UA136497U

UA136497U - SCANNING DEVICE FOR TRAFFIC CONTROL SYSTEMS AT THE CROSSROADS

Info

Publication number: UA136497U
Application number: UAU201901486U
Authority: UA
Inventors: Олег Васильович Денисенко
Original assignee: Харківський Національний Автомобільно-Дорожній Університет; Олег Васильович Денисенко
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2019-02-14
Publication date: 2019-08-27

Abstract

Скануючий пристрій для систем світлофорного управління на перехресті, що містить лазерний випромінювач вузькоспрямованого інфрачервоного променя, вузол розгортки і фотоприймач, причому до пристрою перед фотоприймачем введено оптичний вузол, який складається з послідовно розташованих об'єктива, щілинної діафрагми та колектора, при цьому оптична система фотоприймача сфокусована на лінії, що створюється скануючим променем лазера на поверхні дороги, а конфігурація щілини діафрагми для кожного конкретного оптичного вузла фотоприймача виконується відповідно траєкторії лазерного променя на поверхні кожної конкретної смуги руху на вході і виході перехрестя.Scanning device for traffic light control systems at the intersection, comprising a laser emitter of a narrowly directed infrared beam, a scanning unit and a photodetector, and the device in front of the photodetector is an optical unit consisting of a series of lens, slot aperture and collector system focused on the line generated by the scanning laser beam on the road surface, and the configuration of the aperture for each specific optical node of the photodetector is performed according to the trajectory of the laser beam on the surface of each specific lane at the entrance and exit of the intersection.

Description

Корисна модель належить до систем регулювання дорожнього руху (ДР) і може бути використана при розробці агрегатної системи засобів управління ДР, при розробці АСУ-ДР, в системах інформаційного забезпечення завантаження перехресть ВДМ, а також для підвищення ефективності управління рухом транспорту на регульованих перехрестях.The useful model belongs to traffic control systems (TR) and can be used in the development of an aggregate system of DR controls, in the development of ACS-DR, in the information support systems for loading the VDM intersection, as well as to improve the efficiency of traffic management at regulated intersections.

Цей пристрій може бути використаний в системах для одночасного визначення основних параметрів транспортних потоків (ТП): моменту проїзду транспортним засобом (13) контрольованої зони (КЗ) та перехрестя в цілому, швидкості, типу і напрямку руху Т3, їх інтенсивності руху по кожній смузі за будь-який проміжок часу, інтервалів рухів між ТЗ, їх затримки, а також тривалості основних елементів циклу світлофорного регулювання (СР).This device can be used in systems for the simultaneous determination of the main parameters of traffic flows (TP): the moment of passage by the vehicle (13) of the controlled zone (KZ) and the intersection as a whole, speed, type and direction of traffic T3, their intensity of traffic in each lane any period of time, movement intervals between traffic lights, their delays, as well as the duration of the main elements of the traffic light regulation (SR) cycle.

У таких системах визначення тривалості елементів та циклу світлофорної сигналізації використовують сканування гостроспрямованими лазерними променями зони перехрестя з точці над його геометричним центром конусним видом розгортки, причому оптична вісь розгортки вибирається так, щоб промінь описував коло на проїжджій частині перехрестя в необхідній області всіх його підходів (Фіг. 1).In such systems, the duration of the elements and the traffic signal cycle are determined by scanning the area of the intersection with pointed laser beams from a point above its geometric center with a conical scanning view, and the optical axis of the scanning is selected so that the beam describes a circle on the carriageway of the intersection in the necessary area of all its approaches (Fig. 1).

До складу скануючого пристрою входять лазерний випромінювач вузько-спрямованого інфрачервоного променя, вузол розгортки і фотоприймач. Відбитий від ТЗ оптичний сигнал (при наявності ТЗ в зоні дії променя) вловлюється фотоприймачем (патент Мо 112094 від 25.07.2016, бюл. Мо 14/2016). Цей пристрій є найбільш близьким до пристрою, що заявляється, і тому його вибрано як найближчий аналог.The scanning device includes a laser emitter of a narrowly directed infrared beam, a scanning unit and a photoreceiver. The optical signal reflected from the TK (if there is a TK in the area of the beam) is captured by a photoreceiver (Patent Mo 112094 dated 07/25/2016, Bull. Mo 14/2016). This device is the closest to the claimed device and is therefore selected as the closest analogue.

Загальним недоліком таких скануючих пристроїв є їх низька точність визначення моменту наїзду ТЗ на лінію сканування, викликана тим, що відбитий від гладкої (майже дзеркальної) поверхні автомобіля сигнал складно виділити, тому що він має значно меншу амплітуду, ніж відбитий від дороги. Крім того, навіть якщо ця поверхня не дзеркальна, а шорстка, вона може майже не відрізнятися по кольору від дороги. Відбитий сигнал буде мати таку саму амплітуду і контур ТЗ виділити буде майже неможливо.The general disadvantage of such scanning devices is their low accuracy in determining the moment of collision of the vehicle on the scanning line, caused by the fact that the signal reflected from the smooth (almost mirror-like) surface of the car is difficult to distinguish, because it has a much smaller amplitude than that reflected from the road. In addition, even if this surface is not mirror-like, but rough, it may hardly differ in color from the road. The reflected signal will have the same amplitude and it will be almost impossible to distinguish the contour of the TK.

Це призводить до серйозних ускладнень в реалізації оптимального управління на регульованих перехрестях транспортної мережі, оскільки потребує установки на перехресті великої кількості різних за призначенням і віддалених один від одного детекторів, пов'язаних складною системою комунікацій. Це знижує надійність і точність вихідних даних, що поступаютьThis leads to serious complications in the implementation of optimal management at regulated intersections of the transport network, as it requires the installation of a large number of detectors of different purposes and distant from each other, connected by a complex communication system, at the intersection. This reduces the reliability and accuracy of the incoming raw data

Зо в систему управління.From to the management system.

Задачею корисної моделі є підвищення точності скануючих пристроїв для систем управління рухом транспорту на регульованих перехрестях. Ця задача вирішується за рахунок схемно- конструктивного виконання скануючого пристрою. На Фіг. 2 наведено схему, яка розкриває основні відмінні особливості запропонованого пристрою.The purpose of the useful model is to increase the accuracy of scanning devices for traffic control systems at regulated intersections. This task is solved due to the schematic design of the scanning device. In Fig. 2 shows a diagram that reveals the main distinguishing features of the proposed device.

Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де скануючий пристрій містить вузол розгортки 1 гостроспрямованого лазерного променя інфрачервоного діапазону, нерухомий фотоприймач 2 та оптичний вузол, що складається з послідовно розташованих об'єктива 3, щілинної діафрагми 4 та колектора 5.The essence of the useful model is explained by the drawing, where the scanning device contains a scan unit 1 of a sharp laser beam of the infrared range, a fixed photo receiver 2 and an optical unit consisting of a sequentially located lens 3, a slit diaphragm 4 and a collector 5.

Згідно з корисною моделлю у запропонованому скануючому пристрої розгортка лазерного променя здійснюється вузлом розгортки 1 (Фіг. 2), який розташовується, наприклад, над перехрестям. Залежно від висоти його розміщення, вісь розгортки підбирають так, щоб лазерний промінь описував конусну поверхню з колом на проїжджій частині перехрестя, наприклад, в області стоп-ліній всіх його підходів.According to the useful model in the proposed scanning device, the scanning of the laser beam is carried out by the scanning node 1 (Fig. 2), which is located, for example, above the intersection. Depending on the height of its placement, the scanning axis is selected so that the laser beam describes a conical surface with a circle on the carriageway of the intersection, for example, in the area of the stop lines of all its approaches.

Оптична система фотоприймача сфокусована на лінії що створюється скануючим променем лазера на поверхні дороги. Важливо, що у фокальній площині оптичного вузла встановлена щілинна діафрагма 4, яка пропускає світло лазера тільки від цієї лінії. Поверхня дороги відбиває світло за законом дифузії, тобто розсіяно на всі боки. Це гарантує прийом сигналу для будь-якої точки лінії.The optical system of the photo receiver is focused on the line created by the scanning laser beam on the road surface. It is important that a slit diaphragm 4 is installed in the focal plane of the optical unit, which transmits laser light only from this line. The surface of the road reflects light according to the law of diffusion, i.e. scattered in all directions. This guarantees signal reception for any point of the line.

Конфігурація щілини діафрагми 4 для кожного конкретного оптичного вузла фотоприймача 2 виконується відповідно траєкторії лазерного променя на поверхні кожної конкретної смуги руху на вході і виході перехрестя.The configuration of the diaphragm slit 4 for each specific optical unit of the photoreceiver 2 is performed according to the trajectory of the laser beam on the surface of each specific traffic lane at the entrance and exit of the intersection.

Таким чином, в разі відсутності ТЗ у площині лінії сканування лазерного променя, фотоприймач 2 буде сприймати максимально можливий сигнал, відбитий з поверхні дороги.Thus, in the absence of TK in the plane of the scanning line of the laser beam, photo receiver 2 will perceive the maximum possible signal reflected from the road surface.

При наїзді ТЗ на лінію сканування (див. Фіг. 1, 2) точка віддзеркалення променя лазера від поверхні автомобіля буде лежати вище (або нижче залежно від оптичної схеми об'єктива) за поверхню дороги і тому відбитий сигнал не пройде через щілинну діафрагму.When a vehicle hits the scanning line (see Fig. 1, 2), the point of reflection of the laser beam from the surface of the car will be higher (or lower, depending on the optical scheme of the lens) than the surface of the road, and therefore the reflected signal will not pass through the slit diaphragm.

Саме це суттєво підвищує точність визначення моменту наїзду ТЗ на лінію сканування за рахунок поліпшення співвідношення сигнал-шум (амплітуда відбитого від дзеркальної поверхніIt is this that significantly increases the accuracy of determining the moment when the vehicle hits the scanning line due to the improvement of the signal-to-noise ratio (the amplitude of the reflected from the mirror surface

ТЗ не приймає участі у формуванні інформаційного сигналу). Крім того, колір дороги і ТЗ також 60 вже не буде впливати на точність подальших вимірів.TK does not participate in the formation of the information signal). In addition, the color of the road and vehicle also 60 will no longer affect the accuracy of further measurements.

Підвищення точності визначення моментів початку і кінця перетину лінії сканування ТЗ дає можливість підвищити точність виміру габаритних розмірів ТЗ, а у подальшому інтервалів і параметрів їх руху, а також інших параметрів, які сприятимуть підвищенню ефективності управління рухом транспорту на регульованих перехрестях.Increasing the accuracy of determining the beginning and end of the intersection of the vehicle scanning line makes it possible to increase the accuracy of measuring the overall dimensions of vehicles, and subsequently the intervals and parameters of their movement, as well as other parameters that will contribute to increasing the efficiency of traffic management at regulated intersections.

Таким чином, запропонований скануючий пристрій дає можливість підвищити ефективність функціонування систем інформаційного забезпечення завантаження регульованих перехрестьThus, the proposed scanning device makes it possible to increase the efficiency of the information support systems for loading regulated intersections

ВДМ за рахунок використання в їх структурі вказаних пристроїв сканування.VDM due to the use of the specified scanning devices in their structure.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA A scanning device for traffic light control systems at an intersection, containing a laser emitter of a narrowly directed infrared beam, a scanning unit and a photoreceptor, which differs in that an optical unit is introduced to the device in front of the photoreceptor, which consists of a sequentially located lens, a slit diaphragm and collector, while the optical system of the photoreceptor is focused on the line created by the scanning laser beam on the road surface, and the configuration of the diaphragm gap for each specific optical node of the photoreceptor is performed according to the trajectory of the laser beam on the surface of each specific traffic lane at the entrance and exit of the intersection. Shi shShr bot b y viy ula a sh ra i SHE p as ks y UZ xx yai rai OKH ni M Min X He ; I I! xx Man Goes I K- ra volany nov na zha vk I K y - a U a Kk y y where pi and still pt to her and vch kh : I your ssha 7 y Z. OH y y y y a ee yod you sieii

Fk. and