一種具有識別功能的斑馬線智能護(hù)欄的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及道路護(hù)欄領(lǐng)域，具體涉及一種具有識別功能的斑馬線智能護(hù)欄。
【背景技術(shù)】
[0002] 斑馬線的出現(xiàn)為人們的出行安全提供了保證，然而，現(xiàn)在不按照規(guī)定行駛的機動 車以及行走的行人越來越多，對交通秩序提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。
[0003] 智能環(huán)境感知系統(tǒng)的主要功能是通過傳感器獲取周邊環(huán)境信息，對周圍物體進(jìn)行 識別與跟蹤(其中包括動態(tài)及靜態(tài)障礙物)等。
[0004]斑馬線智能護(hù)欄，在其上設(shè)置智能環(huán)境感知系統(tǒng)以提高其安全、多功能化等綜合 性能是目前必然的發(fā)展趨勢。但是，現(xiàn)在的環(huán)境感知系統(tǒng)往往存在感知維度不足、計算精度 不高、實時性不強等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種具有識別功能的斑馬線智能護(hù)欄。
[0006] 本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0007] -種具有識別功能的斑馬線智能護(hù)欄，包括斑馬線智能護(hù)欄和安裝在斑馬線智能 護(hù)欄上的毫米波雷達(dá)三維環(huán)境感知系統(tǒng);毫米波雷達(dá)三維環(huán)境感知系統(tǒng)包括毫米波雷達(dá)、 旋轉(zhuǎn)機械裝置、控制單元和數(shù)據(jù)處理單元;旋轉(zhuǎn)機械裝置包括第一旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)盤和第二旋 轉(zhuǎn)軸，第一旋轉(zhuǎn)軸豎直布置且與旋轉(zhuǎn)盤的中心固接，所述第一旋轉(zhuǎn)軸通過第一步進(jìn)電機驅(qū) 動旋轉(zhuǎn)；由第二步進(jìn)電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)軸水平套裝在軸承座內(nèi)，所述軸承座通過2個 豎直布置的支撐軸固接在旋轉(zhuǎn)盤上;所述第二旋轉(zhuǎn)軸的中點處設(shè)置有連接部，所述連接部 垂直于第二旋轉(zhuǎn)軸且與第二旋轉(zhuǎn)軸一體成型，毫米波雷達(dá)與連接部垂直固接;所述毫米波 雷達(dá)的自身固有掃描平面垂直于旋轉(zhuǎn)盤所在平面，且掃描范圍角為± 30° ;所述旋轉(zhuǎn)盤在布 置支撐軸的一側(cè)有切口，切口所在的直線平行于第二旋轉(zhuǎn)軸所在的直線，且任一支撐軸與 切口所在直線的距離小于50mm;所述第一步進(jìn)電機和第二步進(jìn)電機均通過單片機來控制， 單片機用于接收控制命令，并將控制命令轉(zhuǎn)化為控制信號發(fā)送給電機，同時根據(jù)裝置的初 始位置和兩個步進(jìn)電機轉(zhuǎn)過的角度計算出旋轉(zhuǎn)機械裝置的當(dāng)前位置，并將旋轉(zhuǎn)機械裝置的 當(dāng)前位置狀態(tài)反饋給數(shù)據(jù)處理單元;所述旋轉(zhuǎn)機械裝置整體在第一步進(jìn)電機的帶動下面向 護(hù)欄前方做水平180°的周期往返運動，同時毫米波雷達(dá)在第二步進(jìn)電機的帶動下面向護(hù)欄 前方做豎直180°的周期往返運動；
[0008] 數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)采集子單元、延時修正子單元和坐標(biāo)輸出子單元;數(shù)據(jù)采 集子單元接收毫米波雷達(dá)測量得到的其與目標(biāo)的距離值P，同時接收單片機發(fā)送的垂直旋 轉(zhuǎn)角α和水平旋轉(zhuǎn)角β，以及毫米波雷達(dá)的自身掃描角Θ ;設(shè)激光雷達(dá)對某一目標(biāo)的讀數(shù)為 &，〇4，0)，并定義：當(dāng)雷達(dá)處于水平位置時< 1 = 〇°，當(dāng)雷達(dá)處于水平位置上方時(1值為正，雷 達(dá)處于水平位置下方時α值為負(fù)，當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)軸與斑馬線智能護(hù)欄正前方方向垂直時β = 0°，當(dāng)雷達(dá)位于β=〇°的右側(cè)時β為正值，當(dāng)雷達(dá)位于β=〇°的左側(cè)時β為負(fù)值；當(dāng)毫米波雷達(dá) 的自身掃描方向與毫米波雷達(dá)所在平面垂直時θ = 0°，當(dāng)自身掃描方向位于θ = 0°的上方時 Θ為正值，當(dāng)自身掃描方向位于θ=ο°的下方時Θ為負(fù)值；
[0009] 優(yōu)選地，延時修正子單元包括距離測量修正模塊、水平掃描修正模塊和垂直掃描 修正模塊:距離測量修正模塊，用于對距離值P的測量值進(jìn)行針對雷達(dá)檢測波往返過程中延 時效應(yīng)的修正，其輸出的修正因子為：
[0010]
[0011 ] 當(dāng)IC^e11 > I α2+θ21且IP11 > Iβ21時，上式取正號，否則取負(fù)號；[0012] 垂直旋轉(zhuǎn)修正模塊，用于對垂直旋轉(zhuǎn)角α進(jìn)行針對雷達(dá)檢測波往返過程中延時效
取負(fù)號；[0013] 水平旋轉(zhuǎn)修正模塊，用于對水平旋轉(zhuǎn)角β進(jìn)行針對雷達(dá)檢測波往返過程中延時效 應(yīng)的修正，其輸出的修正因子 I時，上式取正號，否則 應(yīng)的修正，其輸出的修正因弓
當(dāng)I1 > I β21時，上式取正號，否則 取負(fù)號；
[0014] 其中m為毫米波雷達(dá)的最大可探測距離，且P Sm; ^用于反應(yīng)檢測目標(biāo)和毫米波雷 達(dá)之間距離對延時效應(yīng)的影響，目標(biāo)越靠近雷達(dá)則延時越小，反之延時越大;t為對該目標(biāo) 雷達(dá)檢測波發(fā)出的時間，t2為雷達(dá)檢測波返回的時間；I ti-ts I代表了雷達(dá)檢測波往返于目 標(biāo)和雷達(dá)之間所需的時間;T1為毫米波雷達(dá)的水平旋轉(zhuǎn)周期，T2為毫米波雷達(dá)的豎直旋轉(zhuǎn)周 期抑為以時的α值，α 2為t2時的α值辦為以時的β值，β2為t2時的β值JAt 1時的Θ值，θ2為t2時 的Θ值;1^ = 28^ = 2.4s，毫米波雷達(dá)的采樣間隔為2°/s;
[0015] 坐標(biāo)輸出子單元:經(jīng)延時修正子單元修正后輸出的目標(biāo)空間坐標(biāo)為：
[0016]
[0017]
[0018]數(shù)據(jù)處理單元還包括目標(biāo)RCS起伏特性測量子單元，用于對目標(biāo)的RCS序列變異系 數(shù)進(jìn)行測量：
[0019] 對于處在光學(xué)區(qū)域的復(fù)雜目標(biāo)，假設(shè)由N個散射中心構(gòu)成，則多散射中心目標(biāo)的 RCS表示為目標(biāo)方位角的函數(shù)：
[0020]
[0021]其中，〇1表示第i個散射中心RCS，a+0表示目標(biāo)相對毫米波雷達(dá)的方位角,R1表示第 i個散射中心相對雷達(dá)中心距離;λ為人為設(shè)定的參數(shù)；
[0022] 則RCS序列變異系數(shù)表示為
車中〇(10表示第k次探測 目標(biāo)的RCS值，RCS序列均
[0023] 本斑馬線智能護(hù)欄的有益效果為:設(shè)計了新的毫米波雷達(dá)三維環(huán)境感知系統(tǒng)，從 而實現(xiàn)護(hù)欄前方水平180°和豎直方向180°的無死角掃描覆蓋，且結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟(jì)耐用，抗干 擾能力強;利用步進(jìn)式電動機配合其它部件實現(xiàn)全自動控制功能，控制方便精確;針對新式 旋轉(zhuǎn)雷達(dá)系統(tǒng)的特點以及延時效應(yīng)設(shè)計了距離測量修正模塊、水平掃描修正模塊、垂直掃 描修正模塊等修正模塊，使得雷達(dá)的坐標(biāo)定位功能更精確，且實時性更強;給出了精確的坐 標(biāo)計算方法，為自動控制和誤差控制提供了基礎(chǔ);針對該新型旋轉(zhuǎn)機械裝置，采用了新的 RCS起伏特性測量裝置，使得RCS變異系數(shù)的測量更加精準(zhǔn)，對目標(biāo)識別更有利;旋轉(zhuǎn)盤、旋 轉(zhuǎn)軸等部件的尺寸可根據(jù)具體情況靈活選取，為各種不同大小的斑馬線智能護(hù)欄的適用性 提供了條件;當(dāng)有車輛出現(xiàn)時，護(hù)欄放下，為人們安全出行提供了保障。
【附圖說明】
[0024]利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限 制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得 其它的附圖。
[0025]圖1是一種具有識別功能的斑馬線智能護(hù)欄的結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖2是旋轉(zhuǎn)機械裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是毫米波雷達(dá)自身掃描示意圖；
[0028]圖4是雷達(dá)檢測目標(biāo)時的不意圖；
[0029]圖5是數(shù)據(jù)處理單元的結(jié)構(gòu)框圖。
[0030] 附圖標(biāo)記:毫米波雷達(dá)-1;旋轉(zhuǎn)盤-2;第一旋轉(zhuǎn)軸-3;第二旋轉(zhuǎn)軸-4;軸承座-5;支 撐軸-6;連接部-7;第一步進(jìn)電機-8;第二步進(jìn)電機-9;旋轉(zhuǎn)機械裝置-10;控制單元-11;數(shù) 據(jù)處理單元-12;數(shù)據(jù)采集子單元13;延時修正子單元-14;坐標(biāo)輸出子單元-15;切口-16;目 標(biāo)-17;護(hù)欄前方-18。
【具體實施方式】
[0031] 結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0032] 實施例1:
[0033] 如圖1-4所示的一種具有識別功能的斑馬線智能護(hù)欄，包括斑馬線智能護(hù)欄和安 裝在斑馬線智能護(hù)欄上的毫米波雷達(dá)三維環(huán)境感知系統(tǒng);毫米波雷達(dá)三維環(huán)境感知系統(tǒng)包 括毫米波雷達(dá)1、旋轉(zhuǎn)機械裝置10、控制單元11和數(shù)據(jù)處理單元12;旋轉(zhuǎn)機械裝置包10括第 一旋轉(zhuǎn)軸3、旋轉(zhuǎn)盤2和第二旋轉(zhuǎn)軸4，第一旋轉(zhuǎn)軸3豎直布置且與旋轉(zhuǎn)盤2的中心固接，所述 第一旋轉(zhuǎn)軸3通過第一步進(jìn)電機8驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；由第二步進(jìn)電機9驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)軸4水平 套裝在軸承座5內(nèi)，所述軸承座5通過2個豎直布置的支撐軸6固接在旋轉(zhuǎn)盤2上;所述第二旋 轉(zhuǎn)軸4的中點處設(shè)置有連接部7，所述連接部7垂直于第二旋轉(zhuǎn)軸4且與第二旋轉(zhuǎn)軸4 一體成 型，毫米波雷達(dá)1與連接部7垂直固接;所述毫米波雷達(dá)1的自身固有掃描平面垂直于旋轉(zhuǎn)盤 2所在平面，且掃描范圍角為± 30° ;所述旋轉(zhuǎn)盤2在布置支撐軸6的一側(cè)有切口 16，切口 16所 在的直線平行于第二旋轉(zhuǎn)軸4所在的直線，且任一支撐軸6與切口 16所在直線的距離小于 50mm;所述第一步進(jìn)電機8和第二步進(jìn)電機9均通過單片機來控制，單片機用于接收控制命 令，并將控制命令轉(zhuǎn)化為控制信號發(fā)送給電機，同時根據(jù)裝置的初始位置和兩個步進(jìn)電機 轉(zhuǎn)過的角度計算出旋轉(zhuǎn)機械裝置的當(dāng)前位置，并將旋轉(zhuǎn)機械裝置10的當(dāng)前位置狀態(tài)反饋給 數(shù)據(jù)處理單元12;所述旋轉(zhuǎn)機械裝置10整體在第一步進(jìn)電機8的帶動下面向護(hù)欄前方18做 水平180°的周期往返運動，同時毫米波雷達(dá)1在第二步進(jìn)電機9的帶動下面向護(hù)欄前方20做 豎直180°的周期往返運動；
[0034]如圖5所示，數(shù)據(jù)處理單元12包括數(shù)據(jù)采集子單元13、延時修正子單元14和坐標(biāo)輸 出子單元15,數(shù)據(jù)采集子單元13接收毫米波雷達(dá)1測量得到的其與目標(biāo)的距離值P，同時接 收單片機發(fā)送的垂直旋轉(zhuǎn)角α和水平旋轉(zhuǎn)角β，以及毫米波雷達(dá)1自身的掃描角Θ，從而獲得 完整的毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)和掃描平面的位置;如圖5所示，設(shè)毫米波雷達(dá)1測得的某一目標(biāo)17 的讀數(shù)為&，^0)，并定義：當(dāng)毫米波雷達(dá)1處于水平位置時< 1 = 〇°，當(dāng)毫米波雷達(dá)1處于水 平位置上方時α值為正，毫米波雷達(dá)1處于水平位置下方時α值為負(fù)；當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)軸4與斑馬 線智能護(hù)欄正前方方向垂直時β = 〇°，當(dāng)毫米波雷達(dá)1位于β = 〇°的右側(cè)時β為正值，當(dāng)毫米 波雷達(dá)1位于β=0°的左側(cè)時β為負(fù)值；當(dāng)毫米波雷達(dá)1的自身掃描方向與毫米