CN109613537A - 一种全息雷达 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及交通安全管理领域，具体为一种全息雷达，其包括雷达检测模块、图像检测模块、信息处理模块、通讯模块和电源模块，其中雷达检测模块和图像检测模块分别检测道路来向的交通雷达信息和交通图像信息，并由信息处理模块进行综合处理，得出反映道路交通状况的道路交通信息，并由通讯模块输出至控制中心等需要收集道路交通信息的终端进行综合管理，方便实时准确地得知对应道路当前的交通状况，方便道路管理。

Description

一种全息雷达
技术领域
本发明涉及交通安全管理领域，尤其是涉及一种全息雷达。
背景技术
随着社会经济的发展和公众出行需求的快速增长，车辆成为公众出行的重要途径，但随着机动车数量的快速增多，道路交通状况越来越复杂，一般在交叉路口处设置交通信号灯，道路上的车辆按照信号灯的指示通行。
同时，随着城市道路的发展，对城市道路的实时监控显得尤为重要，传统的由现场执勤人员在道路现场进行管理的方式无法及时准确地得知道路的交通信息，不利于道路管理。
发明内容
本发明的目的是提供一种全息雷达，获取道路的道路交通信息，并传输至外界处理中心，方便对道路进行管理。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种全息雷达，包括雷达检测模块、图像检测模块、信息处理模块、通讯模块和电源模块，其中：
雷达检测模块，用于获取道路的交通雷达信息，并发送至信息处理模块；
图像检测模块，用于获取道路的交通图像信息，并发送至信息处理模块；
信息处理模块，对接收的交通雷达信息和交通图像信息进行处理，得出反映道路交通状况的道路交通信息，并经通讯模块向外输出；
通讯模块，用于向外传输道路交通信息；
电源模块，用于为各模块提供工作电源。
通过采用上述技术方案，雷达检测模块和图像检测模块分别检测道路来向的交通雷达信息和交通图像信息，并由信息处理模块进行综合处理，得出反映道路交通状况的道路交通信息，并由通讯模块输出至控制中心等需要收集道路交通信息的终端进行综合管理，方便实时准确地得知对应道路当前的交通状况，方便道路管理。
本发明进一步设置为：所述雷达检测模块包括雷达收发模块和微处理器，其中雷达收发模块受控于微处理器，向道路发送无线电波并接收反射回波，并将反射回波经模数转换发送至微处理器。
通过采用上述技术方案，雷达收发模块向道路方向发送无线电波，经道路上的车辆或行人的物体反射，并作为反射回波被雷达收发模块接收，并经模数转换发送至微处理器，再由微处理器处理并发送至信息处理模块进行融合处理，得到道路交通信息。
本发明进一步设置为：所述雷达收发模块包括横向雷达收发天线和纵向雷达收发天线，分别向道路发送横向和纵向的无线电波，并接收横向和纵向的反射回波。
通过采用上述技术方案，分别向道路发送横向和纵向的无线电波，并接收横向和纵向的反射回波，经信息处理模块处理后可得出道路上的目标的XYZ三维坐标位置，目标的检测更准确。
本发明进一步设置为：所述信息处理模块包括嵌入式计算机，所述微处理器经数据输出接口连接于嵌入式计算机，所述微处理器将经数模转换的横向和纵向的反射回波作为两路的雷达数字输入信号发送至嵌入式计算机，嵌入式计算机将两路的雷达数字输入信号融合为目标雷达信息，并处理得出反映对应道路交通状况的道路基本参数。
通过采用上述技术方案，嵌入式计算机对两路的雷达数字输入信号进行处理并储存，得到目标雷达信息，并对应的对反映道路交通状况的道路基本参数，并可根据需要调取存储于嵌入式计算机中的雷达数字输入信号和道路基本参数，方便对道路规划提供参考。
本发明进一步设置为：所述道路交通信息包括基本交通信息和道路事件信息；
所述嵌入式计算机根据实时的道路基本参数和预先设定的场景数据，进行背景的刷新处理，从道路信息中提取出实时场景，从而确定出场景中的目标，通过目标的跟踪，从而对基本交通信息进行检测；
所述嵌入式计算机从道路基本参数中识别出车辆、行人等运动目标，然后对运动目标进行检测、定位、识别和跟踪，得到运动目标的轨迹，再用预先设定的正常行径方向来判断运动目标的轨迹是否异常，并生成对应于运动目标的轨迹异常的交通事件。
通过采用上述技术方案，利用预先设定的场景数据进行背景的刷新处理得到场景中的目标，方便对目标进行跟踪，从而进行基本交通信息的检测；并用预先设定的正常行径方向来判断运动目标的轨迹是否异常，从而顺利得出对应于运动目标的轨迹异常的交通事件。
本发明进一步设置为：所述嵌入式计算机将基本交通信息、道路事件信息和交通图像信息进行叠加处理，并生成道路交通信息。
通过采用上述技术方案，将基本交通信息、道路事件信息和交通图像信息进行叠加处理，方便同时对雷达监测结果和图像检测结果进行展示，方便了解道路的真实情况，有利于道路的管理工作。
本发明进一步设置为：所述通讯模块包括WiFi模块、RJ45模块、RS485模块和或移动通信模块。
通过采用上述技术方案，为使用者提供多种数据输出的方式，适用于多种信号处理模块设备，提高设备的适用性。
本发明进一步设置为：所述雷达检测模块和图像检测模块的数量均为2，且雷达检测模块之间、图像检测模块之间相背设置。
通过采用上述技术方案，对道路的来向和去向均进行检测，分别获取道路来向和去向的交通雷达信息和交通图像信息，并发送至信息处理模块，扩大设备的检测范围，对道路交通情况的掌握程度更全面，提高对道路的监管力度。
本发明进一步设置为：所述雷达检测模块和图像检测模块的数量均大于2，且雷达检测模块之间、图像检测模块之间呈放射状间隔设置。
通过采用上述技术方案，对道路的多个方向均进行检测，分别获取道路多个方向的交通雷达信息和交通图像信息，并发送至信息处理模块，扩大设备的检测范围，对道路交通情况的掌握程度更全面，提高对道路的监管力度。
本发明进一步设置为：所述信息处理模块连接有触控屏，用于显示交通雷达信息和交通图像信息，并对信息处理模块和微处理器进行调试。
通过采用上述技术方案，通过触控屏对信息处理模块和微处理器进行现场调试，并对雷达检测模块的工作进行调试，省去还需要现场外接调试设备的麻烦，提高工作效率。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.检测道路来向的交通雷达信息和交通图像信息，经信息处理模块进行综合处理并得出道路交通信息，由通讯模块输出至控制中心等需要收集道路交通信息的终端进行综合管理；
2.分别向道路发送横向和纵向的无线电波，并接收横向和纵向的反射回波，经信息处理模块处理后可得出道路上的目标的XYZ三维坐标位置，目标的检测更准确；
3.同时对雷达监测结果和图像检测结果进行展示，方便了解道路的真实情况，有利于道路的管理工作。
附图说明
图1是实施例1的电路原理框图；
图2是实施例1中雷达收发模块与微处理器的电路连接示意图；
图3是实施例2的电路原理框图；
图4是实施例4的电路原理框图。
附图标记：1、雷达检测模块；2、图像检测模块；3、通讯模块；4、电源模块；5、雷达收发模块；6、微处理器；7、横向雷达收发天线；8、纵向雷达收发天线；9、调试接口模块；10、信息处理模块；11、触控屏；12、模拟滤波器组；13、温度传感器；14、雷达连接器；15、调试接口连接器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种全息雷达，如图1和图2所示，雷达检测模块1、图像检测模块2、信息处理模块10、通讯模块3和电源模块4，其中电源模块4用于为全息雷达的各模块提供电源，电源模块4接入12V的单电源，经单-双电源转换电路转换为正负12V的双电源，并经电源管理芯片转换为正负12V、3.3V的双电源输出和8V的单电源输出，为各模块的用电器件提供电源。
其中雷达检测模块1用于获取道路的交通雷达信息，并发送至信息处理模块10，雷达检测模块1包括雷达收发模块5和微处理器6，其中雷达收发模块5通过雷达连接器14连接微处理器6，并受控于微处理器6，其中微处理器6通过串行外设接口SPI1和SPI3经雷达连接器14与雷达检测模块1连接以发送串行数据、使能信号、时钟信号、数据等，并且SPI1接口经数模转换芯片DAC1连接雷达连接器14，对SPI1输出的数字信号进行数模转换，雷达检测模块1的模拟量输出经模数转换芯片连接于微处理器6，对传输至微处理器6的交通雷达信息进行模数转换。
雷达收发模块5包括横向雷达收发天线7和纵向雷达收发天线8，分别向道路发送横向和纵向的无线电波，并接收经道路上的车辆或行人等物体反射的横向和纵向的反射回波，雷达收发模块5将反射回波传输至微处理器6。
横向雷达收发天线7由并排设置的横向雷达发射天线和横向雷达接收天线组成，分别用于发出横向的无线电波和接收横向的反射回波，纵向雷达收发天线8由并排设置的纵向雷达发射天线和纵向雷达接收天线组成，分别用于发出纵向的无线电波和接收纵向的反射回波。
微处理器6经模数转换芯片组ADC1-4连接有温度传感器13，用于对微处理器6进行温度检测，提高设备安全性。
雷达收发模块5连接有模拟滤波器组12，用于对雷达收发模块5发出的模拟量输出进行滤波，并经模拟量输出接口输出，可由其他设备进行接收。
微处理器6连接有调试接口模块9，用于实现微处理器6与外界调试设备之间的通讯连接，其中微处理器6通过串行外设接口SPI2和SPI4发送数据至调试接口连接器15，并且SPI2接口经数模转换芯片DAC2连接至调试接口连接器15，调试接口连接器15连接于模数转换芯片组ADC1-4，用于向微处理器6发送外界调试设备发出的温度信号和雷达信号。
微处理器6连接有为其提供时钟信号的振荡器。
微处理器6经通用输入输出接口GPIO和异步收发传输接口UART1连接于信息处理模块10，微处理器6将经数模转换的横向和纵向的反射回波作为两路的雷达数字输入信号经GPIO接口发送至嵌入式计算机进行处理，通用输入输出接口GPIO作为数据输出接口，信息处理模块10对接收的交通雷达信息和交通图像信息进行处理，得出反映道路交通状况的道路交通信息，并经通讯模块3向外输出或输出至微处理器6的异步收发传输接口UART2，供其他设备调用。
信息处理模块10包括嵌入式计算机，微处理器6将经数模转换的横向和纵向的反射回波作为两路的雷达数字输入信号经通用输入输出接口GPIO发送至嵌入式计算机，嵌入式计算机将两路的雷达数字输入信号融合为目标雷达信息，并处理得出反映对应道路交通状况的道路基本参数，并对道路基本参数进行储存，其中道路基本参数包括车辆、行人、速度、目标的XYZ三维坐标位置。
道路交通信息包括基本交通信息和道路事件信息，其中：
嵌入式计算机根据实时的道路基本参数和预先设定的场景数据，进行背景的刷新处理，从道路信息中提取出实时场景，从而确定出场景中的目标，通过目标的跟踪，从而对基本交通信息进行检测。
基本交通信息包括车道流量、平均车速、车道占有率、车辆排队长度和平均车头时距；其中：
嵌入式计算机检测在单位时间内车道断面通过的车辆数，并记为车道流量；
嵌入式计算机检测在单位时间内车道上车辆的平均速度，并记为平均车速；
嵌入式计算机检测在单位时间内车辆通过车道断面的累计时间所占单位观测时间的百分比，并记为车道占有率；
嵌入式计算机检测停止车流的长度，并记为车辆排队长度；
嵌入式计算机检测在单位时间内同车道前后相邻两辆车经过同一断面的时间间隔的平均值，并记为平均车头时距。
嵌入式计算机从道路基本参数中识别出车辆、行人等运动目标，然后对运动目标进行检测、定位、识别和跟踪，得到运动目标的轨迹，再用预先设定的正常行径方向来判断运动目标的轨迹是否异常，并生成对应于运动目标的轨迹异常的交通事件。即：
在车辆在道路上由行驶改变为静止状态，且静止时间不小于某一设定值时，嵌入式计算机生成类型为车辆停止的交通事件；
单车道或多车道的平均车速低于低速临界值或车道占有率超过占有率临界值，嵌入式计算机生成类型为车辆拥堵的交通事件；
车辆在车道中行驶的方向和规定方向相反时，嵌入式计算机生成类型为车辆逆行的交通事件；
行人进入机动车道或其它禁止进入的区域，嵌入式计算机生成类型为行人的交通事件；
车辆行驶速度高于预设超速速度时，嵌入式计算机生成类型为车辆超速的交通事件；
车辆行驶速度低于预设慢行速度时，嵌入式计算机生成类型为车辆慢行的交通事件；
在车辆的队列长度超过报警设定值时，嵌入式计算机生成类型为排队拥堵的交通事件；
车道上物体从行驶车辆上遗落，干扰车道通行，嵌入式计算机生成类型为抛洒物的交通事件；
行驶中的机动车辆异常驶离正常行驶区域，嵌入式计算机生成类型为机动车驶离的交通事件。
图像检测模块2为高清摄像机，用于获取与雷达检测模块1所检测的道路方向一致的交通图像信息，并传输至嵌入式计算机。
采用高清摄像机和嵌入式计算机来模仿人眼的功能，用高清摄像机采集高清视频图像，即交通图像信息，通过嵌入式计算机内设置的视频车辆检测器对高清视频图像进行智能分析，并对结果做出相应处理。通过计算机视觉技术，嵌入式计算机从连续图像中找出一个或者多个运动目标，实现对车辆、行人等目标的分离，然后对车辆、行人等运动目标进行检测、定位、识别和跟踪，再用预先设定的正常行径方向来判断运动目标的轨迹是否异常，对异常状态的目标进行分类处理。
嵌入式计算机内设置的视频车辆检测器根据输入的实时的交通图像信息和用户设定的场景数据，进行背景的刷新处理，从复杂的交通图像信息中提取出高质量的实时场景，从而确定出场景中的目标，通过目标的跟踪，并对交通参数进行检测。实现对道路上的交通参数和交通事件检测与记录、对过往车辆图像信息的记录、自动识别车牌号码与颜色以及视频监控和雷达检测结果进行融合等功能。
视频车辆检测器的功能包括两大类，一类是交通流参数检测功能，另一类是交通事件检测功能。
交通流参数检测功能交通流参数检测是视频车辆检测器的一个基本功能，其本质是检测车辆在某一特定检测区域内的存在，并由此测量交通流的其他参数，这些参数可以是瞬时值，也可以根据瞬时值计算统计值。交通流参数包括流量、速度、占有率、车长度分类、车头时距与车头间距和排队长度。
对于交通事件检测功能，视频车辆检测器的事件检测功能包括事故检测、逆行检测、非法变线、违章停车和闯红灯。
嵌入式计算机将雷达检测模块对应的基本交通信息和道路事件信息及图像检测模块2对应的交通流参数、交通事件和交通图像信息进行叠加融合处理，生成道路交通信息并对道路交通信息进行储存，并经由通讯模块3向外输出，或输出至微处理器6的异步收发传输接口UART2，供其他设备调用。
通讯模块3包括WiFi模块、RJ45模块、RS485模块和移动通信模块，移动通信模块包括3G模块、4G模块、5G模块和NB-IOT模块中的一种或多种的组合，可根据实际需要设置通讯模块3的种类和数量。
有益效果：雷达检测模块1和图像检测模块2分别检测道路来向的交通雷达信息和交通图像信息，并由信息处理模块10进行综合处理，得出反映道路交通状况的道路交通信息，并由通讯模块3输出至控制中心等需要收集道路交通信息的终端进行综合管理，同时对雷达监测结果和图像检测结果进行展示，方便了解道路的真实情况，方便实时准确地得知对应道路当前的交通状况，方便道路管理。
其中雷达检测模块1分别向道路发送横向和纵向的无线电波，并接收横向和纵向的反射回波，经信息处理模块10处理后可得出道路上的目标的XYZ三维坐标位置，目标的检测更准确。
实施例2：一种全息雷达，如图3所示，其与实施例1的区别在于，本实施例中雷达检测模块1和图像检测模块2的数量均为2，雷达检测模块1、图像检测模块2、信息处理模块10、通讯模块3和电源模块4均安装于同一设备盒上，且两个雷达检测模块1之间、两个图像检测模块2之间相背设置，分别获取道路来向和去向的交通雷达信息和交通图像信息，并发送至信息处理模块10进行融合叠加处理。
本实施例相对于实施例1的进一步的效果为：对道路的来向和去向均进行检测，扩大设备的检测范围，对道路交通情况的掌握程度更全面，提高对道路的监管力度。
实施例3：一种全息雷达，其与实施例2的区别在于，本实施例中雷达检测模块1和图像检测模块2的数量均大于2，且两个雷达检测模块1之间、两个图像检测模块2之间呈放射状间隔设置（如呈四边形、六边形或球形阵列设置），分别获取道路多个方向乃至全向的交通雷达信息和交通图像信息，并发送至信息处理模块10进行融合叠加处理。
本实施例相对于实施例1的进一步的效果为：对道路的多个方向均进行检测，扩大设备的检测范围，对道路交通情况的掌握程度更全面，提高对道路的监管力度。
实施例4：一种全息雷达，如图4所示，其与实施例1的区别在于，信息处理模块10经USB或COM接口连接有触控屏11，触控屏11用于显示交通雷达信息和交通图像信息，并对信息处理模块10和微处理器6进行调试。
本实施例相对于实施例1的进一步的效果为：通过触控屏11对信息处理模块10和微处理器6进行现场调试，并对雷达检测模块1的工作进行调试，省去还需要现场外接调试设备的麻烦，提高工作效率。
以上具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全息雷达，其特征在于，包括雷达检测模块(1)、图像检测模块(2)、信息处理模块(10)、通讯模块(3)和电源模块(4)，其中：
雷达检测模块(1)，用于获取道路的交通雷达信息，并发送至信息处理模块(10)；
图像检测模块(2)，用于获取道路的交通图像信息，并发送至信息处理模块(10)；
信息处理模块(10)，对接收的交通雷达信息和交通图像信息进行处理，得出反映道路交通状况的道路交通信息，并经通讯模块(3)向外输出；
通讯模块(3)，用于向外传输道路交通信息；
电源模块(4)，用于为各模块提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的一种全息雷达，其特征在于，所述雷达检测模块(1)包括雷达收发模块(5)和微处理器(6)，其中雷达收发模块(5)受控于微处理器(6)，向道路发送无线电波并接收反射回波，并将反射回波经模数转换发送至微处理器(6)。
3.根据权利要求2所述的一种全息雷达，其特征在于，所述雷达收发模块(5)包括横向雷达收发天线(7)和纵向雷达收发天线(8)，分别向道路发送横向和纵向的无线电波，并接收横向和纵向的反射回波。
4.根据权利要求3所述的一种全息雷达，其特征在于，所述信息处理模块(10)包括嵌入式计算机，所述微处理器(6)经数据输出接口连接于嵌入式计算机，所述微处理器(6)将经数模转换的横向和纵向的反射回波作为两路的雷达数字输入信号发送至嵌入式计算机，嵌入式计算机将两路的雷达数字输入信号融合为目标雷达信息，并处理得出反映对应道路交通状况的道路基本参数。
5.根据权利要求4所述的一种全息雷达，其特征在于，所述道路交通信息包括基本交通信息和道路事件信息；
所述嵌入式计算机根据实时的道路基本参数和预先设定的场景数据，进行背景的刷新处理，从道路信息中提取出实时场景，从而确定出场景中的目标，通过目标的跟踪，从而对基本交通信息进行检测；
所述嵌入式计算机从道路基本参数中识别出车辆、行人等运动目标，然后对运动目标进行检测、定位、识别和跟踪，得到运动目标的轨迹，再用预先设定的正常行径方向来判断运动目标的轨迹是否异常，并生成对应于运动目标的轨迹异常的交通事件。
6.根据权利要求5所述的一种全息雷达，其特征在于，所述嵌入式计算机将基本交通信息、道路事件信息和交通图像信息进行叠加处理，并生成道路交通信息。
7.根据权利要求1所述的一种全息雷达，其特征在于，所述通讯模块(3)包括WiFi模块、RJ45模块、RS485模块和或移动通信模块。
8.根据权利要求1所述的一种全息雷达，其特征在于，所述雷达检测模块(1)和图像检测模块(2)的数量均为2，且雷达检测模块(1)之间、图像检测模块(2)之间相背设置。
9.根据权利要求1所述的一种全息雷达，其特征在于，所述雷达检测模块(1)和图像检测模块(2)的数量均大于2，且雷达检测模块(1)之间、图像检测模块(2)之间呈放射状间隔设置。
10.根据权利要求2所述的一种全息雷达，其特征在于，所述信息处理模块(10)连接有触控屏(11)，用于显示交通雷达信息和交通图像信息，并对信息处理模块(10)和微处理器(6)进行调试。
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