CN112330968A - 一种基于微波雷达的城市路边停车场的数据采集装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于微波雷达的城市路边停车数据采集装置及其方法，本发明主要解决车牌识别摄像机被前后车辆或者停得紧密的车辆挡住视线，拍摄不到车牌的问题。为此本发明的目的是提供一种基于微波雷达的城市路边停车场的数据采集装置及其方法，其包括微波雷达发射和采集模块、微波雷达信号分析与输出模块、车牌摄像模块、综合处理模块和数据输出装置；本发明通过雷达判断车辆的行驶轨迹特征、方位、距离和占空数据，在车辆未完全停入停车位或驶离车位过程中，联动车牌识别摄像机，无障碍拍摄辅助道路上正在进行停车动作的车辆信息。

Description

一种基于微波雷达的城市路边停车场的数据采集装置及其 方法
技术领域
本发明涉及停车场的数据采集装置和方法，尤其涉及一种基于微波雷达的城市路边停车场的数据采集装置及其方法。
背景技术
现有技术中，常用的雷达式微波探测器属于收、发设备合置的探测器。其工作原理是采用多天线连续调频技术，对目标进行测距、测速和测角。众所周知，微波的波长很短，因此很容易被物体反射。当物体进入雷达微波信号覆盖范围时，物体会反射来自雷达的微波信号，经过物体反射的雷达信号与原发射的微波信号会存在一定偏移，包括频率、幅度、相位等信息，这些偏移信息经过处理后，可以获得目标的运动速度、运动方向、及与雷达之间的角度等信息。
公开号CN106205190A中国发明专利，公开了一种使用雷达和摄像机管理路边停车位的方法及系统。该专利要解决的主要技术问题是：无需人力，便可自动监测管理路边停车位使用情况，协助管理员管理车位。该专利所采用的技术手段是通过雷达和摄像机对路边停车位进行检测，判断路边停车位是否有车辆驶入以及驶出，并将车辆驶入和驶出信息发送至后台服务器，协助管理员管理车位。
然而，该发明存在的问题是，当车辆进入城市道路边的合法停车场地时，通常道路环境复杂，过路车辆、行人、电动车、摩托车较多，会影响车牌识别摄像机的拍摄。尤其是前后车位过于接近,或后车SUV车辆过高时也会挡住摄像机的拍摄视角，造成车牌识别失败或遗漏。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，路边停车场的摄像机拍摄不到路边停车车辆的信息的问题。即：当在车辆尚未停入停车位前，利用微波雷达提前跟踪车辆，在合适位置通知摄像机对车辆牌照进行识别，自动判别车辆是否有驶入车位或驶离车位的倾向。当预判到车辆有驶入车位或驶离车位的行为时，测出该驶入车位或驶入车位的行驶轨迹、方位、距离、速度等信息，并通知与停车位关联的摄像装置调整拍摄方位的坐标和焦距，并进行摄像和车牌识别；再将摄像机的图像和车牌识别结果，通过数据输出装置发送至停车位管理平台。
本发明的目的之一是这样实现的，一种基于微波雷达的城市路边停车场的数据采集装置，其特征在于：包括微波雷达发射和采集模块（1）、微波雷达信号分析与输出模块（2）、车牌摄像模块（3）、综合处理模块（4）和数据输出装置（5）；
所述微波雷达发射与接收模块（1），用于发射高频微波信号，接收经过物体反射的高频微波信号，并将接收到的高频微波信号进行处理后输出中频信号；
所述微波雷达信号分析与输出模块(2)，由微波雷达信号分析模块（21）和微波雷达捕获目标信息输出模块（22）构成；所述微波雷达信号分析模块（21）接收微波雷达发射与接收模块（1）输出的中频信号并进行分析处理；所述微波雷达捕获目标信息输出模块（22）将分析处理好的结果输出到综合处理模块（4）；
所述综合处理模块（4），由微波雷达通信子模块（41）、综合处理和通信管理子模块（42）和网络通信子模块（43）构成；所述微波雷达通信子模块（41）用于接收微波雷达捕获目标信息输出模块（22）输出的信息并将其发送到综合处理和通信管理子模块（42）；所述综合处理和通信管理子模块（42）对捕获目标信息进行数据分析，结合实际车位及目标运动轨迹，预测出目标可能要停入或驶离的车位，计算出与该停车位对应的第n个车牌摄像子模块(3n)的拍摄方位和焦距参数,并发送指令至车牌摄像模块（3）通知其工作；所述网络通信子模块（43）用于与数据输出装置（5）通讯；
所述车牌摄像模块（3），由通讯子模块（30）和摄像子模块（3n）构成（n=1,2,…n；n为正整数）；所述通讯子模块（30）负责与综合处理模块（4）通讯，将收到的拍摄方位及焦距参数传输到摄像子模块（3n），然后采集车牌识别摄像子模块（3n）拍摄的图像和视频信息，并将采集的图像或视频信息发送给综合处理模块（4）；所述车牌摄像子模块（3n）负责拍摄图像和视频信息；
所述数据输出装置（5），将车位信息包括车位编号、占位情况、占位时长和占位车辆车牌的信息数据上传到云端管理平台；由云平台通讯管理子模块（51）、云平台通讯子模块（52）构成；其中，所述云平台通讯管理子模块（51）用于与综合处理模块（4）通讯，云平台通讯子模块（52）用于与云端平台通讯。
所述高频微波信号的频段为24GHz或60GHz或77GHz。
所述微波雷达信号分析模块（21）根据接收到微波雷达发射与接收模块（1）输出的中频信号进行分析处理；计算出目标的方位、距离和速度的数据信息。
本发明的目的之二是提供一种基于微波雷达的城市路边停车数据采集的方法，包括如下步骤：
步骤S1: 所述微波雷达发射和采集模块（1），向目标区域发射高频微波信号，形成一片高频微波立体覆盖空间；当微波雷达接收到回波信号后，将其转换成与目标运动相关的中频信号；
步骤S2: 所述微波雷达信号分析模块（21）对该移动目标所产生的中频信号进行分析，分析后得到微波雷达捕获目标信息，所述目标信息包括目标的方位、距离和速度信息；
步骤S3: 所述微波雷达捕获目标信息输出模块（22）将微波雷达捕获目标信息输出到综合处理模块（4）；
步骤S4：所述综合处理模块（4），通过微波雷达通信子模块（41）将获取的微波雷达捕获目标信息输送到综合处理和通信管理子模块（42）；综合处理和通信管理子模块（42）对捕获目标信息进行数据分析，结合实际车位及目标运动轨迹，预测出目标可能要停入或驶离的车位，计算出与该停车位对应的第n个车牌摄像子模块(3n)的拍摄方位和焦距参数,并发送至车牌摄像模块（3）通知其工作；
步骤S5: 所述车牌摄像模块（3），通过通信子模块（30）获取由综合处理模块（4）发送来的拍摄参数,并将收到的拍摄方位和焦距参数传输到摄像子模块（3n），然后采集车牌摄像子模块（3n）拍摄的图像或视频信息；采集到的图像或视频信息通过通信子模块（30）发送给综合处理模块（4）；
步骤 S6：所述综合处理模块（4）中综合处理和通信管理子模块（42）接收到来自通讯子模块（30）的图像或视频信息,并结合来自雷达捕获目标信息和实际车位情况，判断出车辆是驶入车位还是驶离车位的结果信息，并将所有车辆参数信息通过网络通信子模块（43）发送至云平台通讯管理子模块（51）；所述云平台通讯管理子模块（51）负责综合处理模块（4）和云平台通讯之间的数据传输；
步骤S7: 所述数据输出装置（5）通过云平台通讯子模块（52）将云平台通讯管理子模块（51）数据传输至云端数据管理平台进行运算和管理。
所述立体覆盖空间为水平方位角为90度，垂直方位角为14度，检测距离为10米至200米。
所述车辆参数信息包括：车位占空信息，车牌信息，车辆停放起始时间，车辆停放停止时间，车辆入位视频，车辆离位视频。
与现有城市道路路边停车数据采集技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明采用微波雷达探测器，由于微波方向性好，速度等于光速，穿透力高，所以在户外使用时不易受到自然环境的影响而产生误差，工作稳定。本发明通过微波雷达并结合车牌识别摄像模块，判别车辆有驶入车位或驶离车位的倾向时，在辅助道路上进行摄像和车牌识别，获取停车车牌、车位占空等数据，将复杂环境引起的漏拍率降低。
2、本发明的微波雷达，可构筑长70米，水平方位角为90度，垂直方位角为14度的探测器区域，车牌识别摄像模块采用带云台功能的可变焦距的智能摄像机，可以识别60-70米远的车牌目标，两者协同工作，能同时管理8-12辆小客车的路边车位，相较于其它形式的停车数据采集装置，建设成本低廉。
3、本发明提升了城市路边停车管理的智能化水平，可自动采集停车时长和车位占空的数据信息，并通过云端平台进行数据整理和运算，将停车时长和车位占空数据发送到车主的通讯工具上，具有停车缴费和远程查找空车位的功能，并且这些数据的分析结果可以应用到城市规划和第三方应用，为城市管理提供了真实有效的数据基础。
附图说明
图1是本发明的城市路边停车数据采集装置的组成图。
图2是本发明的城市路边停车数据采集装置的工作过程图。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。参看图1所示, 本发明一种基于微波雷达的城市路边停车数据采集装置，包括微波雷达发射与接收模块（1）、微波雷达信号分析与输出模块（2）、车牌摄像模块（3）、综合处理模块（4）和数据输出装置（5）；
所述微波雷达发射与接收模块（1），用于发射高频微波信号，并接收由物体反射的高频微波信号；所述高频微波发射信号为24GHz或60GHz或77GHz高频微波信号；当物体进入雷达微波覆盖范围时，反射的微波信号与原雷达发射的微波信号产生差异，包括频率，幅度和相位，当微波雷达接收到所述高频微波信号时，将其转换成与目标运动（运动速度、距离、方位）相关的中频信号；经过处理输出的中频信号将携带这些信息传输至微波雷达信号分析与输出模块（2）；
所述微波雷达信号分析与输出模块(2)，由微波雷达信号分析模块（21）和微波雷达捕获目标信息输出模块（22）构成；所述微波雷达信号分析模块（21）接收微波雷达发射与接收模块（1）输出的中频信号并进行分析处理；计算出目标的方位、距离和速度的数据信息；
所述微波雷达捕获目标信息输出模块（22）将分析处理好的结果输出到综合处理模块（4）；
所述综合处理模块（4），由微波雷达通信子模块（41）、综合处理和通信管理子模块（42）和网络通信子模块（43）构成；所述微波雷达通信子模块（41）用于接收微波雷达捕获目标信息输出模块（22）输出的信息并将其发送到综合处理和通信管理子模块（42）；所述综合处理和通信管理子模块（42）对捕获目标信息进行数据分析，结合实际车位及目标运动轨迹，预测出目标可能要停入或驶离的车位，计算出与该停车位对应的第n个车牌摄像子模块(3n)的拍摄方位和焦距参数,并发送指令至车牌摄像模块（3）通知其工作；所述网络通信子模块（43）用于与数据输出装置（5）通讯；
所述车牌摄像模块（3），由通讯子模块（30）和摄像子模块（3n）构成（n=1,2,…n；n为正整数）；所述通讯子模块（30）负责与综合处理模块（4）通讯，将收到的拍摄方位及焦距参数传输到摄像子模块（3n），然后采集车牌识别摄像子模块（3n）拍摄的图像和视频信息，并将采集的图像或视频信息发送给综合处理模块（4）；所述车牌摄像子模块（3n）负责拍摄图像和视频信息；
所述数据输出装置（5），将车位信息包括车位编号、占位情况、占位时长和占位车辆车牌的信息数据上传到云端管理平台；由云平台通讯管理子模块（51）、云平台通讯子模块（52）构成；其中，所述云平台通讯管理子模块（51）用于与综合处理模块（4）通讯，云平台通讯子模块（52）用于与云端平台通讯。
本发明的一种基于微波雷达的城市路边停车数据采集的方法，包括如下步骤：
步骤S1:利用微波雷达发射和采集模块（1），向目标区域发射高频微波（24G、60G或77G）信号，形成一片高频微波立体覆盖空间；所述立体覆盖空间为水平方位角为90度，垂直方位角为14度，检测距离为10米至200米。当微波雷达接收到回波信号后，将其转换成与目标运动相关的中频信号；
步骤S2: 所述微波雷达信号分析模块（21）对该移动目标所产生的中频信号进行分析，检测得到微波雷达捕获目标信息；所述目标信息包括方位角、距离和移动速度；
步骤S3: 所述微波雷达捕获目标信息输出模块（22）将微波雷达捕获目标信息输出到综合处理模块（4）；
步骤S4：所述综合处理模块（4），通过微波雷达通信子模块（41）将获取的微波雷达捕获目标信息输送到综合处理和通信管理子模块（42）；综合处理和通信管理子模块（42）对捕获目标信息进行数据分析，结合实际车位及目标运动轨迹，预测出目标可能要停入或驶离的车位，计算出与该停车位对应的第n个车牌摄像子模块(3n)的拍摄方位和焦距参数,并发送至车牌摄像模块（3）通知其工作；
步骤S5: 所述车牌摄像模块（3），通过通信子模块（30）获取由综合处理模块（4）发送来的拍摄参数,并将收到的拍摄方位和焦距参数传输到摄像子模块（3n），然后采集车牌摄像子模块（3n）拍摄的图像或视频信息；采集到的图像或视频信息通过通信子模块（30）发送给综合处理模块（4）；
步骤 S6：所述综合处理模块（4）中综合处理和通信管理子模块（42）接收到来自通讯子模块（30）的图像或视频信息,并结合来自雷达捕获目标信息和实际车位情况，判断出车辆是驶入车位还是驶离车位的结果信息，并将所有车辆参数信息通过网络通信子模块（43）发送至云平台通讯管理子模块（51）；所述云平台通讯管理子模块（51）负责综合处理模块（4）和云平台通讯之间的数据传输；所述车辆参数信息包括：车位占空信息，车牌信息，车辆停放起始时间，车辆停放停止时间，车辆入位视频，车辆离位视频；
步骤S7: 所述数据输出装置（5）通过云平台通讯子模块（52）将云平台通讯管理子模块（51）数据传输至云端数据管理平台进行运算和管理。

Claims (6)

1.一种基于微波雷达的城市路边停车场的数据采集装置，其特征在于：包括微波雷达发射和采集模块（1）、微波雷达信号分析与输出模块（2）、车牌摄像模块（3）、综合处理模块（4）和数据输出装置（5）；
所述微波雷达发射与接收模块（1），用于发射高频微波信号，接收经过物体反射的高频微波信号，并将接收到的高频微波信号进行处理后输出中频信号；
所述微波雷达信号分析与输出模块(2)，由微波雷达信号分析模块（21）和微波雷达捕获目标信息输出模块（22）构成；所述微波雷达信号分析模块（21）接收微波雷达发射与接收模块（1）输出的中频信号并进行分析处理；所述微波雷达捕获目标信息输出模块（22）将分析处理好的结果输出到综合处理模块（4）；
所述综合处理模块（4），由微波雷达通信子模块（41）、综合处理和通信管理子模块（42）和网络通信子模块（43）构成；所述微波雷达通信子模块（41）用于接收微波雷达捕获目标信息输出模块（22）输出的信息并将其发送到综合处理和通信管理子模块（42）；所述综合处理和通信管理子模块（42）对捕获目标信息进行数据分析，结合实际车位及目标运动轨迹，预测出目标可能要停入或驶离的车位，计算出与该停车位对应的第n个车牌摄像子模块(3n)的拍摄方位和焦距参数,并发送指令至车牌摄像模块（3）通知其工作；所述网络通信子模块（43）用于与数据输出装置（5）通讯；
所述车牌摄像模块（3），由通讯子模块（30）和摄像子模块（3n）构成（n=1,2,…n；n为正整数）；所述通讯子模块（30）负责与综合处理模块（4）通讯，将收到的拍摄方位及焦距参数传输到摄像子模块（3n），然后采集车牌识别摄像子模块（3n）拍摄的图像和视频信息，并将采集的图像或视频信息发送给综合处理模块（4）；所述车牌摄像子模块（3n）负责拍摄图像和视频信息；
所述数据输出装置（5），将车位信息包括车位编号、占位情况、占位时长和占位车辆车牌的信息数据上传到云端管理平台；由云平台通讯管理子模块（51）、云平台通讯子模块（52）构成；其中，所述云平台通讯管理子模块（51）用于与综合处理模块（4）通讯，云平台通讯子模块（52）用于与云端平台通讯。
2.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达的城市路边停车场的数据采集装置，其特征在于：所述高频微波信号的频段为24GHz或60GHz或77GHz。
3.根据权利要求1所述的一种基于微波雷达的城市路边停车场的数据采集装置，其特征在于：所述微波雷达信号分析模块（21）根据接收到微波雷达发射与接收模块（1）输出的中频信号进行分析处理；计算出目标的方位、距离和速度的数据信息。
4.一种基于微波雷达的城市路边停车场的数据采集方法，包括微波雷达发射和采集模块（1）、微波雷达信号分析与输出模块（2）、车牌摄像模块（3）、综合处理模块（4）和数据输出装置（5）；其特征在于：包括如下步骤：
步骤S1: 所述微波雷达发射和采集模块（1），向目标区域发射高频微波信号，形成一片高频微波立体覆盖空间；当微波雷达接收到回波信号后，将其转换成与目标运动相关的中频信号；
步骤S2: 所述微波雷达信号分析模块（21）对该移动目标所产生的中频信号进行分析，分析后得到微波雷达捕获目标信息，所述目标信息包括目标的方位、距离和速度信息；
步骤S3: 所述微波雷达捕获目标信息输出模块（22）将微波雷达捕获目标信息输出到综合处理模块（4）；
步骤S4：所述综合处理模块（4），通过微波雷达通信子模块（41）将获取的微波雷达捕获目标信息输送到综合处理和通信管理子模块（42）；综合处理和通信管理子模块（42）对捕获目标信息进行数据分析，结合实际车位及目标运动轨迹，预测出目标可能要停入或驶离的车位，计算出与该停车位对应的第n个车牌摄像子模块(3n)的拍摄方位和焦距参数,并发送至车牌摄像模块（3）通知其工作；
步骤S5: 所述车牌摄像模块（3），通过通信子模块（30）获取由综合处理模块（4）发送来的拍摄参数,并将收到的拍摄方位和焦距参数传输到摄像子模块（3n），然后采集车牌摄像子模块（3n）拍摄的图像或视频信息；采集到的图像或视频信息通过通信子模块（30）发送给综合处理模块（4）；
步骤 S6：所述综合处理模块（4）中综合处理和通信管理子模块（42）接收到来自通讯子模块（30）的图像或视频信息,并结合来自雷达捕获目标信息和实际车位情况，判断出车辆是驶入车位还是驶离车位的结果信息，并将所有车辆参数信息通过网络通信子模块（43）发送至云平台通讯管理子模块（51）；所述云平台通讯管理子模块（51）负责综合处理模块（4）和云平台通讯之间的数据传输；
步骤S7: 所述数据输出装置（5）通过云平台通讯子模块（52）将云平台通讯管理子模块（51）数据传输至云端数据管理平台进行运算和管理。
5.根据权利要求4所述的一种基于微波雷达的城市路边停车数据采集方法，其特征在于：所述立体覆盖空间为水平方位角为90度，垂直方位角为14度，检测距离为10米至200米。
6.根据权利要求4所述的一种基于微波雷达的城市路边停车数据采集方法，其特征在于：所述车辆参数信息包括：车位占空信息，车牌信息，车辆停放起始时间，车辆停放停止时间，车辆入位视频，车辆离位视频。
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