CN114132409A - 一种鸣笛声识别抓拍无人巡逻车及其控制方法 - Google Patents

一种鸣笛声识别抓拍无人巡逻车及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于无人驾驶技术领域，公开了一种鸣笛声识别抓拍无人巡逻车及其控制方法，麦克风安装在车体顶部，车体顶部安装有可升降云台总成，可升降云台上端安装有球状声学照相机；车体内部安装有定位装置和LED显示屏，车体前后端安装有摄像头等。高灵敏度麦克风呈阵列安装在车体顶部，可升降云台设置在高灵敏度麦克风阵列中心；球状声学照相机为先进声学照相机，将鸣笛声以图像的方式显现出来，从而丰富关于禁鸣的证据种类。本发明包括鸣笛声识别定位层、环境感知层、决策层、运动控制层；实现在规划路段进行24小时自主巡逻，识别汽车鸣笛声并定位抓拍，实现流动式巡逻监控抓拍；填补了解决灵活区域、灵活时间段等禁鸣问题的空白。

Description

一种鸣笛声识别抓拍无人巡逻车及其控制方法
技术领域
本发明属于无人驾驶技术领域，尤其涉及一种鸣笛声识别抓拍无人巡逻车及其控制方法。
背景技术
目前，随着我国车辆保有量的极速增加，汽车带来的环境问题受到了广泛关注。汽车除了是导致大气污染的主要源头之一，更是城市噪声污染的重要污染源。虽然国家出台政策明确禁止机动车在警鸣路段鸣笛，但由于汽车鸣笛声即时性强、移动速度快，城市道路交通参与对象众多、噪声来源复杂多样，驾驶员违法鸣笛行为很难被记录下来，往往会出现缺乏证据的情况。
现阶段，我国大部分城市都主要在固定路口设置机动车鸣笛抓拍系统。但是这种方法存在监控范围受限、识别准确率较低、普及率较低、人工成本高等缺陷。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术在固定路口设置机动车鸣笛抓拍系统，存在监控范围受限、识别准确率较低、普及率较低、人工成本高的问题。
解决以上问题及缺陷的难度为：如今虽然文明城市建设不断推进，但是违法鸣笛行为仍然不断。特别是对于灵活区域、灵活时间段等禁鸣要求，目前没有方法可以满足要求。
解决以上问题及缺陷的意义为：解决灵活区域、灵活时间段等禁鸣问题，可以对于不文明驾驶行为起到优秀的警示、劝诫作用，减轻噪声污染，促进文明城市建设。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种鸣笛声识别抓拍无人巡逻车及其控制方法。本发明可实现在规定路段进行自主巡逻，识别汽车鸣笛声并定位抓拍，实现流动式巡逻监控。
本发明是这样实现的，一种鸣笛声识别抓拍无人巡逻车，所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车设置有麦克风阵列；麦克风阵列安装在车体顶部，车体顶部安装有可升降云台，可升降云台上端安装有球状声学照相机；
车体内部安装有LED显示屏；车体前后两端安装有激光雷达和毫米波雷达，前侧安装有摄像头，后侧安装有夜视摄像头；车体左右两侧安装有北斗定位装置。
进一步，所述麦克风为高灵敏度麦克风，呈阵列安装在车体顶部。
进一步，所述可升降云台设置在高灵敏度麦克风阵列中心。
进一步，所述球状声学照相机为先进声学照相机，球状声学照相机球心与可升降云台的轴线共线；
进一步，所述北斗定位装置分别安装在车体横向两侧，两装置中心与升降台中心三点共面安装；
进一步，所述毫米波雷达安装在车体前后两侧，两者中心与车体纵向对称线共线；
进一步，所述激光雷达呈对称分别安装在车体四个角，并处于同一水平高度；
进一步，所述摄像头安装在车体前侧，与车体纵向对称面共面，安装在毫米波雷达上方；
进一步，所述夜视摄像头安装在车体后侧，与车体纵向对称面共面，安装在毫米波雷达上方。
本发明的另一目的在于提供一种所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车的鸣笛声识别抓拍无人巡逻车控制方法，所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车控制方法，包括鸣笛声识别定位层、环境感知层、决策层、运动控制层。
其中，所述鸣笛声识别定位层，包括麦克风阵列模块、声处理模块、鸣笛声识别模块、信号传递模块；通过麦克风阵列拾取周围环境的声波信号，后又通过声处理模块对声波信号进行过滤处理与信号增强后，鸣笛声识别模块将其与样本库匹配进行判别，判定成功后激活信号传递模块将声源坐标传递至决策层；
所述环境感知层，通过激光雷达与毫米波雷达实时将周围环境信息传递到决策层，与先前无人车感知层不同的是，本发明需要将周围环境的高度信息传递到决策层；
所述决策层，主要包括驾驶决策模块、障碍高度决策模块、抓拍决策模块；驾驶决策模块为保证无人车按所规划路线行驶；障碍高度决策模块判定环境感知层传递的环境高度信息，从而决策是否需要升降云台；抓拍决策模块根据鸣笛声识别定位层传递的声源坐标与从北斗定位装置获取的自身定位坐标计算球状声学照相机所需转的空间角度；
所述运动控制层，在接收到决策层的决策行为后，控制可升降云台、球状声学照相机等驱动部件执行对应指令。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
1.本发明可实现在规划路段进行24小时自主巡逻，识别汽车鸣笛声并定位抓拍，实现流动式巡逻监控抓拍。填补了解决灵活区域、灵活时间段等禁鸣问题的空白。
2.本发明通过设置球状声学照相机，可将鸣笛声以图像的方式显现出来，从而丰富了关于禁鸣的证据种类。
3.本发明通过感知实时环境，及时调整可升降云台，在保证安全性的前提下，可为球状声学照相机提供良好的视野和充足的抓拍时间。
4.本发明的目的是对不文明驾驶行为起到优秀的警示、劝诫作用，将违法鸣笛行为消灭在发生之前，减轻噪声污染，促进文明城市建设。
附图说明
图1是本发明实施例提供的鸣笛声识别抓拍无人巡逻车三维模型轴测图；
图2是本发明实施例提供的鸣笛声识别抓拍无人巡逻车结构示意图；
图3是本发明实施例提供的鸣笛声识别抓拍无人巡逻车俯视图；
图中：1-车体 2-支架 3-高灵敏度麦克风阵列 4-升降装置 7-升降支柱 5-球状声学照相机6-云台 7-升降支柱 8-北斗定位装置 9-夜视摄像头 10-摄像头 11-激光雷达12-激光雷达 13-毫米波雷达
图4是本发明实施例提供的鸣笛声识别抓拍无人巡逻车控制系统框架示意图；
图5是本发明实施例提供的鸣笛声识别抓拍无人巡逻车控制系统结构示意图。
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。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种鸣笛声识别抓拍无人巡逻车及其控制方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
本发明提供的鸣笛声识别抓拍无人巡逻车业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的鸣笛声识别抓拍无人巡逻车仅仅是一个具体实施例而已。
如图2和图3所示，本发明实施例提供的鸣笛声识别抓拍无人巡逻车设置有支架2，安装在车体顶部；高灵敏度麦克风阵列3安装在支架2上，具体设置为可拆卸；车体顶部安装有升降装置4，升降装置4设置在车顶高灵敏度麦克风阵列中心处；升降支柱7安装在升降装置4中心孔处，云台6固定在升降支柱7上，球状声学照相机5安装在云台6中心处，其中升降装置4中心、升降支柱4中心、球状声学照相5中心与云台6中心共线； 北斗定位装置8分别安装在车体横向两侧，两装置中心与升降台中心三点共面安装；毫米波雷达13安装在车体前后两侧，两者中心与车体纵向对称线共线；激光雷达11与激光雷达12呈对称分别安装在车体四个角，并处于同一水平高度；摄像头10安装在车体前侧，与车体纵向对称面共面，安装在毫米波雷达上方；夜视摄像头9安装在车体1后侧，与车体纵向对称面共面，安装在毫米波雷达13上方。
本发明可实现在灵活区域、灵活时间段进行自主巡逻，识别汽车鸣笛声并定位抓拍，实现流动式巡逻监控，具体控制框架图如图4所示。
本发明的工作原理为：
鸣笛声识别定位层，包括麦克风阵列模块、声处理模块、鸣笛声识别模块、信号传递模块；通过麦克风阵列拾取周围环境的声波信号，后又通过声处理模块对声波信号进行过滤处理与信号增强后，鸣笛声识别模块将其与样本库匹配进行判别，判定成功后激活信号传递模块将声源坐标传递至决策层；
环境感知层，通过激光雷达与毫米波雷达实时将周围环境信息传递到决策层；与先前无人车感知层不同的是，本发明需要将周围环境的高度信息传递到决策层从而判定是否需要升降云台；
决策层，主要包括驾驶决策模块、障碍高度决策模块、抓拍决策模块；驾驶决策模块为保证无人车按所规划路线行驶；障碍高度决策模块判定环境感知层传递的环境高度信息，从而决策是否需要升降云台；抓拍决策模块根据鸣笛声识别定位层传递的声源坐标与从北斗定位装置获取的自身定位坐标计算球状声学照相机所需转的空间角度；
运动控制层，在没有接收到抓拍决策行为时，根据驾驶决策模块、障碍高度决策模块所传递的决策行为控制无人巡逻车以及可升降云台实时调整；在接收到抓拍决策行为时，控制球状声学照相机转动相应空间角度迅速抓拍。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。
实施例：无人巡逻车识别抓拍鸣笛车辆
针对灵活区域、灵活时间段等禁鸣问题，将无人巡逻车投放到规划区域，本实施例控制系统结构示意图如图5，具体实施步骤如下：
步骤S101，在鸣笛声识别抓拍无人巡逻车日常执行任务时，雷达与摄像头感知周围环境信息，传递至驾驶决策模块与障碍高度决策模块，在保证无人巡逻车按照规定路线行驶的前提下，障碍高度决策模块决策可升降云台是否需要升降；
步骤S102，在车辆违法鸣笛时，始终处于工作状态的高灵敏度麦克风阵列拾取周围环境声波，并进行声音过滤、声信号增强等声处理操作；
步骤S103，将进行声处理后的声信号与样本库的样本进行对比判定，若判定成功，则将声源空间坐标传递到抓拍决策模块；
步骤S104，抓拍决策模块根据声源空间坐标与球状声学照相机空间坐标计算球状声学照相机所需旋转角度，并传递到控制层；
步骤S105，控制层则在响应速度快、响应精度高与鲁棒性优秀的前提下，控制对应驱动机构使球状声学照相机迅速旋转计算角度并抓拍，形成声图信息一体的抓拍照片；
步骤S106，抓拍成功后，将声图照片、纯图像照片与鸣笛声一起保存并上传到云端。
在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种鸣笛声识别抓拍无人巡逻车，其特征在于，所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车设置有：
麦克风；
麦克风安装在车体顶部，车体顶部安装有可升降云台，可升降云台上端安装有球状声学照相机；
车体内部安装有LED显示屏；车体前后两端安装有激光雷达和毫米波雷达，前侧安装有摄像头，后侧安装有夜视摄像头；车体左右两侧安装有北斗定位装置。
2.如权利要求1所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车，其特征在于，所述麦克风为高灵敏度麦克风，呈阵列安装在车体顶部。
3.如权利要求1所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车，其特征在于，所述可升降云台设置在高灵敏度麦克风阵列中心。
4.如权利要求1所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车，其特征在于，所述球状声学照相机为先进声学照相机，球状声学照相机球心与可升降云台的轴线共线。
5.如权利要求1所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车，其特征在于，所述北斗定位装置分别安装在车体横向两侧，两装置中心与升降台中心三点共面安装。
6.如权利要求1所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车，其特征在于，所述毫米波雷达安装在车体前后两侧，两者中心与车体纵向对称线共线。
7.如权利要求1所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车，其特征在于，所述激光雷达呈对称分别安装在车体四个角，并处于同一水平高度。
8.如权利要求1所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车，其特征在于，所述摄像头安装在车体前侧，与车体纵向对称面共面，安装在毫米波雷达上方。
9.如权利要求1所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车，其特征在于，所述夜视摄像头安装在车体后侧，与车体纵向对称面共面，安装在毫米波雷达上方。
10.一种如权利要求1~9任意一项所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车的鸣笛声识别抓拍无人巡逻车控制方法，所述鸣笛声识别抓拍无人巡逻车控制方法，包括鸣笛声识别定位层、环境感知层、决策层、运动控制层；
其中，所述鸣笛声识别定位层，包括麦克风阵列模块、声处理模块、鸣笛声识别模块、信号传递模块；通过麦克风阵列拾取周围环境的声波信号，后又通过声处理模块对声波信号进行过滤处理与信号增强后，鸣笛声识别模块将其与样本库匹配进行判别，判定成功后激活信号传递模块将声源坐标传递至决策层；
所述环境感知层，通过激光雷达与毫米波雷达实时将周围环境信息传递到决策层，与先前无人车感知层不同的是，本发明需要将周围环境的高度信息传递到决策层；
所述决策层，主要包括驾驶决策模块、障碍高度决策模块、抓拍决策模块；驾驶决策模块为保证无人车按所规划路线行驶；障碍高度决策模块判定环境感知层传递的环境高度信息，从而决策是否需要升降云台；抓拍决策模块根据鸣笛声识别定位层传递的声源坐标与从北斗定位装置获取的自身定位坐标计算球状声学照相机所需转的空间角度；
所述运动控制层，在接收到决策层的决策行为后，控制可升降云台、球状声学照相机等驱动部件执行对应指令。
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