CN110599779A - 一种基于车速分析的智慧路灯自检系统 - Google Patents

一种基于车速分析的智慧路灯自检系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于车速分析的智慧路灯自检系统，所述反馈补偿模块包括车速反馈策略以及补偿纠正策略，所述车速反馈策略包括确定同一时刻下，获取同一独立检测组中的雷达检测器所测量的、针对一车辆的所有测量的行驶速度，并以所述检测权重作为权重值以加权算法计算得到实测行驶速度；所述补偿纠正策略包括根据所述实测行驶速度计算每一测量的行驶速度的速度误差值，并根据得到的速度误差值修正所述车速检测算法以使所述测量的行驶速度趋近所述实测行驶速度。通过这样设置，可以起到一个对车速的自动校准的效果，通过训练提高雷达检测车速的准确率，通过多角度修正的形式克服曲面、折弯路况造成车速识别失准的情况。

Description

一种基于车速分析的智慧路灯自检系统
技术领域
本发明涉及市政路灯系统，更具体地说，涉及一种基于车速分析的智慧路灯自检系统。
背景技术
车速检测器是指检验行驶中汽车速度的仪器。最常见的是手持式雷达多普勒检测器，价廉实用；其外形似手枪，俗称″雷达枪″。其原理基于多普勒效应，即车速与微波频率变化成正比。该检测器发射微波，据反射波的多普勒效应立即可从其末端显示器表明汽车的地点、车速读数。交警可在路侧以该器观测，也可乘车观测，如发现超速者则予处罚。检测种类还有橡皮管、光电管、定时摄影、连续摄影、航空摄影等法。路灯是现有道路的基础设施，其主要是在夜晚给路过的行人或车辆提供较好的路段照明，市政路灯由于数量大，分布区域广的特点，而目前由于雷达安装位置限制了雷达检测的精度，所以精度仍然无法满足实际所需的标准。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是提供一种基于车速分析的智慧路灯自检系统。
在本发明的一个方面，提供了一种基于车速分析的智慧路灯自检系统。该智慧路灯自检系统可以包括路灯和雷达控制子系统。所述路灯设置有雷达检测器，所述雷达检测器面向道路设置并用于检测道路上移动的物体以生成反馈信息。所述雷达控制子系统包括建模模块、车速检测模块以及反馈补偿模块。
在一些实例中，所述建模模块配置有建模策略，所述建模策略包括预先建立道路坐标模型，并在所述道路坐标模型中标定每一所述雷达检测器的位置，并在所述道路坐标模型中标定车辆的行驶方向。
在一些实例中，所述车速检测模块包括若干车速检测单元，所述车速检测单元配置有车速检测策略，所述车速检测策略包括有车速检测算法，所述车速检测算法包括在每一雷达检测器的检测范围内实时获取车辆的相对行驶速度，并根据所述雷达检测器的检测方向与车辆行驶方向的角度以及得到的相对行驶速度计算得到测量的行驶速度。
在一些实例中，所述雷达检测器的检测区域之间存在重合部分以使所述雷达控制子系统的检测区域覆盖目标道路；且道路坐标模型中，定义若干独立检测区，以覆盖同一独立检测区的雷达检测器为一独立检测组；每一独立检测组中，为每一雷达检测器配置检测权重。
在一些实例中，所述反馈补偿模块包括车速反馈策略以及补偿纠正策略，所述车速反馈策略包括在同一时刻获取由同一所述独立检测组得到的、针对某一车辆的多个测量的行驶速度，并以所述检测权重作为权重值、以加权算法从所述多个测量的行驶速度计算得到该车辆的实测行驶速度；所述补偿纠正策略包括根据所述实测行驶速度计算针对每一所述测量的行驶速度的速度误差值，并根据得到的速度误差值修正所述车速检测算法以使所述测量的行驶速度趋近所述实测行驶速度。
本发明技术效果主要体现在以下方面：可以实现对车速测量的自动校准；通过训练提高雷达检测车速的准确率，通过多角度修正的形式克服曲面、折弯路况造成车速识别失准的情况。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
本发明的新颖特征在所附权利要求书中具体阐述。通过参考以下对其中利用本发明原理的说明性实施方案加以阐述的详细描述和附图，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解，在这些附图中：
图1是根据本发明的示例性实施例的智慧路灯的设置示意图；
图2是根据本发明的示例性实施例的基于车速分析的智慧路灯自检系统的架构原理图；以及
图3是根据本发明的示例性实施例的策略流程原理图。
附图标记：1、路灯；11、雷达检测器；12、通讯器；2、雷达控制子系统；21、建模模块；22、车速检测模块；23、反馈补偿模块；24、自检模块；S1、建模策略；S2、车速检测策略；S3、车速反馈策略；S4、补偿纠正策略。
具体实施方式
虽然在本文中已示出并描述了本发明的优选实施方案，但对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施方案仅以示例的方式提供。本领域技术人员在不脱离本发明的情况下现将会想到多种变化、改变和替换。应当理解，本文中所述的本发明实施方案的各种替代方案可用于实施本发明。
在一些示例性实施例中，本发明的基于车速分析的智慧路灯自检系统，包括路灯1，所述路灯1设置有雷达检测器11，所述雷达检测器11面向道路设置并用于检测道路上移动的物体以生成反馈信息。本发明的基于车速分析的智慧路灯自检系统还包括雷达控制子系统2，所述雷达控制子系统2包括建模模块21、车速检测模块22以及反馈补偿模块23。所述建模模块21配置有建模策略S1，所述建模策略S1包括预先建立道路坐标模型，并在所述道路坐标模型中标定每一所述雷达检测器11的位置，并在所述道路坐标模型中标定车辆的行驶方向。
所述车速检测模块22包括若干车速检测单元，所述车速检测单元配置有车速检测策略S2，所述车速检测策略S2包括有车速检测算法，所述车速检测算法包括在每一雷达检测器11的检测范围内实时获取车辆的相对行驶速度，并根据所述雷达检测器11的检测方向与车辆行驶方向的角度以及得到的相对行驶速度计算得到测量的行驶速度。需要说明的是，由于雷达设置的位置具有两个限制：1、雷达设置不能在道路的行驶方向正前方，因为道路上需要行车。2、雷达设置的高度一般要高于路面5米，这样能保证雷达环境因素对雷达的干扰性较小。由于以上两个条件的限制，所以根据多普勒效应，需要考虑雷达的检测方向和车辆行驶方向的相对角度才能完成对车辆的实际距离测速。首先雷达检测器11的检测值获得的是车辆的相对行驶速度，由于车辆的行驶方向在道路坐标模型中可以进行预先标记，而雷达和车辆的相对位置也是已知量，可以根据车辆的位置获得，有以下两种算法：1、每一雷达检测器11包括若干个阵列设置角度不同的雷达检测单元，这样就根据雷达检测器11检测到反馈信号的角度确定方向，再根据反射信号的时间差确定距离，这样就可以实现定位，而根据接收到的雷达检测单元的数量和位置则可以确定相应的车辆形状。2、通过雷达检测单元发射范围信号覆盖检测区域，由于车辆行驶方向已知，车辆进入位置也是已知量，所以当雷达检测到信号时，则判断车辆位于起始位置，就可以实现位置检测，可以发现以上两种方式都存在一个误差较大的弊端。则根据这两个值就可以得到雷达的检测方向和车辆的行驶方向的夹角，通过函数，可以得到实际车辆的速度值，Va为车辆的相对行驶速度，Vb为车辆的测量的行驶速度，而θ为雷达的检测方向和车辆的行驶方向的夹角。
所述雷达检测器11的检测区域之间存在重合部分以使所述雷达控制子系统2的检测区域覆盖目标道路；且道路坐标模型中，定义若干独立检测区，以覆盖同一独立检测区的雷达检测器11为一独立检测组；每一独立检测组中，为每一雷达检测器11配置检测权重；由于雷达检测器11安装的位置不同，所以形成的角度也不同，根据形成的角度不同可以定义对应的权重，由于角度误差较大，所以角度越大，则权重却大，这样相比而言得到的结果更加精确。
所述反馈补偿模块23包括车速反馈策略S3以及补偿纠正策略S4，所述车速反馈策略S3包括确定同一时刻下，获取同一独立检测组中的雷达检测器获得的、针对某一车辆的所有测量的行驶速度，并以所述检测权重作为权重值以加权算法计算得到实测行驶速度；所述补偿纠正策略S4包括根据所述实测行驶速度计算每一测量的行驶速度的速度误差值，并根据得到的速度误差值修正所述车速检测算法以使所述测量的行驶速度趋近所述实测行驶速度。通过加权的算法就可以得到车辆在各个时刻下的运行速度，就可以得到运行速度的结果值。
在一些示例性实施例中，所述补偿纠正策略S4还包括配置有误差阈值，当速度误差值小于所述误差阈值时，忽略所述误差阈值。
在一些示例性实施例中，所述补偿纠正策略S4还包括配置有若干个误差范围，并对应每一误差范围配置对应的误差调节权重，根据所述速度误差值落入的误差范围对应的误差调节权重调节所述车速检测算法。所述误差调节权重调节该雷达检测器11和所述车辆行驶方向的相对位置关系。通过误差调节权重的设置，由于一个误差来源于定位精度，所以通过对相对位置关系的调节，就可以实现对雷达反馈数据的精确化处理，而原理如下，在一个模型中，虽然雷达之间是在一条直线，而由于位置不同而导致雷达检测到车辆的位置有区别，这样一来，会导致实际相对角度存在偏差，而通过反馈调节方式，最后调节的是每个雷达检测器11在模型中的位置，这样调节结果可能导致雷达检测器11不在同一直线上，但是其对车辆的检测精度提高。
在一些示例性实施例中，所述车速检测策略S2还包括配置有情境数据表，所述情境数据表中配置有情境信息以及每一情境信息对应的车速检测算法，所述车速检测策略S2根据当前情况确定情境信息以确定对应的车速检测算法。所述情境信息包括车速因子以及距离因子，车速因子反映被测车辆的车速，距离因子反映被测车辆与雷达检测器11之间的距离。所述情境信息包括温度因子以及湿度因子，所述温度因子反映当前环境的温度，所述湿度因子反映当前环境的湿度。首先雷达测距的精确度会受到环境因素的影响，所述建立对应的情境表，这样就可以通过对应不同情境设置不同算法，起到一个补偿的效果，同样提高了检测精度，例如情境表中存在10种定位算法，那么在湿度为40％，温度为37摄氏度的情况下，采用第5种定位算法进行定位，这样就可以保证精度，而对车速、距离、湿度、温度的检测可以通过对应的检测器实现，在此不做赘述。
在又一实施例中，所述雷达控制子系统2还包括自检模块24，所述自检模块24包括配置有一上限误差，当一检测组中的任意两个雷达检测器11得到的测量的行驶速度之间的差值大于所述上限误差时，输出异常信号并标记对应的雷达检测器11。在另一个实施例中，所述雷达控制子系统2还包括自检模块24，所述自检模块24包括配置有一上限误差，当一检测组中的任一雷达检测器11得到的测量的行驶速度于对应的实测行驶速度之间的差值大于上限误差时，输出异常信号并标记对应的雷达检测器11。还包括后台端，所述后台端用于接收异常信号并根据异常信号执行对应的维修策略。这样一来，后台就可以根据异常信号及时反馈，起到一个高效响应的效果。
作为本发明的又一实施例，在上述实施例的基础上，所述系统配置有车辆速度因子算法，所述车辆速度因子算法用于根据雷达检测器定位的车辆位置采用多项式拟合算法模拟车辆实际运动轨迹计算车辆速度因子；对于车辆雷达定位位置集合由于使用有限定位点模拟车辆行驶轨迹会产生误差，采用最小二乘法拟合能减小误差；
在函数：
中找到一个函数：使得误差平方和最小，即：计算得到的即为车辆轨迹图，进一步通过轨迹图得到时间-位移关系数据，对数据进一步拟合得到函数s＝ω(t)，对指定时间t求导即可得到车辆速度因子。
虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式只是以示例的方式提供的。本领域技术人员现将会在不偏离本发明的情况下想到许多更改、改变和替代。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用对本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等效项。

Claims (10)

1.一种基于车速分析的智慧路灯自检系统，包括：
路灯，所述路灯设置有雷达检测器，所述雷达检测器面向道路设置并用于检测道路上移动的物体以生成反馈信息；以及
雷达控制子系统，所述雷达控制子系统包括建模模块、车速检测模块以及反馈补偿模块，
其中，所述建模模块配置有建模策略，所述建模策略包括预先建立的道路坐标模型，在所述道路坐标模型中标定每一所述雷达检测器的位置，并在所述道路坐标模型中标定车辆的行驶方向；
其中，所述车速检测模块包括若干车速检测单元，所述车速检测单元配置有车速检测策略，所述车速检测策略包括有车速检测算法，所述车速检测算法配置为在每一所述雷达检测器的检测范围内实时获取车辆的相对行驶速度，并根据所述雷达检测器的检测方向与车辆行驶方向的角度以及得到的相对行驶速度计算得到车辆的测量的行驶速度；
其中，所述雷达检测器的检测区域之间存在重合部分，以使所述雷达控制子系统的检测区域覆盖整个目标道路；并且，在所述道路坐标模型中，定义若干独立检测区，以覆盖同一独立检测区的多个所述雷达检测器为一独立检测组；在每一所述独立检测组中，为每一个所述雷达检测器配置检测权重；
其中，所述反馈补偿模块包括车速反馈策略以及补偿纠正策略，所述车速反馈策略包括在同一时刻获取由同一所述独立检测组得到的、针对某一车辆的多个测量的行驶速度，并以所述检测权重作为权重值、以加权算法从所述多个测量的行驶速度计算得到该车辆的实测行驶速度；所述补偿纠正策略包括根据所述实测行驶速度计算针对每一所述测量的行驶速度的速度误差值，并根据得到的速度误差值修正所述车速检测算法以使所述测量的行驶速度趋近所述实测行驶速度。
2.如权利要求1所述的基于车速分析的智慧路灯自检系统，其特征在于：所述补偿纠正策略还包括配置有误差阈值，当所述速度误差值小于所述误差阈值时，忽略所述误差阈值。
3.如权利要求1所述的基于车速分析的智慧路灯自检系统，其特征在于：所述补偿纠正策略还包括配置有若干个误差范围，并对应于每一所述误差范围配置对应的所述误差调节权重，根据所述速度误差值所落入的误差范围所对应的误差调节权重来调节所述车速检测算法。
4.如权利要求3所述的基于车速分析的智慧路灯自检系统，其特征在于：根据所述误差调节权重，调节所述雷达检测器和所述车辆行驶方向的相对位置关系。
5.如权利要求1所述的基于车速分析的智慧路灯自检系统，其特征在于：所述车速检测策略还配置有情境数据表，所述情境数据表中配置有情境信息以及与每一所述情境信息对应的所述车速检测算法，所述车速检测策略根据当前情况确定所述情境信息以确定对应的所述车速检测算法。
6.如权利要求5所述的基于车速分析的智慧路灯自检系统，其特征在于：所述情境信息包括车速因子以及距离因子，所述车速因子反映被测车辆的车速，所述距离因子反映被测车辆与所述雷达检测器之间的距离。
7.如权利要求5所述的基于车速分析的智慧路灯自检系统，其特征在于：所述情境信息包括温度因子以及湿度因子，所述温度因子反映当前环境的温度，所述湿度因子反映当前环境的湿度。
8.如权利要求1所述的基于车速分析的智慧路灯自检系统，其特征在于：所述雷达控制子系统还包括自检模块，所述自检模块配置有一上限误差，当同一独立检测组中的任意两个雷达检测器得到的所述测量的行驶速度之间的差值大于所述上限误差时，输出异常信号并标记对应的雷达检测器。
9.如权利要求1所述的基于车速分析的智慧路灯自检系统，其特征在于：所述雷达控制子系统还包括自检模块，所述自检模块配置有一上限误差，当同一独立检测组中的任一所述雷达检测器得到的所述测量的行驶速度与对应的实测行驶速度之间的差值大于所述上限误差时，输出异常信号并标记对应的雷达检测器。
10.如权利要求8或9所述的基于车速分析的智慧路灯自检系统，还包括后台端，所述后台端用于接收所述异常信号并根据所述异常信号执行对应的维修策略。
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