一種基于無人機(jī)的交通流量調(diào)查系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種基于無人機(jī)的交通流量調(diào)查系統(tǒng)，涉及智能交通領(lǐng)域。該交通流量調(diào)查系統(tǒng)由無人機(jī)、激光掃描模塊、電子車牌、射頻識(shí)別讀寫器、中控模塊和通信模塊組成。其中激光掃描模塊、射頻識(shí)別讀寫器、中控模塊和通信模塊設(shè)置在無人機(jī)上。電子車牌攜帶車輛信息安裝于路面車輛上。該系統(tǒng)一方面通過激光掃描模塊采集車輛通過時(shí)的波形發(fā)送給中控模塊處理提取出車輛信息；另一方面通過射頻識(shí)別讀寫器讀取車輛信息。兩方面獲取的車輛信息對(duì)比實(shí)現(xiàn)最終的交通流量調(diào)查和稽查。本實(shí)用新型有別于現(xiàn)行常用的固定式交通流量調(diào)查方式，既滿足靈活性機(jī)動(dòng)性，又不受環(huán)境光線等影響，同時(shí)兼具稽查功能。
【專利說明】
一種基于無人機(jī)的交通流量調(diào)查系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于智能交通領(lǐng)域，具體涉及一種基于無人機(jī)的交通流量調(diào)查系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]交通流量調(diào)查是一種通過觀測(cè)一定時(shí)間段內(nèi)通過路面某斷面的交通實(shí)體的調(diào)查業(yè)務(wù)，可為微觀的交通組織研究和宏觀的交通管理決策提供規(guī)范的、可比性強(qiáng)的交通流量調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。一方面，可評(píng)價(jià)當(dāng)前的交通狀況;另一方面，可預(yù)測(cè)未來交通量，并為道路養(yǎng)護(hù)、道路設(shè)計(jì)及道路新建提供科學(xué)依據(jù)。正因?yàn)榇?，國家交通部為此專門制定了交通流量調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)《道路交通流量調(diào)查(GA/T 299-2001)》以供各單位各設(shè)備廠商遵循使用。
[0003]傳統(tǒng)的交通流量調(diào)查方式是人工式，通過人工肉眼觀測(cè)統(tǒng)計(jì)交通量來反應(yīng)當(dāng)前路段的交通情況。該種方式人工誤差大，人力成本高，調(diào)查人員勞動(dòng)負(fù)荷極重，且效率低下。除了教學(xué)與臨時(shí)科研所用，基本處于淘汰狀態(tài)。
[0004]現(xiàn)代交通流量調(diào)查方式是通過各種先進(jìn)的傳感技術(shù)來檢測(cè)車輛，由此來提高交通流量調(diào)查自動(dòng)化程度，提高調(diào)查效率和降低人工負(fù)荷。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)及專利情況，分析匯總出目前常用的交通流量調(diào)查技術(shù)和方案如下:
[0005]—、磁感線圈檢測(cè)技術(shù)，該類技術(shù)典型代表可見中國專利200810048978.X、200820068128.1和201220120163.X。該類專利通過車輛鐵磁性質(zhì)，經(jīng)過地埋式線圈產(chǎn)生電磁感應(yīng)來實(shí)現(xiàn)車輛的檢測(cè)。
[0006]二、超聲波檢測(cè)技術(shù)，該類技術(shù)典型代表可見中國專利2010101 75563.6和
200820068127.7。該類專利通過安裝于路面上方支架上的超聲波探頭來探測(cè)車輛通過時(shí)高度變化，實(shí)現(xiàn)車輛的檢測(cè)。
[0007]三、微波檢測(cè)技術(shù)，該類技術(shù)典型產(chǎn)品為微波車輛檢測(cè)器，代表專利可見中國專利
201420619090.8。該類專利通過安裝在路測(cè)的微波傳感器發(fā)射微波，通過回波信息確定車流量或車速信息，實(shí)現(xiàn)交通流量調(diào)查。
[0008]四、壓電式檢測(cè)技術(shù)，該類技術(shù)典型代表可見中國專利200920127071.2。該類專利是通過壓電式傳感器感知車輛通過時(shí)的壓力變化情況實(shí)現(xiàn)交通流量調(diào)查的，需埋設(shè)在路面以下。
[0009]五、視頻檢測(cè)技術(shù)，該類技術(shù)典型代表可見中國專利200820068135.1。該類專利通過安置在路面上方門架上的攝像機(jī)等圖像傳感器采集路面圖像信息，從視覺的角度實(shí)現(xiàn)交通流量的統(tǒng)計(jì)的。
[0010]六、激光掃描技術(shù)，該類技術(shù)典型代表可見中國專利20 I 220686656.X和201210591615.7等。該類專利通過掃描式激光獲取車輛外形尺寸等特征實(shí)現(xiàn)交通流量調(diào)查。
[0011]以上六種常見檢測(cè)技術(shù)及代表性專利都是將傳感器安裝在門架上或埋設(shè)于路面，均隸屬于固定式交通情況調(diào)查方式，雖然各種技術(shù)各有優(yōu)劣，被市場(chǎng)所接受程度不一，但其根本還是一套設(shè)備固定調(diào)查一個(gè)點(diǎn)，設(shè)備功能單一，設(shè)備資源利用率受限。在面對(duì)寬范圍和大面積的交通流量調(diào)查需求和應(yīng)用場(chǎng)合時(shí)，固定式交通情況調(diào)查方式就顯得笨重和不符要求了。
[0012]隨著無人機(jī)技術(shù)的興起和逐步完善，以及無人機(jī)在農(nóng)業(yè)、地質(zhì)勘查、攝影測(cè)量和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的成熟應(yīng)用，也催生了交通領(lǐng)域另一種交通流量調(diào)查方式一一移動(dòng)式交通流量調(diào)查。
[0013]移動(dòng)式交通流量調(diào)查方式主要是依托無人機(jī)搭載相關(guān)信息采集設(shè)備進(jìn)行抵近監(jiān)測(cè)，可按時(shí)按需前往不同地點(diǎn)執(zhí)行交通流量調(diào)查。由于其較高的靈活性和機(jī)動(dòng)性，不失為固定式交通流量調(diào)查方式的一種補(bǔ)充。
[0014]目前，移動(dòng)式交通流量調(diào)查方式中見諸報(bào)道的技術(shù)方案為無人機(jī)搭載攝像設(shè)備，典型代表可見已公開的中國專利201110287250.4、201310375004.3、201410484449.X和201510257264.X。該類專利中的技術(shù)方案雖然解決了交通流量調(diào)查設(shè)備的靈活性和機(jī)動(dòng)性，由于采用視覺作為檢測(cè)手段，仍避免不了受天氣環(huán)境和光線等的影響，無法實(shí)現(xiàn)特殊時(shí)段的交通情況調(diào)查，比如傍晚時(shí)分或晚8點(diǎn)時(shí)分的交通流量調(diào)查。
[0015]上述固定式交通流量調(diào)查方式只能實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)單測(cè)，無法實(shí)現(xiàn)調(diào)查設(shè)備的周轉(zhuǎn)利用，調(diào)查成本較高，資源利用率低;移動(dòng)式交通流量調(diào)查方式中的無人機(jī)搭載攝像設(shè)備雖可實(shí)現(xiàn)靈活機(jī)動(dòng)調(diào)查，但克服不了視覺中受光線視角等影響，無法滿足各種條件下的移動(dòng)交通流量調(diào)查。此外，已有移動(dòng)式交通流量調(diào)查系統(tǒng)只具備單方面的調(diào)查，無法實(shí)現(xiàn)稽查功會(huì)K。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)行固定式交通流量調(diào)查技術(shù)和方案以及已有的移動(dòng)式交通流量調(diào)查設(shè)備和技術(shù)方案的不足，提出一種既滿足靈活性機(jī)動(dòng)性，又不受環(huán)境光線等影響，還能實(shí)現(xiàn)交通稽查功能的交通流量調(diào)查系統(tǒng)一一一種基于無人機(jī)的交通流量調(diào)查系統(tǒng)。
[0017]—種基于無人機(jī)的交通流量調(diào)查系統(tǒng)，如圖1所示，包括無人機(jī)(I)、激光掃描模塊
(2)、電子車牌(3)、射頻識(shí)別讀寫器(4)、中控模塊(5)和通信模塊(6)。
[0018]其中，所述的激光掃描模塊(2)、射頻識(shí)別讀寫器(4)、中控模塊(5)和通信模塊(6)設(shè)置在無人機(jī)上；
[0019]所述的電子車牌(3)攜帶車輛信息安裝于路面車輛上；
[0020]所述的無人機(jī)(I)與中控模塊(5)相連，用于接收中控模塊(5)的飛行任務(wù)指令；
[0021]所述的激光掃描模塊(2)與中控模塊(5)相連，將采集的路面車輛波形發(fā)送給中控模塊處理；
[0022]所述的射頻識(shí)別讀寫器(4)與中控模塊(5)相連，將讀取的路面車輛電子車牌信息發(fā)送給中控模塊處理；
[0023]所述的中控模塊(5)實(shí)時(shí)處理激光掃描模塊(2)采集的波形提取出車輛信息，與射頻識(shí)別讀寫器(4)讀取的車輛信息進(jìn)行比對(duì)，得到交通流量調(diào)查信息；
[0024]所述的通信模塊(6)與中控模塊(5)相連，將交通流量調(diào)查員下達(dá)的交通流量調(diào)查任務(wù)發(fā)送給中控模塊，將中控模塊處理得到的交通流量調(diào)查信息發(fā)送至交通流量調(diào)查中心；
[0025]其中，所述的激光掃描模塊(2)，包含N(N>1)個(gè)二維或三維掃描激光器，掃描范圍覆蓋待測(cè)路面。
[0026]其中，所述的通信模塊(6)，采用3G、4G或5G網(wǎng)絡(luò)通信，優(yōu)選的是采用4G網(wǎng)絡(luò)。
[0027]其中，所述的交通流量調(diào)查信息，包括分車型分車道交通流量、平均車速、平均車頭時(shí)距、平均車頭間距和跟車百分比。
[0028]該交通流量調(diào)查系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式交通流量調(diào)查和稽查的具體流程如圖2所示:
[0029]S1:交通流量調(diào)查操作員下達(dá)交通流量調(diào)查任務(wù)，包括調(diào)查地點(diǎn)信息和無人機(jī)飛行航線信息；
[0030]S2:中控模塊接收交通流量調(diào)查任務(wù)，按照規(guī)劃好的飛行航線向無人機(jī)下達(dá)飛行任務(wù)指令，前往指定路段；
[0031]S3:中控模塊控制無人機(jī)調(diào)整飛行姿勢(shì)和飛行高度，懸停在調(diào)查路段上方;其中，優(yōu)選的飛行姿勢(shì)為無人機(jī)前進(jìn)方向順著待測(cè)道路延伸方向，無人機(jī)機(jī)身所在平面平行路面所在平面，懸停高度優(yōu)選在Sm至50m，懸停位置處在路面寬度方向中央位置；
[0032]S4:激光掃描模塊實(shí)時(shí)采集路面車輛波形發(fā)送給中控模塊處理；
[0033]S5:射頻識(shí)別讀寫器實(shí)時(shí)讀取無人機(jī)下方通過時(shí)的車輛信息發(fā)送給中控模塊處理；
[0034]S6:中控模塊處理激光掃描模塊采集的波形提出去車輛信息與射頻識(shí)別讀卡器讀取的車輛信息對(duì)比，得到交通流量調(diào)查信息；
[0035]S7:通信模塊將中控模塊處理得到的交通流量調(diào)查信息發(fā)送給交通流量調(diào)查中心；
[0036]S8:中控模塊結(jié)束交通流量調(diào)查任務(wù)，控制無人機(jī)返回。
[0037]本實(shí)用新型以無人機(jī)為載體實(shí)現(xiàn)對(duì)交通流量的移動(dòng)調(diào)查與稽查，其有益效果如下:
[0038]1、無人機(jī)可以突破現(xiàn)行常見的固定式交通流量調(diào)查方式的單點(diǎn)單測(cè)限制，大大提高調(diào)查設(shè)備的靈活性與機(jī)動(dòng)性，提高交調(diào)設(shè)備的周轉(zhuǎn)率和設(shè)備資源的利用率，滿足大面積臨時(shí)性的交通流量調(diào)查應(yīng)用。
[0039]2、射頻識(shí)別讀卡器與電子車牌之間的交互，能實(shí)現(xiàn)單方面交通流量信息的獲?。?br>[0040]3、激光掃描模塊，能夠解決無人機(jī)搭載攝像機(jī)方案下的特殊時(shí)段特殊環(huán)境光線下的影響，滿足多種情況復(fù)雜環(huán)境下的調(diào)查需求，實(shí)現(xiàn)單方面的交通流量的獲取。
[0041 ] 4、通過效果2和效果3兩方面獲取的交通流量信息對(duì)比，能夠?qū)崿F(xiàn)交通流量的準(zhǔn)確獲取，同時(shí)實(shí)現(xiàn)交通稽查功能，打擊偽造虛假電子車牌的作用。此外，在電子車牌尚未普及的情況下，激光掃描模塊仍可實(shí)現(xiàn)交通流量的調(diào)查。
【附圖說明】
[0042]圖1系統(tǒng)組成；
[0043]圖2系統(tǒng)工作流程；
[0044]圖3實(shí)施例1方案；
[0045]圖4垂直激光極坐標(biāo)系；
[0046]圖5寬高坐標(biāo)系；
[0047]圖6實(shí)施例2方案。
【具體實(shí)施方式】
[0048]下面結(jié)合附圖，對(duì)實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0049]實(shí)施例1
[0050]因科研需要，需從交通流量調(diào)查中心前往省道53061(23+350處調(diào)查18:30分交通流量，調(diào)查時(shí)長(zhǎng)60min。采用本實(shí)用新型提供的一種基于無人機(jī)的交通流量調(diào)查系統(tǒng)執(zhí)行本次調(diào)查任務(wù)。
[0051]如圖3所示，該調(diào)查系統(tǒng)由無人機(jī)(I)、激光掃描模塊(2)、電子車牌(3)、射頻識(shí)別讀寫器(4)、中控模塊(5)和通信模塊(6)組成。
[0052]其中，激光掃描模塊(2)、射頻識(shí)別讀寫器(4)、中控模塊(5)和通信模塊(6)設(shè)置在無人機(jī)(I)上；電子車牌(3)攜帶車輛信息安裝于路面車輛上;所述的無人機(jī)(I)與中控模塊
(5)相連，用于接收中控模塊(5)的飛行任務(wù)指令;所述的激光掃描模塊(2)與中控模塊(5)相連，將采集的路面車輛波形發(fā)送給中控模塊(5)處理;所述的射頻識(shí)別讀寫器(4)與中控模塊(5)相連，將讀取的路面車輛電子車牌(3)信息發(fā)送給中控模塊(5)處理;所述的中控模塊(5)實(shí)時(shí)處理激光掃描模塊(2)采集的波形提取出車輛信息，與射頻識(shí)別讀寫器(4)讀取的車輛信息進(jìn)行比對(duì)，得到交通流量調(diào)查信息;所述的通信模塊(6)與中控模塊(5)相連，將交通流量調(diào)查員下達(dá)的交通流量調(diào)查任務(wù)發(fā)送給中控模塊(5)，將中控模塊(5)處理得到的交通流量調(diào)查信息發(fā)送至交通流量調(diào)查中心；
[0053]具體的是，激光掃描模塊(2)包含2個(gè)二維掃描激光器，掃描范圍覆蓋路面:一個(gè)沿垂直車身長(zhǎng)度方向掃描，其掃描平面如圖3中的面OAB，定義為垂直激光器;另一個(gè)沿著車身寬度方向掃描，其掃描平面與OAB呈現(xiàn)45度夾角，如圖3中面OCD所示，定義為傾斜激光器。垂直激光器與傾斜激光器二者規(guī)格參數(shù)一樣，掃描角度范圍為0-180度，角度分辨率為0.5度，掃描頻率為50HZ;激光掃描模塊(2)通過2個(gè)二維掃描激光器實(shí)時(shí)采集路面車輛通過時(shí)的波形；
[0054]具體的是，通信模塊(6)采用4G網(wǎng)絡(luò)通信。
[0055]本實(shí)用新型提供的交通流量調(diào)查系統(tǒng)，按如下流程進(jìn)行工作:
[0056]S1:中控模塊接收交通流量調(diào)查任務(wù)，具體為:地點(diǎn)省道S306K23+350位置;調(diào)查起止時(shí)間為:18:30—一19: 30;飛行路線為:交通流量調(diào)查中心起飛，經(jīng)無人區(qū)飛行至省道S306K23+350 上空。
[0057]S2:中控模塊接收交通流量調(diào)查任務(wù)，控制無人機(jī)按照規(guī)劃好的飛行航線前往指定路段；
[0058]S3:中控模塊控制無人機(jī)調(diào)整飛行姿勢(shì)為無人機(jī)前進(jìn)方向順著待測(cè)道路延伸方向，無人機(jī)機(jī)身所在平面平行路面所在平面，懸停高度為距離路面I Im，懸停位置處在路面寬度方向中央位置；
[0059]S4:激光掃描模塊實(shí)時(shí)采集路面車輛波形發(fā)送給中控模塊處理；
[0060]S5:射頻識(shí)別讀寫器實(shí)時(shí)讀取無人機(jī)下方通過時(shí)的車輛信息發(fā)送給中控模塊處理；
[0061]S6:中控模塊處理激光掃描模塊采集的波形提取出車輛信息與射頻識(shí)別讀卡器讀取的車輛信息對(duì)比，得到交通流量調(diào)查信息，包括分車型分車道交通流量、平均車速、平均車頭時(shí)距、平均車頭間距和跟車百分比；
[0062]S7:通信模塊將中控模塊處理得到的交通流量調(diào)查信息發(fā)送給交通流量調(diào)查中心；
[0063]S8:中控模塊結(jié)束交通流量調(diào)查任務(wù)，控制無人機(jī)返回。
[0064]在步驟S5中，射頻識(shí)別讀寫器讀取的實(shí)時(shí)車輛信息有車長(zhǎng)、車寬、車高和車型以及車牌號(hào)。
[0065]在步驟S6中，中控模塊處理激光掃描模塊采集的波形，提取出車輛信息方法如下:
[0066]在車輛通過無人機(jī)下方時(shí)，激光掃描模塊每l/50HZ= 20ms采集一幀車輛寬度方向波形;激光掃描模塊中垂直激光器實(shí)時(shí)采集的波形如圖4所示，矩形框內(nèi)是有車區(qū)域，由于采用的是從0-180度掃描，波形處于極坐標(biāo)中，需經(jīng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到明確的寬高。如圖5所示，圖中所示當(dāng)前掃描幀車輛寬高為2000mm*2500mm。中控模塊通過一系列的寬高幀波形提取出車輛寬度和高度信息；當(dāng)車輛連續(xù)通過垂直激光器和傾斜激光器掃描平面時(shí)，通過時(shí)間距離差可計(jì)算出車輛行駛速度，進(jìn)而求取出車輛長(zhǎng)度信息，最終得到車輛的長(zhǎng)寬高以及車型與車速。
[0067]此時(shí)，中控模塊對(duì)比射頻識(shí)別讀寫器讀取的車輛信息，如果兩方面車輛信息長(zhǎng)寬高和車型基本相符則納入統(tǒng)計(jì)，如果出入較大則進(jìn)入稽查識(shí)別，確定為偽造電子車牌。
[0068]實(shí)施例2
[0069]本實(shí)施例與實(shí)施例1在系統(tǒng)方案和執(zhí)行的交調(diào)任務(wù)情況一樣，如圖6所示:
[0070]該調(diào)查系統(tǒng)同樣由無人機(jī)(1)、激光掃描模塊(2)、電子車牌(3)、射頻識(shí)別讀寫器
(4)、中控模塊(5)和通信模塊(6)組成，且各部分連接相同。
[0071]不同的是激光掃描模塊(2)只包含一個(gè)三維掃描激光器，掃描范圍覆蓋整個(gè)路面，其掃描方向?yàn)槠叫熊囕v行駛方向和垂直車輛行駛方向掃描。
[0072]在工作流程方面與實(shí)施例1相同，同樣需要經(jīng)過SI至S8八個(gè)步驟，不同的是在S6中中控模塊處理激光掃描模塊采集的波形，提取出車輛信息的處理方法不同，具體如下:
[0073]車輛通過無人機(jī)下方時(shí)，激光掃描控制模塊中的三維掃描激光器采集車身橫向和縱向信息，直接提取出單車的長(zhǎng)寬高，通過單車車頭在激光掃描模塊中的運(yùn)動(dòng)位移及運(yùn)動(dòng)時(shí)差計(jì)算出單車速度。
[0074]此時(shí)，中控模塊對(duì)比射頻識(shí)別讀寫器讀取的車輛信息，如果兩方面車輛信息長(zhǎng)寬高和車型基本相符則納入統(tǒng)計(jì)，如果出入較大則進(jìn)入稽查識(shí)別，確定為偽造電子車牌。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無人機(jī)的交通流量調(diào)查系統(tǒng)，包括無人機(jī)、激光掃描模塊、電子車牌、射頻識(shí)別讀寫器、中控模塊和通信模塊，其特征在于， 所述的激光掃描模塊、射頻識(shí)別讀寫器、中控模塊和通信模塊設(shè)置在無人機(jī)上； 所述的電子車牌攜帶車輛信息安裝于路面車輛上； 所述的無人機(jī)與中控模塊相連，用于接收中控模塊的飛行任務(wù)指令； 所述的激光掃描模塊與中控模塊相連，將采集的路面車輛波形發(fā)送給中控模塊處理；所述的射頻識(shí)別讀寫器與中控模塊相連，將讀取的路面車輛電子車牌信息發(fā)送給中控模塊處理； 所述的中控模塊實(shí)時(shí)處理激光掃描模塊采集的波形提取出車輛信息，與射頻識(shí)別讀寫器讀取的車輛信息進(jìn)行比對(duì)，得到交通流量調(diào)查信息； 所述的通信模塊與中控模塊相連，將交通流量調(diào)查員下達(dá)的交通流量調(diào)查任務(wù)發(fā)送給中控模塊，將中控模塊處理得到的交通流量調(diào)查信息發(fā)送至交通流量調(diào)查中心。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于無人機(jī)的交通流量調(diào)查系統(tǒng)，其特征在于，所述激光掃描模塊，包含N>1個(gè)二維或三維掃描激光器，掃描范圍覆蓋待測(cè)路面。3.如權(quán)利要求1所述的一種基于無人機(jī)的交通流量調(diào)查系統(tǒng)，其特征在于，所述通信模塊，采用3G、4G或5G網(wǎng)絡(luò)通信。4.如權(quán)利要求1所述的一種基于無人機(jī)的交通流量調(diào)查系統(tǒng)，其特征在于，所述交通流量調(diào)查信息，包括分車型分車道交通流量、平均車速、平均車頭時(shí)距、平均車頭間距和跟車百分比。
【文檔編號(hào)】G08G1/065GK205621284SQ201620415476
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】蔣難得, 楊勇剛, 張英杰, 武宏偉
【申請(qǐng)人】武漢萬集信息技術(shù)有限公司