CN115273547B - 一种道路防撞预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路防撞预警系统，属于道路安全预警领域，其通过摄像模块采集车道场景的二维图像，并将其传输至处理控制模块内，并结合雷达模块所探测的车辆数据，构建三维虚拟车道场景，并利用三维车道场景中的车道线与实际车道线进行比对，得到车道线的偏移量和偏移角度，进而解算出雷达模块的偏移数据，并根据该偏移数据，调整雷达模块的探测范围，实现雷达模块与车道线的快速对准。本发明的道路防撞预警系统，其功能多样、携带方便，不仅能够通过构建的虚拟车道场景，实现雷达预警设备与车道之间的快速对准，同时还能够将车辆数据映射于该虚拟车道场景中，实现对车辆的精确预警作业。具有良好实用价值与推广前景。

Description

一种道路防撞预警系统

技术领域

本发明属于道路安全预警领域，具体涉及一种道路防撞预警系统。

背景技术

随着我国公路里程数和车辆保有量的不断增加，在公路上行驶的车辆也越来越密集。相应地，在公路上发生交通事故的次数也越加频繁，在发生交通事故后，驾驶员或救护人员会在车辆后方放置三角警示牌，用于警示后车驶离该车道。虽然三角警示牌能够简单起到警示后车的效果，但是面对如今复杂且多变的道路情况，三角警示牌已无法满足在高速路或城市环线上对车辆的警示需求。

如今，人们会在道路中的施工区域或事故区域旁放置雷达模块检测车辆，并在检测到事故车道上的一定范围内检测到车辆后，对位于该事故车道上的车辆以及前方事故中作业的人员进行声光警示，以此有效替代传统摆设三角警示架的警示方式，使得行驶在事故车道上的车辆和位于事故中的人员能够同时接收到警告，进而防止二次事故的发生。

在设置雷达预警设备时，大多是通过人工将预警设备放置在事故区域来车方向的车道上，雷达预警设备的朝向以及雷达预警设备的检测范围无法与车道充分对准或将车道全面覆盖，尤其是在事故区域覆盖了多个车道时，容易导致雷达预警设备存在漏报等情况的发生，而这直接影响到后方事故区域内人员的安全。不难看出现有的雷达预警设备在j均是通过人工进行手动调整雷达预警设备的探测范围，其存在误差大、精度低、调整过程繁琐等问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种道路防撞预警系统，其利用摄像模块和雷达模块构建三维虚拟车道场景，并在该虚拟车道场景中通过虚拟车道线和实际车道线之间的比对调整雷达模块的探测范围，使其能够与车道精确对准。

为实现上述目的，本发明提供一种道路防撞预警系统，包括：

容置件；所述容置件的内部形成有容置腔，用于对预警设备及其配套设施进行容置；并在所述容置件上设置有支撑调节件；

雷达模块；所述雷达模块通过所述支撑调节件安装于所述容置件上，用于对其探测方向的车辆进行检测；

摄像模块；所述摄像模块设置在所述容置件的外周上，且其与所述雷达模块电连接，用于拍摄所述雷达模块探测区域的车道场景；

处理控制模块；所述处理控制模块设置在所述容置件内；所述处理控制模块分别与所述摄像模块和所述雷达模块电连接，用于接收所述摄像模块所拍摄的车道场景和所述雷达模块所检测到的车辆数据，生成三维虚拟车道场景，并将所述车道场景中的道路线映射至所述三维虚拟车道场景中与所述摄像模块实际拍摄的道路线进行比对，得到车道线的偏移角度和偏移量数据，利用所述车道线的偏移角度和偏移量数据解算得到所述雷达模块的偏移数据；

所述支撑调节件与所述处理控制模块电连接，用于接收所述雷达模块的偏移数据，并根据该偏移数据调整所述雷达模块的姿态。

作为本发明的进一步改进，在所述处理控制模块接收到所述雷达模块所检测到的车辆后向所述摄像模块发出控制指令，控制所述摄像模块对车辆所处位置进行二次检测。

作为本发明的进一步改进，对应所述摄像模块设置有调节机构，该调节机构与所述摄像模块连接设置，并与所述处理控制模块通讯连接，用于接收所述雷达模块的偏移数据，并根据该偏移数据相应调整所述摄像模块的拍摄角度。

作为本发明的进一步改进，还包括报警组件；

所述报警组件设置在所述容置件上，其与所述雷达模块电连接，用于对所述雷达模块检测到的车辆进行报警；且

所述报警组件的报警方向与所述雷达模块的探测方向相同。

作为本发明的进一步改进，所述报警组件包括定向声音告警组件和定向光照告警组件；

所述定向声音告警组件包括至少一个定向喇叭，用于向所述雷达模块的检测方向发出定向的警告音；

所述定向光照告警组件包括至少一个定向光源，用于向所述雷达模块的检测方向发出定向光照。

作为本发明的进一步改进，所述容置件内设置有检测组件，其通过所述处理控制模块与所述报警组件电连接，用于对所述容置件的姿态进行检测，并在所述容置件姿态的偏移量超过阈值时通过所述报警组件进行告警。

作为本发明的进一步改进，在所述容置腔内设置有充电组件，用于对所述雷达模块进行容置，并对其进行充电。

作为本发明的进一步改进，所述支撑调节件包括竖向伸缩部、连接部和多向调节部；

所述连接部安装于所述竖向伸缩部的伸缩端上；且所述多向调节部通过连接部可拆卸连接于所述竖向伸缩部上，所述雷达模块安装于该多向调节部上。

作为本发明的进一步改进，所述支撑调节件在缩回状态时部分或全部设置在所述容置件上开设的凹槽内，且其顶面与凹槽的顶面平齐。

作为本发明的进一步改进，所述雷达模块为毫米波雷达、激光雷达和微波雷达中的任意一种；

和/或

所述摄像模块为单目摄像机或多目摄像机。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

（1）本发明的道路防撞预警系统，其通过摄像模块采集车道场景的二维图像，并将其传输至处理控制模块内，并结合雷达模块所探测的车辆数据，构建三维虚拟车道场景，并利用三维车道场景中的车道线与实际车道线进行比对，得到车道线的偏移量和偏移角度，进而解算出雷达模块的偏移数据，并根据该偏移数据，利用支撑调节组件调整雷达模块的探测范围，进而实现对雷达模块与车道线的快速对准作业。

（2）本发明的道路防撞预警系统，其通过联合标定的方式实现摄像模块空间坐标系与雷达模块空间坐标系之间的矩阵关系的转换，进而将雷达模块所检测到的数据转换至摄像模块的空间坐标系内，并将检测到的车辆数据映射至三维虚拟车道场景中，实现对车辆的快速预警作业。

（3）本发明的道路防撞预警系统，通过与雷达模块电连接的报警组件，使得毫米波雷达在检测到车辆后，能够对该车辆进行报警，同时，利用优选设置的光照告警组件和灯光告警组件，使其能够根据雷达模块检测到的车辆与事故区域之间的距离，实现不同级别、不同光照强度、不同音量大小和不同闪烁频率的告警方式，以此使得警示组件对车辆的告警效果更好，并且在车辆与事故区域之间的距离过近时，能够对事故区域内的作业人员进行告警。同时，通过优选设置在预警设备上的雾灯、温湿度传感器、光照传感器，使得设备能够自动根据天气情况选择不同的光照方式，并相应调节光照的强度，实现对车辆良好的警示作业。

（4）本发明的道路防撞预警系统，其通过容置件承载各模块，并将报警、光照、充电，收纳等多功能集成设置在容置件上，在极大程度上方便作业人员对容置件及其雷达模块进行运输，同时，利用设置在容置件上的支撑调节件，使得作业人员将雷达模块安装于该伸缩调节上，并根据具体使用情况通过支撑调节件调整雷达模块的设置高度和探测范围。

（5）本发明的道路防撞预警系统，其功能多样、携带方便，不仅能够通过构建的虚拟车道场景，实现雷达预警设备与车道之间的快速对准，同时还能够将车辆数据映射于该虚拟车道场景中，实现对车辆的精确预警作业。具有良好实用价值与推广前景。

附图说明

图1是本发明实施例1的道路防撞预警系统的整体轴测结构示意图；

图2是本发明实施例1的道路防撞预警系统的在展开后的俯视结构示意图；

图3是本发明实施例2的道路防撞预警系统的整体轴测结构示意图；

图4是本发明实施例3的道路防撞预警系统的整体轴测结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：100、容置件；101、第一壳体；102、第二壳体；103、充电接口；104、容置腔；

200、摄像模块；300、支撑调节件；400、报警组件；500、雷达模块；600、处理控制模块。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：

请参阅图1和图2，本发明优选实施例中的道路防撞预警系统，其主要用于开放道路中的事故区域或作业区域内，对车道来车方向上的车辆进行检测，并警示车辆驶离该车道，防止车辆驶入到作业区域或事故区域内，造成二次事故的发生。

具体而言，该系统包括容置件100和设置在该容置件100上的雷达模块500、处理控制模块600和摄像模块200，雷达模块500设置在事故区域的前方，其探测方向朝向道路的来车方向设置，用于对其探测范围内的车辆进行检测；摄像模块200与雷达模块500电连接，用于拍摄雷达模块500探测区域的车道场景。处理控制模块600分别与雷达模块500和摄像模块200电连接，用于接收摄像组件所拍摄场景数据，生产三维虚拟车道场景，并将所述车道场景中的道路线映射至所述三维虚拟车道场景中与所述摄像模块200实际拍摄的道路线进行比对，得到车道线的偏移角度和偏移量数据。更细节地，雷达模块500通过支撑调节件300设置在容置件100上，且该支撑调节件300与处理控制模块600电连接，用于接收雷达模块500的偏移数据，并相应调整雷达模块500，进而实现雷达模块500在设置后的快速对准作业，保证雷达模块500的探测范围能够根据事故区域或事故区域所覆盖的范围，实现雷达模块500与单车道的精确对准或对多车道的全面覆盖。

在实际使用的过程中，作业人员在道路中设置了雷达的位置后，利用摄像机拍摄车道场景图像数据，将其传输至处理控制模块600内，然后通过AI算法识别车道线，确定预警车道，同时，将AI算法识别的车道线与实际车道线进行比对，并利用摄像模块200与雷达模块500之间相对位置的固定设置，解算出雷达模块500的探测范围，并判断其探测范围是否将需要预警的车道精确覆盖。

进一步地，在实际使用的过程中，雷达模块500在检测到车辆数据后，能够将其映射至三维虚拟车道场景中，并在虚拟车道场景中根据车辆当前速度和车辆与毫米波雷达之间的距离，计得到车辆撞击到雷达模块500的时间，进而提前向事故区域内的作业人员进行预警或加强对该车辆的报警作业。

可以理解，雷达模块500所检测到的车辆数据包括车辆数据包括车辆速度、车辆加速度、车辆位置、以及车辆行驶方向与车道线之间的角度等。

同时，在构建虚拟车道场景时，需利用摄像模块200采集场景的二维图像数据，并通过雷达模块500获取场景的三维点云数据，并对二维图像和三位点云数据进行联合标定作业，构建并生成三维虚拟车道场景，利用三维虚拟车道场景中的车道线与实际车道线进行比对，获取雷达模块500的偏移量数据，利用雷达模块500采集的目标特征信息，并将其映射至三维虚拟车道场景中，实现对目标特征信息的精确预警。

进一步地，在容置件100内设置有检测组件，其通过处理控制模块600与支撑调节件300电连接，用于对雷达模块500的姿态进行检测。在一个优选的实施例中，检测组件为三向偏移传感器，用于对雷达模块500在设置后进行检测，进而在雷达模块500在发生偏移后，获取雷达模块500的偏移数据并将其发送至处理控制模块600，并通过处理控制模块600控制支撑调节件300调节雷达模块500的姿态。

进一步地，在容置件100的外表面上设置有报警组件400，其与雷达模块500电连接，用于在雷达模块500检测到车辆后，对该车辆进行报警。

具体而言，报警组件400包括光照告警组件和声音告警组件，声音告警组件包括至少一个定向喇叭，用于发出告警声提醒车辆驶出事故车道，光照告警组件包括至少一个定向光源，用于发出定向的灯光，以提醒驶入事故车道内车辆的驾驶员注意前方的情况。进一步优选地，两告警组件均为自适应可调式设备，其能够自动调整光照的亮度和声音的大小。

在实际设置的过程中，当雷达模块500在检测到车辆位置后，报警组件400能够根据车辆与事故区域之间的距离，发出不同等级、强度的声光报警信号。具体地，当车辆以较低的速度和较远的距离在事故车道上向事故区域内行驶的过程中，报警组件400则会发出较弱的声、光报警指令；当车辆以高速或近距离向事故区域内行驶时，报警组件400则会发出依次增强的声光报警指令，进而加强对车辆内驾驶员的警示。同时，报警组件400也会向位于事故区域内的人员进行警示，进而提醒事故区域内的作业人员离开该区域，防止车辆驶入到作业区域内，造成人员伤亡。

同时，为了满足不同环境下的使用需求，使车辆在大雾天的情况下也能够清楚且准确的识别到用于警示的灯光，光照告警组件内还包括有雾灯，用于在大雾情况下警示驶入到事故车道内的车辆驶离。更细节地，在容置件100上还设置有若干反光灯珠。

在一个具体的实施例中，容置件100包括相互铰接的第一壳体101和第二壳体102，第一壳体101和第二壳体102在盖合到一起后，第一壳体101位于第二壳体102的顶部，如图1中所示，报警组件400、摄像组件均设置在第一壳体101上，雷达模块500通过支撑调节件300安装于第一壳体101的顶部；同时，在第二壳体102为呈顶部开口状，并在第二壳体102内设置有容置腔104，用于对雷达模块500在不使用时进行收纳。

进一步优选地，在第二壳体102内还设置有充电组件，其包括电源和与该电源电连接的充电件，充电件用于容置腔104内的雷达模块500进行充电；对应充电组件，在第二壳体102的侧面设有充电接口103，其与电源电连接，用于对该电源进行充电。

进一步具体地，支撑调节件300包括竖向伸缩部、连接部和多向调节部；连接部安装于竖向伸缩部的伸缩端上，多向调节部通过连接部可拆卸连接于竖向伸缩部上，雷达模块500安装于该多向调节部上。更细节地，对应处理控制模块600设置有数据接收部，用于接收处理控制模块600内的雷达偏移量数据，并根据该数据对竖向伸缩部和/或多向调节部进行调节，使得雷达模块500能够与车道精确对准。

在一个具体的实施例中，竖向伸缩部为多级电动伸缩杆、连接部为安装板，多向调节部为电动云台，如图1中所示，电动云台通过安装板可拆卸连接在电动伸缩杆的伸缩端上，雷达模块500安装在该电动云台上，进而实现对雷达模块500的多向调整。

进一步地，对应竖向伸缩部在容置件100的顶部设置有凹槽，竖向伸缩部的非伸缩端设置该凹槽内，且竖向伸缩部在完全缩回状态下时，其部分或全部收纳与该凹槽内，同时，其顶部的连接部与容置件100的顶面平齐。

在实际设置的过程中，优选雷达模块500为毫米波雷达，而摄像模块200为单目摄像头，进而通过单个毫米波雷达和单目摄像头实现对单向车道的预警作业。当然，也可以设置多个朝向不同的毫米波雷达，对应多个朝向不同的毫米波雷达也应当设置多目摄像头或多个单目摄像头，以此检测多向车道，进而满足预警系统在十字路口或两对向道路中央等使用情况下的使用需求，以适应复杂且多变的道路情况。

更进一步地，对应摄像模块200设置有调节机构，其与摄像模块200连接设置，并与处理控制模块600电连接，使得处理控制模块600在控制支撑调节件300调节雷达模块500的位置时，摄像模块200也能够同步进行调节，进而通过摄像模块200拍摄的二维图像数据的不同，实时更新三维虚拟车道场景。

此外，该系统还包括有数据传输模块，其与处理控制模块600通讯连接，用于将处理控制模块600构建的三维虚拟场景传输至云端服务器上，并通过云端服务器同步到终端上，进而使得作业人员能够在远程终端上对该道路的情况进行查看。

实施例2：

如图3中所示，在该实施例中，其技术方案是在实施例1中技术方案的基础上进行的进一步改进。在该方案中，在容置件100的底部设置对接孔，其用于与三角支架进行对接，且支撑调节件300设置在三角支架与容置件100之间，而雷达模块500、摄像模块200均设置在容置件100内进行使用，以此使得整个防撞预警系统能够撑设于三角支架上，进而方便作业人员在道路现场对设备进行放置。

实施例3：

如图4中所示，在该实施例中，其技术方案与实施例2中技术方案最大的区别在于：容置件100打开方式的不同，容置件100为背面开口的箱型结构，对应该开口设置有盖门。同时，其容置件100的体积大小大于实施例1或实施例2中容置件100的体积大小，并在容置件100的底部设置一对有支脚和一对万向轮。

在实际设置的过程中，本实施例中的雷达预警系统无需三脚架进行撑设，可以直接将其放到道路的事故区域前。同时，也正是其体积较大的缘故，与其配套的报警组件400的发光强度、语音告警播报的声量，以及电池的容量也可以相应增大，从而使得雷达预警系统在设置后能够更加的显眼对车辆的预警效果更好。

本发明的道路防撞预警系统，其功能多样、携带方便，不仅能够通过构建的虚拟车道场景，实现雷达预警设备与车道之间的快速对准，同时还能够将车辆数据映射于该虚拟车道场景中，实现对车辆的精确预警作业。具有良好实用价值与推广前景。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种道路防撞预警系统，其特征在于，包括：

容置件；所述容置件的内部形成有容置腔，用于对预警设备及其配套设施进行容置；并在所述容置件上设置有支撑调节件；

雷达模块；所述雷达模块通过所述支撑调节件安装于所述容置件上，用于对其探测方向的车辆进行检测；

摄像模块；所述摄像模块设置在所述容置件的外周上，且其与所述雷达模块电连接，用于拍摄所述雷达模块探测区域的车道场景；

处理控制模块；所述处理控制模块设置在所述容置件内；所述处理控制模块分别与所述摄像模块和所述雷达模块电连接，用于接收所述摄像模块采集车道场景的二维图像数据和雷达模块获取的场景的三维点云数据，并对二维图像和三位点云数据进行联合标定，构建三维虚拟车道场景，最后利用三维虚拟车道场景中的车道线与实际车道线进行比对，得到车道线的偏移角度和偏移量数据，利用所述车道线的偏移角度和偏移量数据解算得到所述雷达模块的偏移数据；

所述支撑调节件与所述处理控制模块电连接，用于接收所述雷达模块的偏移数据，并根据该偏移数据调整所述雷达模块的姿态。

2.根据权利要求1所述的道路防撞预警系统，其特征在于，在所述处理控制模块接收到所述雷达模块所检测到的车辆后，向所述摄像模块发出控制指令，控制所述摄像模块对车辆所处位置进行二次检测。

3.根据权利要求1所述的道路防撞预警系统，其特征在于，对应所述摄像模块设置有调节机构，该调节机构与所述摄像模块连接设置，并与所述处理控制模块通讯连接，用于接收所述雷达模块的偏移数据，并根据该偏移数据相应调整所述摄像模块的拍摄角度。

4.根据权利要求1~3中任一项所述的道路防撞预警系统，其特征在于，还包括报警组件；

所述报警组件设置在所述容置件上，其与所述雷达模块电连接，用于对所述雷达模块检测到的车辆进行报警；且

所述报警组件的报警方向与所述雷达模块的探测方向相同。

5.根据权利要求4所述的道路防撞预警系统，其特征在于，所述报警组件包括定向声音告警组件和定向光照告警组件；

所述定向声音告警组件包括至少一个定向喇叭，用于向所述雷达模块的检测方向发出定向的警告音；

所述定向光照告警组件包括至少一个定向光源，用于向所述雷达模块的检测方向发出定向光照。

6.根据权利要求4所述的道路防撞预警系统，其特征在于，所述容置件内设置有检测组件，其通过所述处理控制模块与所述报警组件电连接，用于对所述容置件的姿态进行检测，并在所述容置件姿态的偏移量超过阈值时通过所述报警组件进行告警。

7.根据权利要求1~3、5、6中任一项所述的道路防撞预警系统，其特征在于，在所述容置腔内设置有充电组件，用于对所述雷达模块进行容置，并对其进行充电。

8.根据权利要求7所述的道路防撞预警系统，其特征在于，所述支撑调节件包括竖向伸缩部、连接部和多向调节部；

所述连接部安装于所述竖向伸缩部的伸缩端上；且所述多向调节部通过连接部可拆卸连接于所述竖向伸缩部上，所述雷达模块安装于该多向调节部上。

9.根据权利要求8所述的道路防撞预警系统，其特征在于，所述支撑调节件在缩回状态时部分或全部设置在所述容置件上开设的凹槽内，且其顶面与凹槽的顶面平齐。

10.根据权利要求1~3、5、6、8、9中任一项所述的道路防撞预警系统，其特征在于，所述雷达模块为毫米波雷达、激光雷达和微波雷达中的任意一种；

和/或

所述摄像模块为单目摄像机或多目摄像机。