块的流量信息采集单元分别采集流量信息，流量采集单元包括摄像头，摄像头将采集到的图片信息传输到对应的信息处理单元，信息处理单元根据流量信息得出流量大小信息，具体为：信息处理单元根据流量信息得出背景像素模型，其中，背景像素模型

，

式中，此处，背景像素模型表示流量大小信息，a为设定矩阵；r为高斯分布的均值矩阵；g为高斯分布矩阵；∑为高斯分布的协方差矩阵；W为每个高斯分布的权系数矩阵；T为预定的阈值；

管控客户端根据得出的流量大小信息判断主隔离桩或从隔离桩上的流量信息采集单元采集到的范围内是否堵车，堵车时驱动对应的主隔离桩或从隔离桩移动，使得堵车问题所在车道变宽。

用于上述隔离方法的智能移动隔离桩系统，包括至少1个沿车道长度方向设置的隔离桩单元，各个隔离桩单元沿车道长度方向依次分布；每个隔离桩单元包括沿隔离桩单元长度方向依次分布的1个主隔离桩和至少1个从隔离桩，主隔离桩和从隔离桩的底部均设有带动主隔离桩或从隔离桩移动的执行单元；主隔离桩和从隔离桩上分别设有主智能模块和从智能模块，主智能模块和从智能模块均包括流量信息采集单元和信息处理单元，流量信息采集单元将采集到的流量信息传输到信息处理单元，从智能模块的信息处理单元将接收到的流量信息传输到主智能模块的信息处理单元，主智能模块的信息处理单元将接收到的信息传输到管控客户端，管控客户端发出信号到主智能模块的信息处理单元，主智能模块的信息处理单元将接收到的信息传输到从智能模块的信息处理单元，主智能模块的信息处理单元和从智能模块的信息处理单元分别输出信号到对应的执行单元。

执行单元包括履带或移动轮和电机，电机带动对应的履带或移动轮工作。

主智能模块和从智能模块还均包括超声波测距模块、红外测速模块、直流电机驱动模块以及设有电机上的编码器，编码器、超声波测距模块、红外测速模块分别将采集到的脉冲数、与障碍物的距离信息和速度信息传输到信息处理单元，信息处理单元输出信号到直流电机驱动模块，直流电机驱动模块驱动电机的工作。

主智能模块和从智能模块还均包括编码开关，编码开关将设定的ID信息传输到信息处理单元。

主隔离桩和相邻从隔离桩之间的距离为3000mm；相邻从隔离桩之间的距离也为3000mm。

通过以上技术方案，本发明的有益效果为：本发明所述的方法通过人工控制整段或者部分智能隔离桩移动，改变原有车道缓解拥堵问题；同时也可以智能控制隔离桩的移动，改变原有车道缓解拥堵问题，相对于现有的市场设备，该项目产品更加智能化，更加符合智慧城市、智能交通的理念；同时，该方法在分析流量信息大小时，引入矩阵运算，将单一运算转化为矩阵运算，大大提高了计算速度。

本发明所述的系统，智能化程度高可以根据道路实时车辆信息系统自动处理自动变更车道；便捷性好，对现有道路基础设施改变不大，安装维修方便；同时具有可持续性，满足智能交通理念，随着技术发展可以不断升级，并可以与现有交通系统相结合共同发展。

附图说明

图1为本发明所述的系统结构示意图；

图2为本发明所述的系统的原理框图。

具体实施方式

用于相邻车道的智能隔离方法，依次包括如下步骤：

（1）管控客户端接收到信号；其中，管控客户端接收到的信号为人为发出的需要主隔离桩和/或从隔离桩移动的信号；或管控客户端接收到的信号为主隔离桩和从隔离桩上的信息处理单元得出的流量大小信息。

主隔离桩和从隔离桩上的信息处理单元得出的流量大小信息的方法为：主隔离桩和从隔离桩的主智能模块和从智能模块的摄像头分别采集对应的主隔离桩和从隔离桩附近的图像信息用于表示流量信息，其中，主隔离桩和从隔离桩上的摄像头均朝向后方设置，此处，每个主隔离桩和从隔离桩上的摄像头可以采集到其附近的图片信息用于表示流量信息。流量信息采集单元根据流量信息得出流量大小信息，具体步骤为：根据流量信息得出背景像素模型，其中，

背景像素模型，

式中，背景像素模型表示流量大小信息，a为参数估计的学习效率矩阵；r为高斯分布的均值矩阵；g为高斯分布矩阵；∑为高斯分布的协方差矩阵；W为每个高斯分布的权系数矩阵；T为预定的阈值，对于T的设定方式，需要根据现场背景像素大小，用户自己设定；具体设定值用户可以根据需要进行设定，如对堵车现象敏感的路段可以将T设定的值小一些，堵车现象不敏感的可以将T值设定的大一些。其中，在高斯分布的技术领域中，参数估计的学习效率的得出方法为成熟的现有技术，本实施例中为将得出的各个参数的学习效率估计形成矩阵，进而得出a。

本实施例中，避免了单一运算，通过设置多个与图片大小相同的高斯分布矩阵用于匹配，并设置权重矩阵，均值、方差、标准差等矩阵，将单一运算结果统统归入矩阵，并将此后的运算全部优化为矩阵运算。经过变换，一张图片上所有像素进行混合高斯运算的数据均由对应的矩阵保存。除了判断和匹配，其余的数学运算均采用矩阵运算，大大提高了计算速度。

当为人为发出的需要主隔离桩和/或从隔离桩移动的信号时，为人工控制，该方法灵活性高。当为主隔离桩和从隔离桩上的信息处理单元得出的流量大小信息时，为智能控制，该方法劳动强度低，判断准确。

管控客户端根据流量大小信息判断是否发生了堵车问题，如是，则进行步骤（2），如否，则重复步骤（1）。

（2）管控客户端根据接收到的信号发出信号到主智能模块。本实施例中，仅主智能模块与管控客户端通信，从智能模块不与管控客户端通信，提高通信速度，避免通信出现失误。

（3）主智能模块输出信号到从智能模块，从智能模块判断接收到的信号是否正确，如是，则从智能模块输出信号控制对应的电机的工作；当主智能模块根据接收到的信号判断其对应的电机需要移动时，主智能模块也会输出信号控制对应的电机的移动；本实施例中，对应的电机指的是：与主智能模块或从智能模块位于同一主隔离桩或从隔离桩上的电机为对应的电机。

如否，则仅主智能模块输出信号控制对应的电机的工作；从而使得堵车车道变宽，缓解堵车问题。

从智能模块判断接收到的信号是否正确的方法为：管控客户端发出的信号有对应的ID号，管控客户端将该信号传输到主智能模块，主智能模块将相应的信号传输到从智能模块，从智能模块的信息处理单元判断信号中的ID号与其自有的ID号是否一致，如果一致则从智能模块接收到的信号正确，如果不一致则从智能模块接收到的信号不正确。

在主智能模块和从智能模块分别输出信号控制对应的电机工作的同时，主智能模块和从智能模块时刻判断对应的主隔离桩和从隔离桩与周围障碍物是否在安全距离内，如否则控制对应的电机停止转动，继续重复判断，直至所有主隔离桩和从隔离桩完成移动过程，防止主隔离桩或从隔离桩碰撞到周围障碍物，如是，继续重复判断，直至所有主隔离桩和从隔离桩完成移动过程。此处，安全距离为事先设定于信息处理单元中的值。

本发明所述的方法通过人工控制整段或者部分主隔离桩和/或从隔离桩移动，同时也可以智能控制主隔离桩和/或从隔离桩的移动，改变原有车道缓解拥堵问题；相对于现有的市场设备，该项目产品更加智能化，更加符合智慧城市、智能交通的理念；同时，该方法在分析流量信息大小时，引入矩阵运算，将单一运算转化为矩阵运算，大大提高了计算速度。

本发明还公开了一种用于上述隔离方法的智能移动隔离桩系统，如图1和图2所示，包括至少1个沿车道长度方向设置的隔离桩单元，各个隔离桩单元沿车道长度方向依次分布。

每个隔离桩单元均包括沿隔离桩单元长度方向依次分布的1个主隔离桩1和至少1个从隔离桩2，本实施例中，从隔离桩2为9个，附图中为了便于显示，附图中从隔离桩2的数量为3个。

其中，主隔离桩1和相邻从隔离桩2之间的距离为3000mm；相邻从隔离桩2之间的距离也为3000mm，适应范围广，使用起来比较灵活。此处，从隔离桩的个数和相邻从隔离桩之间的距离相互协同，适用于大部分道路，同时整个装置反应灵活。

主隔离桩1和从隔离桩2的底部均设有带动主隔离桩1或从隔离桩2移动的执行单元；执行单元包括履带或移动轮5，还有电机，电机带动对应的履带或移动轮5工作。

其中，履带和移动轮5均为成熟的现有技术，电机通过履带或移动轮5带动物体移动也为成熟的现有技术。

在主隔离桩1和从隔离桩2上分别设有主智能模块和从智能模块，主智能模块和从智能模块均包括流量信息采集单元3、信息处理单元、超声波测距模块、红外测速模块、直流电机驱动模块以及设于电机上的编码器。其中，信息处理单元包括单片机（型号为AT89S51）。超声波测距模块、红外测速模块、直流电机驱动模块、编码器均为市售产品。

流量信息采集单元3均朝向后方设置，对于前后的定义方式为：从主隔离桩到从隔离桩的方向为从前到后。流量信息采集单元3将采集到的流量信息传输到信息处理单元，其中，流量信息采集单元3包括摄像头，摄像头将采集到的图片信息用于表示流量信息传输到信息处理单元。

从智能模块的信息处理单元将接收到的流量信息传输到主智能模块的信息处理单元，主智能模块的信息处理单元将接收到的流量信息传输到管控客户端，此处，主智能模块的信息处理单元接收到的信息包括从智能模块的信息和主智能模块的信息。

管控客户端将接收到的流量信息与堵车阈值信息进行比对，当判断有堵车信息时，发出信号到主智能模块的信息处理单元，主智能模块的信息处理单元将接收到的信息传输到从智能模块的信息处理单元，主智能模块的信息处理单元和从智能模块的信息处理单元分别输出信号到对应的执行单元控制对应的电机的动作。

此处，主智能模块的信息处理单元和管控客户端通信实现的方法为：主智能模块还包括GPRS单元，主智能模块的GPRS单元将主智能模块的信息处理单元接收到的信息传输到管控客户端，同时，主智能模块的信息处理单元通过GPRS单元接收管控客户端发出的信息。

主智能模块和从智能模块的信息处理单元的通信实现方法为：主智能模块的信息处理单元通过CAN总线4与从智能模块的信息处理单元通信，从而实现数据的传输。

编码器、超声波测距模块、红外测速模块分别将采集到的脉冲数、智能模块与障碍物的距离信息和智能模块的速度信息传输到信息处理单元，信息处理单元根据脉冲数得出电机的转数，从而得出电机的移动距离，信息处理单元根据速度信息可以得出对应的主隔离桩或从隔离桩移动的速度信息，而信息处理单元根据与障碍物的距离信息可以得出对于的主隔离桩或从隔离桩与障碍物之间的距离，保证主隔离桩或从隔离桩移动过程中的安全，信息处理单元输出信号到直流电机驱动模块，直流电机驱动模块驱动对应的电机工作。

当出现堵车信号时，信息处理单元输出信号使得对应的电机转动一定的距离，电机转动的过程中，信息处理单元根据编码器得出电机的移动距离，当达到设定距离时，信息处理单元输出信号使得电机停止转动；同时，在电机工作的过程中，超声波测距模块时刻检测电机与周围障碍物之间的距离，当到达安全距离时，即使电机没有移动设定距离，信息处理单元也会输出信号使得电机停止转动，保证系统安全。

同时，主智能模块和从智能模块还均包括市售的编码开关，编码开关将设定的ID信息传输到信息处理单元，这样，从智能模块的信息处理单元可以根据接收到的信号内的ID信息判断信息是否误传输。

本发明所述的系统，智能化程度高可以根据道路实时车辆信息系统自动处理自动变更车道，便捷性好，对现有道路基础设施改变不大，安装维修方便；同时具有可持续性，满足智能交通理念，随着技术发展可以不断升级，并可以与现有交通系统相结合共同发展。

Claims (8)

1.用于相邻车道的智能隔离方法，其特征在于：依次包括如下步骤：

（1）管控客户端接收到车流量大小信号，管控客户端根据接收到的信号判断是否有主隔离桩和/或从隔离桩需要移动，如是则进行步骤（2），如否，则重复步骤（1）；

（2）管控客户端根据接收到的信号发出信号到主隔离桩上设置的主智能模块；

（3）主智能模块输出信号到从智能模块，各个从智能模块判断接收到的信号是否正确，如是，则从智能模块输出信号控制对应的电机的工作；同时主智能模块和从智能模块时刻判断对应的主隔离桩和从隔离桩与周围障碍物是否在安全距离内，如否，则控制对应的电机停止转动，继续重复判断，直至所有主隔离桩和从隔离桩完成移动过程；如是，继续重复判断，直至所有主隔离桩和从隔离桩完成移动过程。

2.如权利要求1所述的用于相邻车道的智能隔离方法，其特征在于：步骤（1）中管控客户端接收到的信号为人为发出的需要主隔离桩和/或从隔离桩移动的信号；或主隔离桩和从隔离桩上的信息处理单元得出的流量大小信息。

3.如权利要求2所述的用于相邻车道的智能隔离方法，其特征在于：主隔离桩和从隔离桩上的信息处理单元得出的流量大小信息的方法为：主智能模块和从智能模块的流量信息采集单元分别采集流量信息，流量采集单元包括摄像头，摄像头将采集到的图片信息传输到对应的信息处理单元，信息处理单元根据流量信息得出流量大小信息，具体为：信息处理单元根据流量信息得出背景像素模型，其中，背景像素模型

，

式中，此处，背景像素模型表示流量大小信息，a为参数估计的学习效率矩阵；r为高斯分布的均值矩阵；g为高斯分布矩阵；∑为高斯分布的协方差矩阵；W为每个高斯分布的权系数矩阵；T为预定的阈值；

管控客户端根据得出的流量大小信息判断主隔离桩或从隔离桩上的流量信息采集单元采集到的范围内是否堵车，堵车时驱动对应的主隔离桩或从隔离桩移动，使得堵车问题所在车道变宽。

4.用于权利要求1所述隔离方法的智能移动隔离桩系统，其特征在于：包括至少1个沿车道长度方向设置的隔离桩单元，各个隔离桩单元沿车道长度方向依次分布；每个隔离桩单元包括沿隔离桩单元长度方向依次分布的1个主隔离桩和至少1个从隔离桩，主隔离桩和从隔离桩的底部均设有带动主隔离桩或从隔离桩移动的执行单元；主隔离桩和从隔离桩上分别设有主智能模块和从智能模块，主智能模块和从智能模块均包括流量信息采集单元和信息处理单元，流量信息采集单元将采集到的流量信息传输到信息处理单元，从智能模块的信息处理单元将接收到的流量信息传输到主智能模块的信息处理单元，主智能模块的信息处理单元将接收到的信息传输到管控客户端，管控客户端发出信号到主智能模块的信息处理单元，主智能模块的信息处理单元将接收到的信息传输到从智能模块的信息处理单元，主智能模块的信息处理单元和从智能模块的信息处理单元分别输出信号到对应的执行单元。

5.如权利要求4所述的用于相邻车道的智能移动隔离桩系统，其特征在于：执行单元包括履带或移动轮和电机，电机带动对应的履带或移动轮工作。

6.如权利要求5所述的用于相邻车道的智能移动隔离桩系统，其特征在于：主智能模块和从智能模块还均包括超声波测距模块、红外测速模块、直流电机驱动模块以及设有电机上的编码器，编码器、超声波测距模块、红外测速模块分别将采集到的脉冲数、与障碍物的距离信息和速度信息传输到信息处理单元，信息处理单元输出信号到直流电机驱动模块，直流电机驱动模块驱动电机的工作。

7.如权利要求6所述的用于相邻车道的智能移动隔离桩系统，其特征在于：主智能模块和从智能模块还均包括编码开关，编码开关将设定的ID信息传输到信息处理单元。

8.如权利要求7所述的用于相邻车道的智能移动隔离桩系统，其特征在于：主隔离桩和相邻从隔离桩之间的距离为3000mm；相邻从隔离桩之间的距离也为3000mm。