CN218848331U - 一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及道路探测领域，具体公开了一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，所述系统包括：中央控制器、投影系统，所述中央控制器通过连接线缆与投影系统相连，用于控制投影装置的旋转，计算三维探地雷达移动的距离。本实用新型的目的是基于现有三维探地雷达只能人为确定行进路线，全覆盖采集需多次探测不足，基于投影技术，实时提供三维探地雷达在道路上的位置，以及车辆在相对于车道线位置，向驾驶员反馈车辆位置信息，达到准确操控汽车，三维探地雷达高效全覆盖探测，提供了一种三维探地雷达高效全覆盖数据采集辅助系统及其工作方法。

Description

一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统

技术领域

本实用新型涉及道路探测领域，具体公开了一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统。

背景技术

三维探地雷达是近年来发展的新技术，它采用三维阵列天线，将发射天线与接收天线分离，交错等距排列，发射和接收天线可任意组合，实现剖面间距接近天线中心频率的1/4波长这一理想状态。采集数据经专门的处理软件处理后可以实现数据的无缝拼接，保证最终成果为一个完整的三维数据体。三维探地雷达数据采集系统包括雷达阵列天线、主机、GPS精确定位系统、工程车等，该系统可对城市道路进行地毯式、全覆盖普查探测，截至目前车载三维探地雷达在管线和道路空洞、脱空等缺陷探测中，效果良好。但是目前三维探地雷达道路全覆盖探测时，完全由驾驶员凭借驾驶员的经验和感觉控制车辆行进对道路进行来回多次往返实现对道路的全覆盖，由于缺少固定的行车参考点，同时视觉感觉会存在感觉偏差和距离不稳定，因此常常造成多次往返仍难以实现道路的探测的全覆盖，存在局部漏探和以及全覆盖探测的效率低的问题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型公开了一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，基于投影技术，实时提供三维探地雷达在道路上的位置，以及车辆在相对于车道线位置，向驾驶员反馈车辆位置信息，达到准确操控汽车，达到三维探地雷达高效全覆盖探测的目的。

本实用新型的技术构思为：在全覆盖三维探地雷达探测时，在行车之前安装辅助系统，调整左右两边的投影，使其宽度和道路线宽度一致，在根据雷达的宽度提前设置好中间投影的投影宽度，打开辅助系统，查看投影的准确度，亮度，若左右车道线未对准则进行角度调整，调整后记录左右投影的初始夹角；若投影光线太暗，则进行焦距调整，调整到能清晰看到地面投影为止。在车辆前进行驶时，驾驶员可以观察左右车道以及前方三维探地雷达投影，确定行车时车辆的位置，及时纠正车辆的行车路线，达到单趟三维探地雷达探测线的准确度。车道全覆盖探测在单趟探测完成后，需进行车辆移动探测已达到全覆盖，此时在中央控制器中设置车辆移动距离为后载三维探地雷达宽度，中央控制器直接计算后直接调整左右边投影角度，驾驶员车辆使左右投影分别对准左右车道线，以达到与上次测线重合的目的，高效的达到三维探地雷达的全覆盖探测。

本实用新型包括以下的技术方案：

一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，包括中央控制器、投影系统；所述中央控制器安装在汽车内部；所述投影系统安置于汽车中控台上，所述投影系统包括右投影装置、中间投影装置和左投影装置；所述中间投影装置固定在汽车中线并且对准汽车前进方向，而右投影装置和左投影装置安装于所述中间投影装置的两侧，并且所述右投影装置和左投影装置可转动一定角度；所述中央控制器与三维探地雷达和投影系统通过信号控制线连接，并控制投影系统旋转。

进一步的，上述一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，所述投影系统还包括吸盘底座、固定杆、固定底盘；所述的吸盘底座为底部设置可拆卸式吸盘，在底座上方设置有螺母口，吸附于汽车中控台，用于安装固定底盘；所述固定杆两头设置螺纹，分别旋钮吸盘底座和固定底盘，用于支撑连接固定底盘和吸盘底座；所述右投影装置、中间投影装置和左投影装置安装在所述固定底盘上。

进一步的，上述一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，所述投影系统还包括供电电池，所述供电电池安装在所述固定底盘上，为所述右投影装置、中间投影装置和左投影装置供电。

进一步的，上述一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，所述投影系统还包括可拆卸式外壳；所述外壳为透明材质的罩子，通过锁扣固定在所述固定底盘上，将右投影装置、中间投影装置、左投影装置和供电电池保护在外壳内。

进一步的，上述一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，所述外壳为亚克力材质。

进一步的，上述一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，所述投影系统还包括开线孔、连接线缆；所述开线孔设置在所述固定底盘上，所述连接线缆穿过所述开线孔，所述连接线缆的一端连接所述中央控制器，另一端连接右投影装置、中间投影装置和左投影装置。

进一步的，上述一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，所述右投影装置用于对齐汽车右边路面分道线,并且能形成一个红色网格状矩形的右侧投影；所述中间投影装置能够在汽车正前方投影一个和三维探地雷达探测覆盖范围同等大小的红色网格状矩形投影；左投影装置用于对齐左边路面分道线，并且能形成一个红色网格状矩形形状的左侧投影。

进一步的，上述一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统的工作方法，所述旋转角度的计算包括以下步骤：

旋转角度的计算包括以下步骤：

步骤1，测量起始位置投影中点的位置与投影系统位置距离y，垂直左车道线与汽车中心延长线的距离x，垂直右车道线与汽车中心延长线的距离a，三维探地雷达的宽度即每次移动的距离为z，

步骤2，初始位置时，左方投影与汽车中心延长线的角度为β1＝arctan x/y，第二条测线时，此时起始位置投影中点的位置与投影系统位置距离不变，垂直左车道线与汽车中心延长线的距离为x-z，此时左投影与汽车中心延长线的角度为β2＝arctan(x-z)/y,则投影左方需要移动角度为β1-β2；

步骤3，右方投影与汽车中心延长线的角度为β3＝arctan a/y,在测第二条测线时，此时起始位置投影中点的位置与投影系统位置距离不变，垂直左车道线与汽车中心延长线的距离为a+z，此时左投影与汽车中心延长线的角度为β4＝arctan(a+z)/y,则投影左方需要移动角度为β4-β3；

步骤4，中央控制器根据计算角度控制左右投影装置的旋转。

进一步的，上述一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统的工作方法，包括以下具体步骤：

S1.将汽车停在三维探地雷达探测道路的起始位置，在搭载三维探地雷达的汽车中控台上标记中心线，确定辅助系统中心位置，在中控台安置吸盘底座，底座上的螺母口对准中心线，固定好吸盘底座；

S2.固定杆两端设置有螺纹，采用任意一端对准吸盘底座螺母口旋转到底，固定紧实；

S3.固定底盘下面设置螺母口，对准固定杆上方螺纹旋转到底后，左右前后稍微用力摇晃，若是晃动较大则牢固性较差，容易发生倾倒或者碰撞前挡风玻璃，需重新进行步骤S1-S3，固定以后则进行步骤S4；

S4.整理连接线缆，电池线缆，电池通过电池线缆与投影系统相连，投影系统通过连接线缆与中央控制器相连，投影系统开机，并开启中央控制器；

S5.检查设备工作状态，若工作良好则进行参数设置S6；

S6.打开中央控制器到初始界面，旋钮或者按键调整左投影装置和右投影装置分别对准左右车道线，并且设置投影宽度与车道线的宽度一致，记录初始夹角，并在中央控制器中夹角设置中清零，定义左投影装置和右投影装置的初始角度；

S7.设置中间投影装置的焦距以及上下角度，直到中间投影装置可以清晰的将三维雷达探测覆盖实际范围投影到车道内的地面上，地面的投影在驾驶室能清晰的看到为止；

S8.车行进时，驾驶员驾驶车辆保持左右投影和装置在地面的投影和与左右车道线、基本重合，达到汽车准确行驶在三维探地雷达测线上；

S9.当上一条测线探测完成时，在中央控制器输入探测下一条测线时雷达需要移动距离，中央控制器自动计算左投影装置和右投影装置需要旋转的角度，自动控制旋转，待车行驶到测线起始位置，只需要调整车身，使左右两边的投影与车道线对齐即可开始下一条测线采集。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

(1)准确度高，通过投影确定三维探地雷达位置，通过左右投影夹角位置计算三维探地雷达移动的距离，可以准确做到全覆盖数据采集。(2)操作简单，由中央控制器与三个投影相连，在界面输入夹角即可自动调整，并实时计算雷达移动距离。(3)高效实现全覆盖，实时显示三维探地雷达位置以及车相对于车道的位置，给驾驶员提供参考，达到一遍探测即可全覆盖。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种三维探地雷达高效全覆盖数据采集辅助系统装置组成示意图；

图2为本实用新型提供的一种三维探地雷达高效全覆盖数据采集辅助系统安装位置示意图；

图3为本实用新型提供的一种三维探地雷达高效全覆盖数据采集辅助系统工作方式示意图；

图4为本实用新型提供的一种三维探地雷达高效全覆盖数据采集辅助系统全覆盖工作方法示意图；

图5为本实用新型提供的一种三维探地雷达高效全覆盖数据采集辅助系统中央控制器计算旋转角度方法示意图；

其中：吸盘底座1、固定杆2、固定底盘3、右投影装置4、中间投影装置5、左投影装置6、12V电池7、外壳8、开线孔9、连接线缆10、中央控制器11、三维探地雷达12、汽车13、投影系统14、、右边道路线15、左边道路线16、右侧投影17、中间投影18、左侧投影19。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本实用新型中，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，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1

如图1-3所示的一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，包括中央控制器11、投影系统14；所述中央控制器11安装在汽车13内部；所述投影系统14安置于汽车中控台20上，所述投影系统14包括右投影装置4、中间投影装置5和左投影装置6；所述中间投影装置5固定在汽车中线并且对准汽车前进方向，而右投影装置4和左投影装置6安装于所述中间投影装置5的两侧，并且所述右投影装置4和左投影装置6可转动一定角度；所述中央控制器11与三维探地雷达12和投影系统14通过信号控制线连接，并控制投影系统14旋转。

上述车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统的工作方法，包括在全覆盖三维探地雷达探测时，在行车之前安装辅助系统，调整左右两边的投影，使其宽度和道路线宽度一致，在根据雷达的宽度提前设置好中间投影的投影宽度，打开辅助系统，查看投影的准确度，亮度，若左右车道线未对准则进行角度调整，调整后记录左右投影的初始夹角；若投影光线太暗，则进行焦距调整，调整到能清晰看到地面投影为止。在车辆前进行驶时，驾驶员可以观察左右车道以及前方三维探地雷达投影，确定行车时车辆的位置，及时纠正车辆的行车路线，达到单趟三维探地雷达探测线的准确度。车道全覆盖探测在单趟探测完成后，需进行车辆移动探测已达到全覆盖，此时在中央控制器中设置车辆移动距离为后载三维探地雷达宽度，中央控制器直接计算后直接调整左右边投影角度，驾驶员车辆使左右投影分别对准左右车道线，以达到与上次测线重合的目的，高效的达到三维探地雷达的全覆盖探测。

并且，左右侧投影旋转角度的计算包括以下步骤：

步骤1，测量起始位置投影中点的位置与投影系统14位置距离y，垂直左车道线与汽车13中心延长线的距离x，垂直右车道线与汽车13中心延长线的距离a，三维探地雷达12的宽度即每次移动的距离为z，

步骤2，初始位置时，左方投影与汽车13中心延长线的角度为β1＝arctan x/y，第二条测线时，此时起始位置投影中点的位置与投影系统位置距离不变，垂直左车道线与汽车13中心延长线的距离为x-z，此时左投影与汽车13中心延长线的角度为β2＝arctan(x-z)/y,则投影左方需要移动角度为β1-β2；

步骤3，右方投影与汽车13中心延长线的角度为β3＝arctan a/y,在测第二条测线时，此时起始位置投影中点的位置与投影系统14位置距离不变，垂直左车道线与汽车13中心延长线的距离为a+z，此时左投影与汽车13中心延长线的角度为β4＝arctan(a+z)/y,则投影左方需要移动角度为β4-β3；

步骤4，中央控制器11根据计算角度控制左右投影装置的旋转。

实施例2

如图1-5所示的一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，包括中央控制器11、投影系统14；所述中央控制器11安装在汽车13内部；所述投影系统14安置于汽车中控台20上，所述投影系统14包括右投影装置4、中间投影装置5和左投影装置6；所述中间投影装置5固定在汽车中线并且对准汽车前进方向，而右投影装置4和左投影装置6安装于所述中间投影装置5的两侧，并且所述右投影装置4和左投影装置6可转动一定角度；所述中央控制器11与三维探地雷达12和投影系统14通过信号控制线连接，并控制投影系统14旋转；优选的，所述投影系统14还包括吸盘底座1、固定杆2、固定底盘3；所述的吸盘底座1为底部设置可拆卸式吸盘，在底座上方设置有螺母口，吸附于汽车中控台20，用于安装固定底盘3；所述固定杆2两头设置螺纹，分别旋钮吸盘底座1和固定底盘3，用于支撑连接固定底盘3和吸盘底座1；所述右投影装置4、中间投影装置5和左投影装置6安装在所述固定底盘3上；进一步的，所述投影系统14还包括供电电池7，所述供电电池7安装在所述固定底盘3上，为所述右投影装置4、中间投影装置5和左投影装置6供电；特别的，所述投影系统14还包括可拆卸式外壳8；所述外壳8为透明材质的罩子，通过锁扣固定在所述固定底盘3上，将右投影装置4、中间投影装置5、左投影装置6和供电电池7保护在外壳8内；优选的，所述外壳8为亚克力材质；进一步的，所述投影系统14还包括开线孔9、连接线缆10；所述开线孔9设置在所述固定底盘3上，所述连接线缆10穿过所述开线孔9，所述连接线缆10的一端连接所述中央控制器11，另一端连接右投影装置4、中间投影装置5和左投影装置6；优选的，所述右投影装置4用于对齐汽车右边路面分道线15,并且能形成一个红色网格状矩形的右侧投影18；所述中间投影装置5能够在汽车正前方投影一个和三维探地雷达12探测覆盖范围同等大小的红色网格状矩形投影19；左投影装置6用于对齐左边路面分道线16，并且能形成一个红色网格状矩形形状的左侧投影17。

上述车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统的工作方法，包括以下具体步骤：

S1.将汽车13停在三维探地雷达12探测道路的起始位置，在搭载三维探地雷达12的汽车13中控台20上标记中心线，确定辅助系统中心位置，在中控台20安置吸盘底座1，底座上的螺母口对准中心线，固定好吸盘底座1；

S2.固定杆2两端设置有螺纹，采用任意一端对准吸盘底座螺母口旋转到底，固定紧实；

S3.固定底盘3下面设置螺母口，对准固定杆2上方螺纹旋转到底后，左右前后稍微用力摇晃，若是晃动较大则牢固性较差，容易发生倾倒或者碰撞前挡风玻璃，需重新进行步骤S1-S3，固定以后则进行步骤S4；

S4.整理连接线缆10，电池线缆，电池通过电池线缆与投影系统相连，投影系统通过连接线缆10与中央控制器11相连，投影系统14开机，并开启中央控制器11；

S5.检查设备工作状态，若工作良好则进行参数设置S6；

S6.打开中央控制器11到初始界面，旋钮或者按键调整左投影装置6和右投影装置4分别对准左右车道线，并且设置投影宽度与车道线的宽度一致，记录初始夹角，并在中央控制器11中夹角设置中清零，定义左投影装置6和右投影装置4的初始角度；

S7.设置中间投影装置5的焦距以及上下角度，直到中间投影装置5可以清晰的将三维雷达12探测覆盖实际范围投影到车道内的地面上，地面的投影在驾驶室能清晰的看到为止；

S8.车行进时，驾驶员驾驶车辆保持左右投影4和6装置在地面的投影17和18与左右车道线16、15基本重合，达到汽车准确行驶在三维探地雷达测线上；

S9.当上一条测线探测完成时，在中央控制器11输入探测下一条测线时雷达需要移动距离，中央控制器11自动计算左投影装置6和右投影装置4需要旋转的角度，自动控制旋转，待车行驶到测线起始位置，只需要调整车身，使左右两边的投影与车道线对齐即可开始下一条测线采集。

并且，左右侧投影旋转角度的计算包括以下步骤：

步骤1，测量起始位置投影中点的位置与投影系统14位置距离y，垂直左车道线与汽车13中心延长线的距离x，垂直右车道线与汽车13中心延长线的距离a，三维探地雷达12的宽度即每次移动的距离为z，

步骤2，初始位置时，左方投影与汽车13中心延长线的角度为β1＝arctan x/y，第二条测线时，此时起始位置投影中点的位置与投影系统位置距离不变，垂直左车道线与汽车13中心延长线的距离为x-z，此时左投影与汽车13中心延长线的角度为β2＝arctan(x-z)/y,则投影左方需要移动角度为β1-β2；

步骤3，右方投影与汽车13中心延长线的角度为β3＝arctan a/y,在测第二条测线时，此时起始位置投影中点的位置与投影系统14位置距离不变，垂直左车道线与汽车13中心延长线的距离为a+z，此时左投影与汽车13中心延长线的角度为β4＝arctan(a+z)/y,则投影左方需要移动角度为β4-β3；

步骤4，中央控制器11根据计算角度控制左右投影装置的旋转。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，不能以此限定本实用新型的保护范围，即大凡依本实用新型权利要求书及实用新型内容所做的简单的等效变化与修改，皆仍属于本实用新型专利申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，其特征在于，包括中央控制器(11)、投影系统(14)；所述中央控制器(11)安装在汽车(13)内部；所述投影系统(14)安置于汽车中控台(20)上，所述投影系统(14)包括右投影装置(4)、中间投影装置(5)和左投影装置(6)；所述中间投影装置(5)固定在汽车中线并且对准汽车前进方向，而右投影装置(4)和左投影装置(6)安装于所述中间投影装置(5)的两侧，并且所述右投影装置(4)和左投影装置(6)可转动一定角度；所述中央控制器(11)与三维探地雷达(12)和投影系统(14)通过信号控制线连接，并控制投影系统(14)旋转。

2.根据权利要求1所述的一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，其特征在于，所述投影系统(14)还包括吸盘底座(1)、固定杆(2)、固定底盘(3)；所述的吸盘底座(1)为底部设置可拆卸式吸盘，在底座上方设置有螺母口，吸附于汽车中控台(20)，用于安装固定底盘(3)；所述固定杆(2)两头设置螺纹，分别旋钮吸盘底座(1)和固定底盘(3)，用于支撑连接固定底盘(3)和吸盘底座(1)；所述右投影装置(4)、中间投影装置(5)和左投影装置(6)安装在所述固定底盘(3)上。

3.根据权利要求2所述的一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，其特征在于，所述投影系统(14)还包括供电电池(7)，所述供电电池(7)安装在所述固定底盘(3)上，为所述右投影装置(4)、中间投影装置(5)和左投影装置(6)供电。

4.根据权利要求3所述的一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，其特征在于，所述投影系统(14)还包括可拆卸式外壳(8)；所述外壳(8)为透明材质的罩子，通过锁扣固定在所述固定底盘(3)上，将右投影装置(4)、中间投影装置(5)、左投影装置(6)和供电电池(7)保护在外壳(8)内。

5.根据权利要求4所述的一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，其特征在于，所述外壳(8)为亚克力材质。

6.根据权利要求4所述的一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，其特征在于，所述投影系统(14)还包括开线孔(9)、连接线缆(10)；所述开线孔(9)设置在所述固定底盘(3)上，所述连接线缆(10)穿过所述开线孔(9)，所述连接线缆(10)的一端连接所述中央控制器(11)，另一端连接右投影装置(4)、中间投影装置(5)和左投影装置(6)。

7.根据权利要求6所述的一种车载三维雷达高效全覆盖数据采集辅助系统，其特征在于，所述右投影装置(4)用于对齐汽车右边路面分道线(15),并且能形成一个红色网格状矩形的右侧投影(18)；所述中间投影装置(5)能够在汽车正前方投影一个和三维探地雷达(12)探测覆盖范围同等大小的红色网格状矩形投影(19)；左投影装置(6)用于对齐左边路面分道线(16)，并且能形成一个红色网格状矩形形状的左侧投影(17)。

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