CN111681418A - 一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统，包括探测层、集中处理层和远程处理层，探测层用于通过多个毫米波雷达对道路上的车辆进行实时探测，并将探测数据回传给集中处理层；集中处理层用于接收和处理探测层多个毫米波的车辆探测数据，从而得到道路上的车辆状态信息，实现对道路状态的实时检测，并将得到的检测信息上报至远程处理层；远程处理层用于接收、存储集中处理层上传的检测信息。本发明还公开一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统工作方法。本发明提供的一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统及其工作方法，基于边缘计算、软件定义技术，提供更加可靠、高效和开放的系统架构，提升系统的鲁棒性和工程应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统及其工作方法，属于智能交通道路状态监测技术领域。
背景技术
目前，由于毫米波分辨率高、指向性好、抗干扰能力强、探测性能好，同时，其大气衰减小、对烟雾灰尘具有更好的穿透性、受天气影响小，因此，毫米波雷达是唯一可以“全天候全天时”工作的传感器，被用于自动驾驶领域，在智能交通、无人机防碰撞飞控、安防监控等领域也已开始试验应用。目前，将毫米波雷达用于交通状态监测的系统，采用前端进行目标探测检测，后端进行道路状态信息检测的方式，其中，在目标检测方面，采用前端探测和后端处理的一体化设计，在道路状态监测方面，采用云计算方式进行处理，实际部署应用时，将带来以下问题；由于毫米波雷达功率小、探测距离有限(不大于200米)，单个毫米波雷达无法对多个关联路口或较长路段道路进行全覆盖和目标的多角度探测；系统功能和性能依赖前端毫米波雷达探测处理设备，系统鲁棒性较差；毫米波雷达检测处理设备各功能模块紧耦合，多设备部署或系统升级时，对各设备需要分别进行本地调试校准，大大增加了系统的维护难度，工程应用价值远没有达到最高；基于云计算方式进行道路状态监测处理，需要将毫米波雷达的车辆检测数据回传至远端处理系统，对网络带宽要求高，且延时大，处理结果的时效性不高；探测数据共享程度低，不利于智能交通相关算法、应用的开发部署，设备利用率不高。因此，需要一种新的基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统，提供更加可靠、高效和开放的系统架构，提升系统的鲁棒性和工程应用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种采用三层体系架构，基于边缘计算、软件定义技术，提供更加可靠、高效和开放的系统架构，提升系统的鲁棒性和工程应用价值的基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统及其工作方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统，包括探测层、集中处理层和远程处理层，探测层用于通过多个毫米波雷达对道路上的车辆进行实时探测，并将探测数据回传给集中处理层；集中处理层用于接收和处理探测层多个毫米波的车辆探测数据，从而得到道路上的车辆状态信息，实现对道路状态的实时检测，并将得到的检测信息上报至远程处理层；远程处理层用于接收、存储集中处理层上传的检测信息，并与道路交通管理业务系统共享，同时，根据检测处理需求，进行处理策略、探测数据转发策略的修订与下发。
探测层利用多个毫米波雷达探测器对多个关联路口或较长道路路段进行单车道或多车道检测。
集中处理层基于边缘计算技术对多个毫米波雷达的探测数据进行集中处理，以获得多个关联路口或较长道路路段的车辆状态检测信息。
远程处理层采用软件定义方式对所述探测层、集中处理层间的通信关系进行控制，探测层和集中处理层中的传输设备根据远程处理层下发的控制策略进行探测数据转发。
探测层设备与所述集中处理层设备之间通过光纤通信连接。
集中处理层设备内部包括数据传输模块、数据处理模块、数据服务模块和应用管理与服务模块，数据传输模块负责接收和发送雷达探测数据、设备运行状态和设备控制指令，数据处理模块对雷达探测数据进行处理，实现车辆目标的检测、跟踪，进而实现道路交通状态的判决；数据服务模块负责响应外部系统信息请求，并转化为内部的数据访问请求；应用管理服务模块负责提供各类算法和应用的运行环境，并为各算法和应用提供统一的数据访问接口、算法开发接口，实现新升级算法或应用的便捷部署。
数据传输模块与数据处理模块交互雷达探测数据和设备运行状态；数据处理模块与数据服务模块交互目标检测、目标跟踪、道路状态、设备状态信息和数据访问请求；数据处理模块和应用管理与服务模块交互处理算法相关的策略或参数信息；数据服务模块和应用管理与服务模块交互设备控制指令；数据服务模块和应用管理与数据传输模块交互设备控制指令。
一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统工作方法，包括以下步骤：
S01：多毫米波雷达探测设备探测到道路上目标的原始信息，将探测数据转发至集中处理层设备；
S02：集中处理层设备同时接收多个毫米波雷达的探测数据；
S03：集中处理层设备进行车辆目标检测处理；
S04：集中处理层设备进行车辆目标跟踪处理；
S05：集中处理层设备进行道路交通状态判决处理，得到道路交通状态信息；
S06：集中处理层设备将道路交通状态信息发送至远程处理层。
本发明的有益效果：本发明提供的一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统及其工作方法，首次提出了基于边缘计算、软件定义网络和虚拟网络功能技术进行多个毫米波雷达的探测数据集中处理、传输控制和应用功能部署，实现对多个毫米波雷达探测数据的集中统一处理，从而实现对较长或多个关联路段的道路状态信息的全程一致获取，也解决了多个毫米波雷达部署、维护和应用的难题，具有较强的工程实用价值。
附图说明
图1为本发明一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统的架构示意图；
图2本发明一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统工作方法的流程示意图；
图3为本发明一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统集中处理节点内外部交互关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明公开一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统，包括探测层、集中处理层和远程处理层。其中，探测层用于通过多个毫米波雷达对道路上的车辆进行实时探测，并将探测数据回传给集中处理层；集中处理层用于接收和处理探测层多个毫米波的车辆探测数据，从而得到道路上的车辆状态信息，实现对道路状态的实时检测，并将得到的检测信息上报至远程处理层；远程处理层用于接收、存储集中处理层上传的检测信息，并与道路交通管理业务系统共享，同时，根据检测处理需求，进行处理策略、探测数据转发策略的修订与下发。
在该技术方案中，系统采用软件定义方式对探测层、集中处理层间的通信关系进行控制，探测层和集中处理层中的传输设备根据下发的控制策略进行探测数据转发；探测层设备通过光纤与集中处理层设备连接，传输的数据为毫米波雷达的探测数据。
在该技术方案中，系统的集中处理层提供对探测数据的访问调用开发接口，用于交通状况监测算法或应用的开发部署；集中处理层和远程处理层，基于语义方式交互道路交通状态、设备运行状态、车辆检测算法策略、道路交通状态监测算法策略、设备控制策略。
如图1所示，根据本发明的实施例的基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统，系统利用多个毫米波雷达探测器对多个关联路口或较长道路路段进行单车道或多车道检测；基于边缘计算技术对多个毫米波雷达的探测数据进行集中处理，以获得多个关联路口或较长道路路段的车辆状态检测信息。
如图2所示，本发明还公开一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统工作方法，包括以下步骤：
步骤1：多毫米波雷达探测设备探测到道路上目标的原始信息，将探测数据转发至集中处理层设备。
步骤2：集中处理层设备同时接收多个毫米波雷达的探测数据。
步骤3：集中处理层设备进行车辆目标检测处理。
步骤4：集中处理层设备进行车辆目标跟踪处理。
步骤5：集中处理层设备进行道路交通状态判决处理，得到道路交通状态信息。
步骤6：集中处理层设备将道路交通状态信息发送至远程处理节点。
如图2所示，基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统的集中处理节点内部包括数据传输模块、数据处理模块、数据服务模块和应用管理与服务模块。外部与探测层的毫米波雷达探测设备、远程处理层的相关设备交互。其中，数据传输模块负责接收和发送雷达探测数据、设备运行状态和设备控制指令；数据处理模块对雷达探测数据进行处理，实现车辆目标的检测、跟踪，进而实现道路交通状态的判决；数据服务模块负责响应外部系统信息请求，并转化为内部的数据访问请求；应用管理服务模块负责提供各类算法和应用的运行环境，并为各算法和应用提供统一的数据访问接口、算法开发接口，实现新升级算法或应用的便捷部署。
在该技术方案中，在集中处理节点内部，数据传输模块与数据处理模块交互雷达探测数据和设备运行状态；数据处理模块与数据服务模块交互目标检测、目标跟踪、道路状态、设备状态信息和数据访问请求；数据处理模块和应用管理与服务模块交互处理算法相关的策略或参数信息；数据服务模块和应用管理与服务模块交互设备控制指令；数据服务模块和应用管理与数据传输模块交互设备控制指令。
在该技术方案中，通过数据服务模块，集中处理层的设备与远程处理层的设备交互道路状态信息、设备运行状态、车辆检测算法策略、车辆跟踪算法策略和设备控制策略；通过数据传输模块，集中处理层的设备与探测层的毫米波雷达探测设备交互雷达探测数据、设备状态信息和设备控制指令。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统，其特征在于：包括探测层、集中处理层和远程处理层，探测层用于通过多个毫米波雷达对道路上的车辆进行实时探测，并将探测数据回传给集中处理层；集中处理层用于接收和处理探测层多个毫米波的车辆探测数据，从而得到道路上的车辆状态信息，实现对道路状态的实时检测，并将得到的检测信息上报至远程处理层；远程处理层用于接收、存储集中处理层上传的检测信息，并与道路交通管理业务系统共享，同时，根据检测处理需求，进行处理策略、探测数据转发策略的修订与下发。
2.根据权利要求1的一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统，其特征在于：探测层利用多个毫米波雷达探测器对多个关联路口或较长道路路段进行单车道或多车道检测。
3.根据权利要求1所述的一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统，其特征在于：集中处理层基于边缘计算技术对多个毫米波雷达的探测数据进行集中处理，以获得多个关联路口或较长道路路段的车辆状态检测信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统，其特征在于：远程处理层采用软件定义方式对所述探测层、集中处理层间的通信关系进行控制，探测层和集中处理层中的传输设备根据远程处理层下发的控制策略进行探测数据转发。
5.根据权利要求1所述的一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统，其特征在于：探测层设备与所述集中处理层设备之间通过光纤通信连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统，其特征在于：集中处理层设备内部包括数据传输模块、数据处理模块、数据服务模块和应用管理与服务模块，数据传输模块负责接收和发送雷达探测数据、设备运行状态和设备控制指令，数据处理模块对雷达探测数据进行处理，实现车辆目标的检测、跟踪，进而实现道路交通状态的判决；数据服务模块负责响应外部系统信息请求，并转化为内部的数据访问请求；应用管理服务模块负责提供各类算法和应用的运行环境，并为各算法和应用提供统一的数据访问接口、算法开发接口，实现新升级算法或应用的便捷部署。
7.根据权利要求6所述的一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统，其特征在于：数据传输模块与数据处理模块交互雷达探测数据和设备运行状态；数据处理模块与数据服务模块交互目标检测、目标跟踪、道路状态、设备状态信息和数据访问请求；数据处理模块和应用管理与服务模块交互处理算法相关的策略或参数信息；数据服务模块和应用管理与服务模块交互设备控制指令；数据服务模块和应用管理与数据传输模块交互设备控制指令。
8.一种基于多个毫米波雷达的道路状态监测系统工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S01：多毫米波雷达探测设备探测到道路上目标的原始信息，将探测数据转发至集中处理层设备；
S02：集中处理层设备同时接收多个毫米波雷达的探测数据；
S03：集中处理层设备进行车辆目标检测处理；
S04：集中处理层设备进行车辆目标跟踪处理；
S05：集中处理层设备进行道路交通状态判决处理，得到道路交通状态信息；
S06：集中处理层设备将道路交通状态信息发送至远程处理层。
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Application publication date: 20200918 |