CN112201032A - 一种道路车流监测方法、存储介质及系统 - Google Patents

一种道路车流监测方法、存储介质及系统 Download PDF

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向博文
陈雷
罗杰
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杨旭
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Abstract

本发明涉及一种道路车流监测方法,其包括步骤,朝车流发射毫米波,并采集被车流反射回来的毫米波;根据采集到反射回来的毫米波功率,对每个反射物进行目标识别,判定该反射物是否为车辆;计算判定为车辆后,每个反射物的行驶速度;及统计所有车辆的行驶速度,形成车流信息。本发明还提供一种存储介质及道路车流监测系统,本发明提供的道路车流监测方法、存储介质及系统通过毫米波监测车流信息,避免了天气及环境光线对监测过程的影响。

Description

一种道路车流监测方法、存储介质及系统
技术领域
本发明涉及道路车流监测领域,尤其涉及一种道路车流监测方法、存储介 质及系统。
背景技术
随着经济的高速发展,城市道路的建设也在跟随经济的发展由城市中心向 着城市周边进行,每个家庭的私人车辆拥有率也在逐步提升,随之而来的问题 就是道路上的车流量过大,需要实时监测,以应对各种突发状况,以疏导交通、 合理分流等。
现有对道路上车流量进行监测的方式大多是使用普通光学摄像头进行图像 采集和图像处理,以得到车流信息,从而实现车流量的监测。
但是,光学摄像头受到环境因素影响较大,其稳定性并不好。例如在强逆 光环境、黑暗环境及雨雪、沙尘、雾霾等天气中,光学摄像头的识别能力会大 大降低,很难采集到可用的图像。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种道路车流监测方法、存储介质及系统解决传统 道路车流监测过程中,监测装置受到环境及天气影响,导致识别能力降低的问 题。
为了达到上述目的,本发明解决技术问题的技术方案是提供一种道路车流 监测方法,其包括步骤:朝车流发射毫米波,并采集被车流反射回来的毫米波; 根据采集到反射回来的毫米波功率,对每个反射物进行目标识别,判定该反射 物是否为车辆;计算判定为车辆后,每个反射物的行驶速度;及统计所有车辆 的行驶速度,形成车流信息。
进一步,所述朝车流发射毫米波,并采集被车流反射回来的毫米波包括步 骤:利用天线朝向车流发射毫米波;利用天线接收车流反射回的毫米波;及将 反射回的毫米波进行数据预处理及封包,并传输至终端设备。
进一步,所述根据采集到反射回来的毫米波功率,对每个反射物进行目标 识别,判定该反射物是否为车辆包括步骤:计算反射物的反射截面面积;计算 反射物与毫米波发射点的距离及角度;及判断反射物是否为车辆。
进一步,所述计算判定为车辆后,每个反射物的行驶速度包括步骤:选定 判定为车辆的反射物;及计算判定为车辆的反射物的行驶速度。
进一步,所述统计所有车辆的行驶速度,形成车流信息包括步骤:统计所 有车辆的行驶速度;及形成车流信息。
进一步,所述毫米波的发射及接收通过天线实现。
进一步,发射所述毫米波的天线为8条,接收所述毫米波的天线为4条。
进一步,接收到所述毫米波后,利用转换电路、数据采集卡、信号无线发 射模块及以太网通讯模块对毫米波进行采集、数据预处理及数据封包,以将所 述毫米波转换为终端设备可识别的信息格式,并传输至终端设备。
本发明还提供一种存储介质,所述存储介质中存储有计算机程序,其中, 所述计算机程序被设置为运行时执行道路车流监测方法。
本发明还提供一种道路车流监测系统,其包括处理器和存储器,所述存储器 上存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,实现道路车流监 测方法。
与现有技术相比,本发明所提供的道路车流监测方法、存储介质及系统具 有以下有益效果:
通过向车流发射毫米波及接收车流反射回来的毫米波,以利用反射回来的 毫米波功率进行计算,从而判断出反射物是否属于车辆,并计算出属于车辆的 行驶速度,最终形成车流信息。相较于使用光学摄像设备利用处理图片信息的 方式获取车流信息,利用毫米波的方式不受天气及环境光线的影响。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任 何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本 发明权利要求的保护范围内。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的一种道路车流监测方法的步骤流程示意图;
图2为道路车流监测系统的模块示意图;
图3为道路车流监测方法的原理流程图;
图4为图1中步骤S1的子步骤流程图;
图5为图1中步骤S2的子步骤流程图;
图6为图1中步骤S3的子步骤流程图;
图7为图1中步骤S4的子步骤流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实 施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1-3,本发明提供的一种道路车流监测方法,其包括步骤:
S1,朝车流发射毫米波,并采集被车流反射回来的毫米波;
具体的,不同于传统利用光学摄像头获取车流信息图片,然后再对图片进 行处理,在本发明提供的道路车流监测方法中,是利用向车流发射毫米波,然 后利用接收被车流反射回来的毫米波进而获取车流信息。
可以理解,毫米波指波长为1~10毫米的电磁波称毫米波,它位于微波与 远红外波相交叠的波长范围,因而兼有两种波谱的特点。与光波相比,毫米波 利用大气窗口(毫米波与亚毫米波在大气中传播时,由于气体分子谐振吸收所 致的某些衰减为极小值的频率)传播时的衰减小,受自然光和热辐射源影响小。
可以理解,毫米波的发射及接收皆可以通过天线实现。即,通过天线向车 流发射毫米波,再车流将毫米波反射回来后,再利用天线接收返回的毫米波。
可以理解,在利用天线接收到反射回的毫米波后,利用转换电路、数据采 集卡、信号无线发射模块及以太网通讯模块组成的系统将反射回的毫米波进行 采集、数据预处理、数据封包,然后发送至终端设备。即,将毫米波转换为终 端设备可识别的信息格式,并传递至终端设备中。
进一步的,在本实施例中,利用8条发射天线发射毫米波,利用4条天线 接收毫米波。
S2,根据采集到反射回来的毫米波功率,对每个反射物进行目标识别,判 定该反射物是否为车辆;
具体的,在步骤S1将反射回后,首先利用终端设备根据反射回来毫米波的 功率Pr计算出反射物的反射截面面积σ、反射物与毫米波发射点的距离d及反 射物相对毫米波发射点的角度θ,其计算公式如下:
Figure RE-GDA0002824146420000041
其中,Pt代表发射天线辐射的信号功率,Gt、Gr分别代表发射、接收天线 的增益,σ代表反射物横街面积,λ代表毫米波信号波长。
Figure RE-GDA0002824146420000042
其中,k为波兹曼常数,T0为标准参考温度,Bn为接收机噪声带宽,Fn为 接收机噪声系数,Ls为系统损耗,Latm为大气传播衰减损耗。
Figure RE-GDA0002824146420000043
其中,△d为相邻两个接收天线的间距,
Figure BDA0002654921220000044
为障碍物反射回波到达两个接 收天线的相位差。
在计算出反射物的反射截面面积σ、反射物相对毫米波发射点的距离d及 反射物与毫米波发射点的角度θ后,可拟合出反射物的横截面形状,即可根据 反射物在设定角度上的横截面的形状是否与车辆相符,来判定该反射物是否属 于车辆。
可以理解,设定角度及观测该反射物反射截面面积的观测方向,可以由人 为自行设定。
可以理解,通过从设定角度上的反射截面面积σ的形状判定是,其标准也 可由人为设定。如,从车辆前方进行观测,车辆的反射截面面积通常为一不规 则的长方体。即,如果反射物反射截面面积σ的形状也大致为一长方体,贼判 定该反射物为车辆。
S3,计算判定为车辆后,每个反射物的行驶速度;
具体的,在步骤S2进行反射物的计算后,可判断出哪些反射物为车辆,哪 些反射物为其他物品。对判断为车辆的反射物进行行驶速度V的计算,其公式 为:
Figure BDA0002654921220000051
其中,Tc为回波相邻脉冲间隔时间,△Ф为回波相邻脉冲的相位差。
S4,统计所有车辆的行驶速度,形成车流信息;
具体的,计算出每个判断为车辆的反射物的行驶速度后,将所有车辆的行 驶速度进行统计,形成车流信息。
可以理解,所有车辆即为所有判定为车辆的反射物。
可以理解,在本实施例中,随着毫米波实时的朝向车流发射,及实时接收 车流反射回的毫米波,可达到实时更新车流信息,即实时监测车流的效果。
请参阅图4,步骤S1还包括子步骤:
S11,利用天线朝向车流发射毫米波;
具体的,在预定的位置设置好发射天线,以利用发射天线向车流发射毫米 波。
可以理解,预定的位置可以根据道路自行设置,其目的在于选择更好的方 向发射毫米波,以使毫米波更好的覆盖车流。
S12,利用天线接收车流反射回的毫米波;
具体的,在毫米波射向车流,并经过车流中的车辆发射后,再利用天线接 收反射回来的毫米波。
S13,将反射回的毫米波进行数据预处理及封包,并传输至终端设备;
具体的,利用毫米波接收反射回来的毫米波后,将毫米波转换成终端设备 可识别的信息格式,并传输至终端设备。
请参阅图5,步骤S2还包括子步骤:
S21,计算反射物的反射截面面积;
具体的,根据反射回的毫米波的功率计算反射物的反射截面面积。
S22,计算反射物与毫米波发射点的距离及角度;
具体的,计算出反射物与发射天线之间的距离及角度。
S23,判断反射物是否为车辆;
具体的,根据反射物的反射截面面积、与毫米波发射点之间的距离及角度, 拟合出反射物的截面形状,从而通过截面形状判断该反射物是否属于车辆。
请参阅图6,步骤S3还包括子步骤:
S31,选定判定为车辆的反射物;
具体的,在判定出哪些反射物属于车辆后,选定这些反射物。
S32,计算判定为车辆的反射物的行驶速度;
具体的,计算选定反射物的速度。
请参阅图7,步骤S4还包括子步骤:
S41,统计所有车辆的行驶速度;
具体的,将所有判定为车辆的反射物的行驶速度计算出来或,将其进行统 计。
S42,形成车流信息;
具体的,根据统计结构,形成车流信息。
本发明还提供一种存储介质,该存储介质中存储有计算机程序,其中,该 计算机程序被设置为运行时执行上述方法步骤。存储介质可以包括如软盘、光 盘、DVD、硬盘、闪存、U盘、CF卡、SD卡、MMC卡、SM卡、记忆棒(Memory Stick)、XD卡等。
计算机软件产品存储在存储介质中,包括若干指令用以使得一台或多台计 算机设备(可以是个人计算机设备、服务器或其他网络设备等)用以执行本发 明方法的全部或部分步骤。
本发明还提供一种道路车流监测系统,该道路车流监测系统包括处理器和 存储器,存储器上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时,实现道路车 流监测方法。
与现有技术相比,本发明所提供的道路车流监测方法、存储介质及系统具 有以下有益效果:
通过向车流发射毫米波及接收车流反射回来的毫米波,以利用反射回来的 毫米波功率进行计算,从而判断出反射物是否属于车辆,并计算出属于车辆的 行驶速度,最终形成车流信息。相较于使用光学摄像设备利用处理图片信息的 方式获取车流信息,利用毫米波的方式不受天气及环境光线的影响。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任 何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本 发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种道路车流监测方法,其特征在于,包括步骤:
朝车流发射毫米波,并采集被车流反射回来的毫米波;
根据采集到反射回来的毫米波功率,对每个反射物进行目标识别,判定该反射物是否为车辆;
计算判定为车辆后,每个反射物的行驶速度;及
统计所有车辆的行驶速度,形成车流信息。
2.如权利要求1所述的一种道路车流监测方法,其特征在于,所述朝车流发射毫米波,并采集被车流反射回来的毫米波包括步骤:
利用天线朝向车流发射毫米波;
利用天线接收车流反射回的毫米波;及
将反射回的毫米波进行数据预处理及封包,并传输至终端设备。
3.如权利要求1所述的一种道路车流监测方法,其特征在于,所述根据采集到反射回来的毫米波功率,对每个反射物进行目标识别,判定该反射物是否为车辆包括步骤:
计算反射物的反射截面面积;
计算反射物与毫米波发射点的距离及角度;及
判断反射物是否为车辆。
4.如权利要求1所述的一种道路车流监测方法,其特征在于,所述计算判定为车辆后,每个反射物的行驶速度包括步骤:
选定判定为车辆的反射物;及
计算判定为车辆的反射物的行驶速度。
5.如权利要求1所述的一种道路车流监测方法,其特征在于,所述统计所有车辆的行驶速度,形成车流信息包括步骤:
统计所有车辆的行驶速度;及
形成车流信息。
6.如权利要求1所述的一种道路车流监测方法,其特征在于:
所述毫米波的发射及接收通过天线实现。
7.如权利要求6所述的一种道路车流监测方法,其特征在于:
发射所述毫米波的天线为8条,接收所述毫米波的天线为4条。
8.如权利要求1所述的一种道路车流监测方法,其特征在于:
接收到所述毫米波后,利用转换电路、数据采集卡、信号无线发射模块及以太网通讯模块对毫米波进行采集、数据预处理及数据封包,以将所述毫米波转换为终端设备可识别的信息格式,并传输至终端设备。
9.一种存储介质,其特征在于:
所述存储介质中存储有计算机程序,其中,所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1-8中任一项中所述的道路车流监测方法。
10.一道路车流监测系统,其特征在于:
所述道路车流监测系统包括处理器及存储器,所述存储器上存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行,实现如权利要求1-8任一项所述的道路车流监测方法。
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