CN107985592A - 一种基于无人机的路况探测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于交通运输技术领域，具体涉及一种基于无人机的路况探测系统，包括无人机和车载终端；无人机包括摄像头、数据处理模块、GPS导航模块、自动飞行控制模块和无线通讯模块，摄像头用于采集行车路线前方的路面视频信息，摄像头将采集到的视频信号发送至数据处理模块，数据处理模块将视频信号转换为可供无线通讯模块收发的中转信号，无线通讯模块将中转信号远程发送至车载终端，车载终端对信号进行处理并将无人机采集的视频信息实时显示在车辆中控屏上。本发明利用无人机采集车辆前方一定范围内的路面通行视频，并将视频实时发送至车载终端，驾驶者通过车辆中控屏就能够清楚的了解到前方车流情况，以便提前变更车道躲避拥堵，提高了通行效率。
Description
技术领域
本发明属于交通运输技术领域，具体涉及一种基于无人机的路况探测系统。
背景技术
随着社会的不断发展，人们生活水平逐渐提高，汽车已经成为大部分家庭必不可少的交通工具，然而，随着汽车保有量的不断增加，城市交通状况也日趋繁忙，在一些大中型城市，早、晚高峰的的交通拥堵更是家常便饭，而对于驾驶者而言，提前预知前方道路的通行情况能够有效的避开拥堵。随着网络技术的不断发展，电子地图已经具备了路况预报功能，但值得注意的是，电子地图的路况预告往往是基于大数据计算得到的结果，因此其预告结果与实际路况可能存在出入，例如，在一条具有多个车道的公路上，可能会由于交通事故或交通管制等原因导致部分车道较为拥堵，而有些车道则通行速度较快，这种情况下，电子地图只能给出唯一的预告结果，无法告知驾驶者哪条车道通行顺畅哪条车道较为拥堵，等车辆驶入拥堵路段后已经很难再去变更车道，强行变道反而容易引发新的交通事故。因此要想精准的了解前方路况，还需要一种更为可靠的路况探测系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够在行车过程中对前方路况进行精准检测的基于无人机的路况探测系统。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种基于无人机的路况探测系统，包括无人机和车载终端；
所述无人机包括摄像头、数据处理模块、GPS导航模块、自动飞行控制模块以及无线通讯模块，所诉摄像头用于采集行车路线前方的路面视频信息，摄像头将采集到的视频信号发送至数据处理模块，数据处理模块将视频信号转换为可供无线通讯模块收发的中转信号，所述无线通讯模块将中转信号远程发送至车载终端，车载终端对信号进行处理并将无人机采集的视频信息实时显示在车辆中控屏上。
优选的，还包括车载无人机施放及回收装置，所述车载无人机施放及回收装置位于车辆顶部，包括位于车辆顶棚内的机舱，所述机舱顶部设有电动开合门，所述机舱内设有超声波信号发射模块，所述无人机上设有至少三个超声波信号接收模块，且各超声波信号接收模块在无人机上相互远离设置；回收无人机时，自动飞行控制模块首先根据GPS导航模块的位置信息控制无人机返航至车辆上方附近，然后机舱内的超声波信号发射模块间歇发出超声波脉冲信号，无人机上的各超声波信号接收模块接收该脉冲信号并发送至数据处理模块，数据处理模块根据各超声波信号接收模块接收信号的时间差计算机舱相对于无人机的具体位置，自动飞行控制模块根据该位置信息控制无人机落入机舱内。
优选的，所述无人机为四旋翼无人飞行器，包括底盘和上盖，所述上盖为鲨鱼鳍状，所述摄像头安装在上盖内，且摄像头朝向鲨鱼鳍后方设置，所述摄像头安装在一转台上，转台的轴线水平设置，使摄像头能够上下扫摆；所述底盘上设有十字型分布的四根悬臂，四悬臂端部的上方各设有一旋翼，四悬臂端部的下方各设有一超声波信号接收模块；当无人机存放于机舱内时，所述上盖凸出于车辆的顶面上方，所述电动开合门上设有用于避让上盖的缺口。
优选的，所述无人机底部设有一插块，所述插块的侧面为向内收拢的斜面状，所述插块底部设有磁吸充电接头；所述机舱内部设有一机座，所述机座沿竖直方向往复运动设置，所述机座上设有与所述插块相配合的插槽，所述插槽底面设有磁吸充电座。
优选的，所述电动开合门包括两个对称开合的移门，两移门相接处设有用于避让无人机上盖的缺口，其中一扇移门在缺口处设有子门，所述子门被装配为能够将所述缺口封闭并能够从所述缺口上移除。
优选的，所述上盖相对于底盘沿竖直方向往复运动设置，所述上盖的底面上设有环形密封垫。
优选的，所述底盘上设有升降电机，所述升降电机的主轴与一竖直丝杆相连，所述上盖内固定设有螺母，该螺母与丝杆构成螺纹配合，所述底盘内还设有竖直导轨，所述上盖内设有与竖直导轨相配合的导套。
优选的，所述机座侧面设有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆的中部相互铰接，第一连杆的上端与机座侧面铰接，下端与机舱底板上设置的滑块铰接，第二连杆的上端与机座侧面设置的水平滑块铰接，下端与机舱底板铰接，所述机舱底板上设有升降电机，所述升降电机的主轴上连有丝杠，所述滑块上设有螺纹孔，滑块与丝杠构成螺纹配合。
本发明的技术效果在于：本发明利用无人机采集车辆前方一定范围内的路面通行视频，并将视频实时发送至车载终端，驾驶者通过车辆中控屏就能够清楚的了解到前方车流情况，以便提前变更车道躲避拥堵，提高了通行效率。
附图说明
图1是本发明的实施例所提供的基于无人机的路况探测系统结构框图；
图2-6是本发明的实施例所提供的无人机施放机构的释放过程各工位立体结构示意图；
图7是本发明的实施例所提供的无人机施放前的侧视图；
图8是本发明的实施例所提供的无人机施放后的侧视图；
图9是本发明的实施例所提供的无人机的立体结构示意图；
图10是本发明的实施例所提供的无人机另一视角的立体结构示意图；
图11是本发明的实施例所提供的无人机又一视角的立体结构示意图；
图12是本发明的实施例所提供的无人机收折状态的立体结构示意图；
图13是本发明的实施例所提供的无人机收折状态的仰视图；
图14是本发明的实施例所提供的无人机的收折传动机构原理图；
图15是本发明的实施例所提供的无人机的升降传动机构原理图；
图16是本发明的实施例所提供的升降机座立体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
图1-16所示实施例提供了一种基于无人机的路况探测系统，包括无人机10和车载终端30；
所述无人机10包括摄像头11、数据处理模块14、GPS导航模块12、自动飞行控制模块15以及无线通讯模块16，所诉摄像头11用于采集行车路线前方的路面视频信息，摄像头11将采集到的视频信号发送至数据处理模块14，数据处理模块14将视频信号转换为可供无线通讯模块收发的中转信号，所述无线通讯模块将中转信号远程发送至车载终端30，所述车载终端30又包括远程控制模块31和视频显示模块32，车载终端30对信号进行处理并将无人机10采集的视频信息实时显示在车辆中控屏上。本发明利用无人机10采集车辆前方一定范围内的路面通行视频，并将视频实时发送至车载终端30，驾驶者通过车辆中控屏就能够清楚的了解到前方车流情况，以便提前变更车道躲避拥堵，提高了通行效率。
进一步的，还包括车载无人机施放及回收装置，所述车载无人机施放及回收装置位于车辆顶部，包括位于车辆顶棚20内的机舱，所述机舱顶部设有电动开合门，所述机舱内设有超声波信号发射模块，所述无人机10上设有至少三个超声波信号接收模块13，且各超声波信号接收模块13在无人机10上相互远离设置；回收无人机10时，自动飞行控制模块15首先根据GPS导航模块12的位置信息控制无人机10返航至车辆上方附近，然后机舱内的超声波信号发射模块间歇发出超声波脉冲信号，无人机10上的各超声波信号接收模块13接收该脉冲信号并发送至数据处理模块14，数据处理模块14根据各超声波信号接收模块13接收信号的时间差计算机舱相对于无人机10的具体位置，自动飞行控制模块15根据该位置信息控制无人机10落入机舱内。
优选的，所述无人机10为四旋翼18无人飞行器，包括底盘102和上盖101，所述上盖101为鲨鱼鳍状，所述摄像头11安装在上盖101内，且摄像头11朝向鲨鱼鳍后方设置，所述摄像头11安装在一转台1013上，转台1013的轴线水平设置，使摄像头11能够上下扫摆；所述底盘102上设有十字型分布的四根悬臂17，四悬臂17端部的上方各设有一旋翼18，四悬臂17端部的下方各设有一超声波信号接收模块13；当无人机10存放于机舱内时，所述上盖101凸出于车辆的顶面上方，所述电动开合门上设有用于避让上盖101的缺口211。当无人机10处于回收状态时，凸伸在车顶上的摄像头11能够作为行车记录仪或电子后视镜的摄像头11使用，鲨鱼鳍状的上盖101使车辆顶部保持美观。
优选的，所述无人机10的四根悬臂17沿竖直轴线与底盘102枢接，使四悬臂17能够向鲨鱼鳍的鳍尖方向呈介字形收折。
优选的，四根悬臂17的枢轴上分别设有一齿轮171，四根悬臂17的收折由底盘102内部设置的收折电机驱动，收折电机的主轴上设有第一双联齿轮103，收折电机与各枢轴之间的传动路径依次为：第一双联齿轮103中的I号齿轮同时与右后悬臂17的枢轴齿轮171和第一过渡齿轮105啮合，第一过渡齿轮105与左后悬臂17的枢轴齿轮171啮合，第一双联齿轮103中的II号齿轮通过同步带与第二双联齿轮104的I号齿轮啮合，第二双联齿轮104的II号齿轮同时与右前悬臂17的枢轴齿轮171和第二过渡齿轮106啮合，第二过渡齿轮106与左前悬臂17的枢轴齿轮171啮合；其中第一双联齿轮103的I号齿轮和第一过渡齿轮105的传动比为1:1，第二双联齿轮104的II号齿轮与第二过渡齿轮106的传动比为1:1，第一双联齿轮103的II号齿轮与第二双联齿轮104的I号齿轮之间的传动比大于1，这是因为后方两悬臂17收折时的行程大于前方两悬臂17收折时的行程，所以为确保两者同时收折到位，后方悬臂17的收折速度必须大于前方悬臂17的收折速度，两者收折速度的差异通过第一双联齿轮103的II号齿轮与第二双联齿轮104的I号齿轮之间的传动比进行控制。
优选的，所述无人机10底部设有一插块19，所述插块19的侧面为向内收拢的斜面状，所述插块19底部设有磁吸充电接头191；所述机舱内部设有一机座24，所述机座24沿竖直方向往复运动设置，所述机座24上设有与所述插块19相配合的插槽242，所述插槽242底面设有磁吸充电座243，无人机10每次降落到位就自动开始充电，确保电量充足。由于插槽242和插块19的侧壁带有一定锥度，因此无人机10降落时即使有一定误差也能够在斜面的作用下自动找正，确保磁吸充电接头191顺利对接。
优选的，所述插块19的底面和插槽242的底面上对应设置有永磁块192、244，永磁块192、244能够使无人机10和机座24之间产生一定的吸合力，避免无人机10产生晃动。
优选的，所述电动开合门包括两个对称开合的移门21，两移门21相接处设有用于避让无人机10上盖101的缺口211，其中一扇移门21在缺口211处设有子门22，所述子门22被装配为能够将所述缺口211封闭并能够从所述缺口211上移除。所述移门21和子门22的开合方式均可以参考现有技术中汽车天窗的开合方式，此结构并非本发明的设计重点，因此不再详细赘述。
优选的，所述上盖101相对于底盘102沿竖直方向往复运动设置，所述上盖101的底面上设有环形密封垫。回收过程中，无人机10落入机舱后，先抬起上盖101，然后电动开合门闭合，上盖101再向下复位，使其底面上的密封垫紧贴在缺口211的边缘，确保车顶密封可靠。
优选的，所述底盘102上设有升降电机25，所述升降电机25的主轴与一竖直丝杆109相连，所述上盖101内固定设有螺母1011，该螺母1011与丝杆109构成螺纹配合，所述底盘102内还设有竖直导轨1021，所述上盖101内设有与竖直导轨1021相配合的导套1012。
优选的，所述机座24侧面设有第一连杆29和第二连杆28，所述第一连杆29和第二连杆28的中部相互铰接，第一连杆29的上端与机座24侧面铰接，下端与机舱底板23上设置的滑块26铰接，第二连杆28的上端与机座24侧面设置的水平滑块241铰接，下端与机舱底板23铰接，所述机舱底板23上设有升降电机25，所述升降电机25的主轴上连有丝杠27，所述滑块26上设有螺纹孔，滑块26与丝杠27构成螺纹配合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于无人机的路况探测系统，其特征在于：包括无人机(10)和车载终端(30)；
所述无人机(10)包括摄像头(11)、数据处理模块(14)、GPS导航模块(12)、自动飞行控制模块(15)以及无线通讯模块(16)，所诉摄像头(11)用于采集行车路线前方的路面视频信息，摄像头(11)将采集到的的视频信号发送至数据处理模块(14)，数据处理模块(14)将视频信号转换为可供无线通讯模块收发的中转信号，所述无线通讯模块将中转信号远程发送至车载终端(30)，车载终端(30)对信号进行处理并将无人机(10)采集的视频信息实时显示在车辆中控屏上。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的路况探测系统，其特征在于：还包括车载无人机施放及回收装置，所述车载无人机施放及回收装置位于车辆顶部，包括位于车辆顶棚(20)内的机舱，所述机舱顶部设有电动开合门，所述机舱内设有超声波信号发射模块，所述无人机(10)上设有至少三个超声波信号接收模块(13)，且各超声波信号接收模块(13)在无人机(10)上相互远离设置；回收无人机(10)时，自动飞行控制模块(15)首先根据GPS导航模块(12)的位置信息控制无人机(10)返航至车辆上方附近，然后机舱内的超声波信号发射模块间歇发出超声波脉冲信号，无人机(10)上的各超声波信号接收模块(13)接收该脉冲信号并发送至数据处理模块(14)，数据处理模块(14)根据各超声波信号接收模块(13)接收信号的时间差计算机舱相对于无人机(10)的具体位置，自动飞行控制模块(15)根据该位置信息控制无人机(10)落入机舱内。
3.根据权利要求2所述的基于无人机的路况探测系统，其特征在于：所述无人机(10)为四旋翼无人飞行器，包括底盘(102)和上盖(101)，所述上盖(101)为鲨鱼鳍状，所述摄像头(11)安装在上盖(101)内，且摄像头(11)朝向鲨鱼鳍后方设置，所述摄像头(11)安装在一转台(1013)上，转台(1013)的轴线水平设置，使摄像头(11)能够上下扫摆；所述底盘(102)上设有十字型分布的四根悬臂(17)，四悬臂(17)端部的上方各设有一旋翼(18)，四悬臂(17)端部的下方各设有一超声波信号接收模块(13)；当无人机(10)存放于机舱内时，所述上盖(101)凸出于车辆的顶面上方，所述电动开合门上设有用于避让上盖(101)的缺口(211)。
4.根据权利要求3所述的基于无人机的路况探测系统，其特征在于：所述无人机(10)底部设有一插块(19)，所述插块(19)的侧面为向内收拢的斜面状，所述插块(19)底部设有磁吸充电接头(191)；所述机舱内部设有一机座(24)，所述机座(24)沿竖直方向往复运动设置，所述机座(24)上设有与所述插块(19)相配合的插槽(242)，所述插槽(242)底面设有磁吸充电座(243)。
5.根据权利要求4所述的基于无人机的路况探测系统，其特征在于：所述电动开合门包括两个对称开合的移门(21)，两移门(21)相接处设有用于避让无人机(10)上盖(101)的的缺口(211)，其中一扇移门(21)在缺口(211)处设有子门(22)，所述子门(22)被装配为能够将所述缺口(211)封闭并能够从所述缺口(211)上移除。
6.根据权利要求5所述的基于无人机的路况探测系统，其特征在于：所述上盖(101)相对于底盘(102)沿竖直方向往复运动设置，所述上盖(101)的底面上设有环形密封垫。
7.根据权利要求6所述的基于无人机的路况探测系统，其特征在于：所述底盘(102)上设有升降电机(108)，所述升降电机(108)的主轴与一竖直丝杆(109)相连，所述上盖(101)内固定设有螺母(1011)，该螺母(1011)与丝杆(109)构成螺纹配合，所述底盘(102)内还设有竖直导轨(1021)，所述上盖(101)内设有与竖直导轨(1021)相配合的导套(1012)。
8.根据权利要求4所述的基于无人机的路况探测系统，其特征在于：所述机座(24)侧面设有第一连杆(29)和第二连杆(28)，所述第一连杆(29)和第二连杆(28)的中部相互铰接，第一连杆(29)的上端与机座(24)侧面铰接，下端与机舱底板(23)上设置的滑块(26)铰接，第二连杆(28)的上端与机座(24)侧面设置的水平滑块(241)铰接，下端与机舱底板(23)铰接，所述机舱底板(23)上设有升降电机(25)，所述升降电机(25)的主轴上连有丝杠(27)，所述滑块(26)上设有螺纹孔，滑块(26)与丝杠(27)构成螺纹配合。
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