CN113936472A - 一种高速公路分流区实线变道检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路分流区实线变道检测装置，包括：雷达、相机、处理器；每个相机分别获取对应子区域的照片；雷达获取车辆的位置信息，生成车辆的航迹信息，判断车辆所在的子区域，根据车辆所在的子区域产生相机的控制信号；处理器根据相机的控制信号控制对应的相机进行拍照；处理器根据车辆的航迹信息判断车辆是否穿越实线，以及判断车辆穿越实线时的时间和车辆穿越实线时所在的子区域，并提取车辆穿越实线时的照片。本发明的检测装置融合毫米波雷达和高速相机，具有速度和距离的感知灵敏度，以照片作为取证手段，可靠性高，有利于提高了高速公路的通行效率和安全性。

Description

一种高速公路分流区实线变道检测方法及检测装置

技术领域

本发明涉及智能交通安全控制与管理的技术领域，尤其是一种高速公路分流区实线变道检测方法及检测装置。

背景技术

随着经济的不断发展，我国高速公路总里程逐年增加，在方便人们出行的同时，也造成高速公路交通事故的频发。相较于其他路段，因车辆驶离高速主线产生车辆平面交叉，高速公路分流区的事故发生率远高于其他路段。其中，实线变道是诱发高速公路分流区事故的主要原因。

在高速公路分流区，部分车辆因变道不及时，未能及时驶入最右侧车道，而错过出口匝道的情形较为普遍。此种情况下，部分激进驾驶员可能采取突然变道行为，不顾车道之间的实线和分流岛禁止变道的限制，强行变更至最右侧车道。然而，因高速公路上车辆行驶速度较快，此种违法变道行为易导致追尾、侧翻、侧碰等交通事故，给道路交通安全带来了极大的隐患。

针对上述问题，现有的高速公路分流区一般采用视频检测的方式，对分流岛处车辆变道行驶、违停、倒车等违法行为进行抓拍。此种检测方式不仅存在视觉盲区、抓拍漏拍率高、报警漏报率高的问题，更无法检测车辆在分流区的实线变道行为，致使高速公路分流区实线变道行为仍时有发生。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种高速公路分流区实线变道检测方法，该方法能够全域感知高速公路分流区，检测方式不存在视觉盲区，抓拍漏拍率低、报警漏报率低，对违法变道行为反应及时。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种高速公路分流区实线变道检测方法，包括以下步骤：

S1，将高速公路分流区划分为M×N个子区域；

S2，设置M×N个相机，分别与M×N个子区域一一对应，分别获取对应的子区域的照片；

S3，设置雷达，雷达检测高速公路分流区内的车辆，获取车辆的位置信息，根据车辆的位置信息判断车辆所在的子区域，根据车辆所在的子区域产生相机的控制信号，并将相机的控制信号发送给处理器；

S4，所述处理器根据雷达所发送的相机的控制信号控制相机的拍照；

S5，雷达实时检测高速公路分流区内的车辆，实时获取车辆的位置信息，根据车辆的位置信息进行目标跟踪，形成车辆的航迹信息，并将车辆的航迹信息发送给处理器；

S6，处理器根据车辆的航迹信息判断车辆是否穿越实线，若车辆的航迹信息与实线存在交叉点，即车辆穿越实线，则根据车辆的航迹信息获取车辆穿越实线时的时间和位置信息，车辆的航迹信息与实线的交叉点即为车辆穿越实线时的位置信息，根据车辆穿越实线时的坐标信息判断车辆穿越实线时所在的子区域；

处理器根据车辆穿越实线的时间以及车辆穿越实线时所在的子区域，提取车辆穿越实线时的照片。

进一步地，步骤S4中，各个相机分别将拍照获取的照片和拍照时间发送至存储器，存储器分别对各个相机的照片进行存储；

步骤S6中，处理器根据车辆穿越实线的时间以及车辆穿越实线时所在的子区域，从存储器所存储的该子区域对应相机的照片中，提取与车辆穿越实线的时间相对应的照片，所提取的照片即为车辆穿越实线时的照片。

进一步地，实线包括：车道之间的实线以及分流岛的边界线。

进一步地，步骤S3中，相机的控制信号包括启动信号和关闭信号；雷达根据车辆所在的子区域产生相机的控制信号，车辆所在的子区域所对应的相机的控制信号为启动信号，其余的没有车辆所在的子区域所对应的相机的控制信号为关闭信号；

步骤S4中，处理器根据相机的启动信号启动对应相机的拍照，根据相机的关闭信号关闭对应相机的拍照；

以雷达所在位置为坐标原点，建立坐标系，确定高速公路分流区在坐标系中的范围，以及各个子区域在坐标系中的范围；

步骤S3中，雷达根据车辆的位置信息获取车辆的位置坐标，根据车辆的位置坐标和各个子区域在坐标系中的范围，判断车辆所在的子区域。

本发明还提供了一种高速公路分流区实线变道检测装置，包括：雷达，M×N个相机、处理器；

高速公路分流区划分为M×N个子区域；

所述相机用于拍照获取照片，此M×N个相机分别与M×N个子区域一一对应，分别获取对应的子区域的照片；

所述雷达用于检测高速公路分流区内的车辆，获取车辆的位置信息，生成车辆的航迹信息；所述雷达还用于根据车辆的位置信息判断车辆所在的子区域，根据车辆所在的子区域产生对应相机的控制信号；所述雷达与处理器相连接，将车辆的航迹信息和对应相机的控制信号发送给处理器；

所述处理器分别与此M×N个相机相连接，用于分别控制此M×N个相机；所述处理器根据雷达所发送的对应相机的控制信号控制对应的相机进行拍照；

所述处理器还用于根据车辆的航迹信息判断车辆是否穿越实线，以及判断车辆穿越实线时的时间和车辆穿越实线时所在的子区域，并提取车辆穿越实线时的照片。

进一步地，高速公路分流区划分为M×N个子区域，划分方式如下所示：

高速公路分流区为矩形区域，将高速公路分流区沿车辆行驶方向即沿道路长度方向划分为M段，沿道路宽度方向划分为N段。

进一步地，检测装置还包括：存储器；

所述存储器用于对各个相机拍照获取的照片分别进行存储，并记录拍照时间；

所述处理器根据车辆穿越实线时的时间和车辆穿越实线时所在的子区域，从存储器所存储的该子区域对应的相机的照片中，提取与车辆穿越实线的时间相对应的照片，所提取的照片即为车辆穿越实线时的照片。

进一步地，检测装置还包括：通讯模块；处理器通过通讯模块对所提取的车辆穿越实线时的照片进行上传，上传至云端或后台。

进一步地，检测装置的各个部件集成设计，为一体化设备。

本发明的优点在于：

(1)本发明提供的一种高速公路分流区实线变道检测方法，该方法能够全域感知高速公路分流区，检测方式不存在视觉盲区，抓拍漏拍率低、报警漏报率低，对违法变道行为反应及时。

(2)本发明提供的一种高速公路分流区实线变道检测装置，该检测装置融合毫米波雷达和高速相机，具有速度和距离的感知灵敏度，以照片作为取证手段，可靠性高，有利于提高高速公路的通行效率和安全性。

(3)本发明提供的一种高速公路分流区实线变道检测装置，为一体化集成设计，该装置安装简便，安装于高速公路上，无需对现有高速公路实施土木作业，运行成本低、综合效益高。

附图说明

图1为一种高速公路分流区实线变道检测装置的结构图。

图2为高速公路分流区的示意图。

图3为以雷达为原点的坐标系示意图。

图4为一种高速公路分流区实线变道检测装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由图1所示，一种高速公路分流区实线变道检测装置，包括：雷达1、M×N个相机2、处理器3、存储器4、通讯模块5；

本发明中，高速公路分流区划分为M×N个子区域。

所述相机2为高速相机，用于拍照获取照片，此M×N个相机2分别与M×N个子区域一一对应，分别获取对应的子区域的照片；

此Z个相机2分别与存储器4相连接，分别将拍照获取的照片以及对应的拍照时间发送至存储器4；所述存储器4用于对各个相机2拍照获取的照片和对应的拍照时间进行存储；

所述雷达1为毫米波雷达，用于检测高速公路分流区内的车辆，获取车辆的位置信息，生成车辆的航迹信息；所述雷达1还用于根据车辆的位置信息判断车辆所在的子区域，根据车辆所在的子区域产生相机2的控制信号；所述雷达1与处理器3相连接，将车辆的航迹信息和相机2的控制信号发送给处理器3；

所述处理器3分别与此Z个相机2相连接，用于分别控制此Z个相机2进行拍照；所述处理器3根据雷达1所发送的对应相机2的控制信号控制对应的相机2进行拍照；

所述处理器3用于根据车辆的航迹信息判断车辆是否穿越实线，以及判断车辆穿越实线时的时间和车辆穿越实线时所在的子区域；

所述处理器3与存储器4相连接，根据车辆穿越实线时所在的子区域和车辆穿越实线的时间，从存储器4中提取车辆穿越实线的照片。

所述处理器3与通讯模块5相连接，处理器3将所提取的车辆穿越实线的照片通过通讯模块5进行上传。

由图2所示，本发明中，所述高速公路分流区为矩形区域，沿车辆行驶方向即沿道路长度方向的长度为L，沿道路宽度方向的宽度为W；

由图3所示，本发明中，将高速公路分流区沿道路长度方向均分为M段，沿道路宽度方向均分为N段，使得高速公路分流区被划分为M×N个子区域，即Z＝M×N，各个子区域均为长度为L/M，宽度为W/N的矩形；对此M×N个子区域进行编号，各个子区域的编号为m_n，m＝1,2,…,M，n＝1,2,…,N；

对各个子区域的对应相机进行编号，其中，编号为m_n的子区域的对应相机的编号为C_m_n，m＝1,2,…,M，n＝1,2,…,N。

由图4所示，本发明采用阵列式相机，阵列式相机中包括Z个相机2，均为高速相机，调整各个相机2的照射方向，使得编号为C_m_n的相机2对准编号为m_n的子区域，以获取编号为m_n的子区域的照片。

由图4所示，本发明的一种高速公路分流区实线变道检测装置为一体化设备，安装于高速公路分流区的附近位置处。

检测装置安装在高速公路分流区的一定距离位置处，且距离路面一定高度处，使得检测装置中的雷达1的检测范围能够覆盖高速公路分流区的整个区域。以检测装置的所在位置即以雷达1的所在位置为原点，分别得到高速公路分流区的各个子区域相对雷达1的位置区域。

由图3所示，本发明中，检测装置距离高速公路分流区的距离为d，距离路面的高度为h；各个子区域均为长度为L/M，宽度为W/N的矩形；计算各个子区域的矩形角点相对雷达1即相对原点的位置坐标，即可得到各个子区域相对雷达1即相对原点的位置区域：

以编号为m_n子区域为例，编号为m_n子区域的矩形左上角相对原点的位置坐标为(X_{m_n},Y_{m_n})；其中X_{m_n}＝d+(m-1)×(L/M)，Y_{m_n}＝(n-1)×(W/N)；编号为m_n子区域相对原点的位置区域即为：X_{m_n}≤x≤X_{m_n}+L/M,Y_{m_n}≤y≤Y_{m_n}+W/N。

一种高速公路分流区实线变道检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1，检测装置启动工作后，雷达1始终处于工作状态，根据雷达反射波的多普勒频移，检测是否有车辆驶入高速公路分流区，并获取车辆的位置坐标。

当检测到雷达反射波产生多普勒频移，则表示有移动物体驶入雷达的检测范围，以雷达1的所在位置为原点，即以实线变道检测装置垂直映射到路面的点为原点，根据移动物体的雷达反射波，计算移动物体的相对于原点的位置极坐标(R,Φ)，R、Φ分别为移动物体相对原点的距离和方位角，将移动物体的位置极坐标(R,Φ)切换为平面坐标系中，移动物体在平面坐标系中对应的位置坐标为(X,Y)，其中，

判定该移动物体是否在高速公路分流区域内，若d≤X≤d+L，且0≤Y≤W，即移动物体的坐标位置(X,Y)在高速公路分流区内，则表示该移动物体位于高速公路分流区内，即相当于有车辆驶入高速公路分流区，且该车辆的位置坐标为(X,Y)。

S2，雷达1根据该车辆的位置坐标(X,Y)，判断该车辆所在的子区域，即判断该车辆所在的子区域的编号m_n；

该车辆所在的子区域的编号m_n的计算方式为：m＝ceil[(X-d)/(L/M)]，n＝ceil[Y/(W/N)],ceil[]表示对[]内的参数向上取整。

S3，雷达1根据该车辆所在子区域的编号m_n，产生对应的编号为C_m_n的相机2的启动信号，并将编号为C_m_n的相机2的启动信号发送给处理器3，处理器3根据该启动信号启动编号为C_m_n的相机2对编号为m_n的子区域进行持续拍照，获取编号为m_n的子区域的照片，且编号为C_m_n的相机2将拍照获取的照片和拍照时间发送至存储器4；存储器4对编号为C_m_n的相机2拍照获取的照片和对应的拍照时间进行存储。

S4，雷达1始终处于工作状态，根据雷达反射波的多普勒频移，实时获取车辆的位置坐标(X,Y)，并实时判断该车辆所在的子区域，当车辆驶入下一子区域时，即车辆所在的子区域的编号发生变化时，例如，车辆驶入编号为m′_n′的子区域，则雷达1产生编号为C_m_n的相机2的关闭信号，同时产生对应的编号为C_m′_n′的相机2的启动信号，并将编号为C_m_n的相机2的关闭信号和编号为C_m′_n′的相机2的启动信号均发送给处理器3，处理器3根据该关闭信号关闭编号为C_m_n的相机2的拍照，以及根据该启动信号启动编号为C_m′_n′的相机2对编号为m′_n′的子区域进行持续拍照，获取编号为m′_n′的子区域的照片，且编号为C_m′_n′的相机2将拍照获取的照片和拍照时间发送至存储器4；存储器4对编号为C_m′_n′的相机2拍照获取的照片和对应的拍照时间进行存储。

S5，雷达1始终处于工作状态，根据雷达反射波的多普勒频移，实时获取车辆的位置坐标(X,Y)，雷达1还对车辆进行目标跟踪，形成各个车辆的航迹信息，并将各个车辆的航迹信息发送给处理器3；

S6，处理器3根据各个车辆的航迹信息分别判断各个车辆是否穿越实线，实线包括：车道之间的实线和分流岛边界线；若车辆穿越实线，则根据车辆的航迹信息得到车辆穿越实线时的时间和坐标位置，根据车辆穿越实线时的坐标位置判断车辆穿越实线时所在的子区域；处理器3根据车辆穿越实线的时间以及车辆穿越实线时所在的子区域，从存储器4中所存储的该子区域的对应相机2的照片中，提取与车辆穿越实线的时间相对应的照片，该照片即为车辆穿越实线时的照片；

S7，处理器3通过通讯模块5对所提取的车辆穿越实线时的照片和时间进行上传，上传至云端或后台。

本发明中，还可以对车辆穿越实线时的照片进行图像识别，识别该车辆的车牌信息等。

本发明中，还可以根据车辆穿越实线的时间，提取与该时间相邻的前后若干帧照片，将此若干帧照片均作为车辆穿越实线时的照片进行上传，上传至云端或后台。

本发明中，对存储器4中存储的大量照片进行定期删除，保留较近一段时间内的照片。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高速公路分流区实线变道检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将高速公路分流区划分为M×N个子区域；

S2，设置M×N个相机(2)，分别与M×N个子区域一一对应，分别获取对应的子区域的照片；

S3，设置雷达(1)，雷达(1)检测高速公路分流区内的车辆，获取车辆的位置信息，根据车辆的位置信息判断车辆所在的子区域，根据车辆所在的子区域产生相机(2)的控制信号，并将相机(2)的控制信号发送给处理器(3)；

S4，所述处理器(3)根据雷达(1)所发送的相机(2)的控制信号控制相机(2)的拍照；

S5，雷达(1)实时检测高速公路分流区内的车辆，实时获取车辆的位置信息，根据车辆的位置信息进行目标跟踪，形成车辆的航迹信息，并将车辆的航迹信息发送给处理器(3)；

S6，处理器(3)根据车辆的航迹信息判断车辆是否穿越实线，若车辆的航迹信息与实线存在交叉点，即车辆穿越实线，则根据车辆的航迹信息获取车辆穿越实线时的时间和位置信息，车辆的航迹信息与实线的交叉点即为车辆穿越实线时的位置信息，根据车辆穿越实线时的坐标信息判断车辆穿越实线时所在的子区域；

处理器(3)根据车辆穿越实线的时间以及车辆穿越实线时所在的子区域，提取车辆穿越实线时的照片。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路分流区实线变道检测方法，其特征在于，步骤S4中，各个相机(2)分别将拍照获取的照片和拍照时间发送至存储器(4)，存储器(4)分别对各个相机的照片进行存储；

步骤S6中，处理器(3)根据车辆穿越实线的时间以及车辆穿越实线时所在的子区域，从存储器(4)所存储的该子区域对应相机(2)的照片中，提取与车辆穿越实线的时间相对应的照片，所提取的照片即为车辆穿越实线时的照片。

3.根据权利要求1所述的一种高速公路分流区实线变道检测方法，其特征在于，实线包括：车道之间的实线以及分流岛的边界线。

4.根据权利要求1所述的一种高速公路分流区实线变道检测方法，其特征在于，步骤S3中，相机(2)的控制信号包括启动信号和关闭信号；雷达(1)根据车辆所在的子区域产生相机(2)的控制信号，车辆所在的子区域所对应的相机(2)的控制信号为启动信号，其余的没有车辆所在的子区域所对应的相机(2)的控制信号为关闭信号；

步骤S4中，处理器(3)根据相机(2)的启动信号启动对应相机(2)的拍照，根据相机(2)的关闭信号关闭对应相机(2)的拍照。

5.根据权利要求1所述的一种高速公路分流区实线变道检测方法，其特征在于，以雷达(1)所在位置为坐标原点，建立坐标系，确定高速公路分流区在坐标系中的范围，以及各个子区域在坐标系中的范围；

步骤S3中，雷达(1)根据车辆的位置信息获取车辆的位置坐标，根据车辆的位置坐标和各个子区域在坐标系中的范围，判断车辆所在的子区域。

6.一种高速公路分流区实线变道检测装置，其特征在于，包括：雷达(1)，M×N个相机(2)、处理器(3)；

高速公路分流区划分为M×N个子区域；

所述相机(2)用于拍照获取照片，此M×N个相机(2)分别与M×N个子区域一一对应，分别获取对应的子区域的照片；

所述雷达(1)用于检测高速公路分流区内的车辆，获取车辆的位置信息，生成车辆的航迹信息；所述雷达(1)还用于根据车辆的位置信息判断车辆所在的子区域，根据车辆所在的子区域产生对应相机(2)的控制信号；所述雷达(1)与处理器(3)相连接，将车辆的航迹信息和对应相机(2)的控制信号发送给处理器(3)；

所述处理器(3)分别与此M×N个相机(2)相连接，用于分别控制此M×N个相机(2)；所述处理器(3)根据雷达(1)所发送的对应相机(2)的控制信号控制对应的相机(2)进行拍照；

所述处理器(3)还用于根据车辆的航迹信息判断车辆是否穿越实线，以及判断车辆穿越实线时的时间和车辆穿越实线时所在的子区域，并提取车辆穿越实线时的照片。

7.根据权利要求6所述一种高速公路分流区实线变道检测装置，其特征在于，高速公路分流区划分为M×N个子区域，划分方式如下所示：

高速公路分流区为矩形区域，将高速公路分流区沿车辆行驶方向即沿道路长度方向划分为M段，沿道路宽度方向划分为N段。

8.根据权利要求6所述的一种高速公路分流区实线变道检测装置，其特征在于，还包括：存储器(4)；

所述存储器(4)用于对各个相机(2)拍照获取的照片分别进行存储，并记录拍照时间；

所述处理器(3)根据车辆穿越实线时的时间和车辆穿越实线时所在的子区域，从存储器(4)所存储的该子区域对应的相机(2)的照片中，提取与车辆穿越实线的时间相对应的照片，所提取的照片即为车辆穿越实线时的照片。

9.根据权利要求6所述的一种高速公路分流区实线变道检测装置，其特征在于，还包括：通讯模块(5)；处理器(3)通过通讯模块(5)对所提取的车辆穿越实线时的照片进行上传，上传至云端或后台。

10.根据权利要求6-9任意一项所述的一种高速公路分流区实线变道检测装置，其特征在于，检测装置的各个部件集成设计，为一体化设备。

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