一種基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)裝置及方法，該裝置包括自行車檢測(cè)桿、車載激光掃描檢測(cè)單元、車載GPS定位單元及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；自行車檢測(cè)桿安裝在自行車上，車載激光掃描檢測(cè)單元和車載GPS定位單元一起安裝在機(jī)動(dòng)車車頂。方法步驟為：安裝檢測(cè)桿的自行車群開始騎行和移動(dòng)，安裝車載激光掃描儀和GPS定位單元及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的機(jī)動(dòng)車車輛在自行車群附近勻速行駛，得到檢測(cè)數(shù)據(jù)；通過將激光掃描檢測(cè)數(shù)據(jù)與GPS定位數(shù)據(jù)融合，由處理系統(tǒng)對(duì)自行車群多個(gè)自行車進(jìn)行檢測(cè)和定位。本發(fā)明具有成本低、安裝簡(jiǎn)易、便攜性佳、易于標(biāo)定和精確度高等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通檢測(cè)與定位裝置【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自行車動(dòng)態(tài)微觀數(shù)據(jù)采集是進(jìn)行交通行為分析、建模、交通管理、規(guī)劃的基礎(chǔ)性工作。自行車動(dòng)態(tài)微觀數(shù)據(jù)主要包括:軌跡、速度、加速度等，自行車檢測(cè)和定位技術(shù)是獲取自行車動(dòng)態(tài)微觀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)自行車檢測(cè)和定位主要采用:
[0003]1、視頻檢測(cè)法
[0004]利用視頻檢測(cè)和圖像處理技術(shù)的設(shè)備對(duì)自行車進(jìn)行檢測(cè)和定位，優(yōu)點(diǎn)是易于安裝，精度較高；缺點(diǎn)是設(shè)備成本高且圖像處理技術(shù)軟件開發(fā)難度大。另外，視頻檢測(cè)器很難克服在陰影干擾、雨霧等惡劣天氣的情況下對(duì)自行車進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)和定位的問題。
[0005]2、紅外檢測(cè)法
[0006]利用紅外檢測(cè)設(shè)備對(duì)自行車進(jìn)行檢測(cè)，優(yōu)點(diǎn)是易于安裝，成本較低，不受惡劣天氣的影響；缺點(diǎn)是定位精度低，采集數(shù)據(jù)無法進(jìn)一步推算自行車的軌跡、速度、加速度等動(dòng)態(tài)微觀數(shù)據(jù)，只能用于自行車檢測(cè)和流量檢測(cè)方面。
[0007]3、線圈檢測(cè)法
[0008]線圈檢測(cè)器只能提供流量方面的數(shù)據(jù)，無法對(duì)自行車進(jìn)行精確定位，也無法獲得自行車動(dòng)態(tài)微觀數(shù)據(jù)。
[0009]4、多端口壓強(qiáng)檢測(cè)法
[0010]利用安裝有多端口壓強(qiáng)檢測(cè)裝置的底毯對(duì)自行車進(jìn)行檢測(cè)，優(yōu)點(diǎn)在于抗干擾能力強(qiáng)，能比較好的克服了惡劣天氣的影響，檢測(cè)精度較高；缺點(diǎn)是由于受底毯的大小限制(一般是5?10m)，只能獲得很小范圍內(nèi)自行車的定位數(shù)據(jù)和流量數(shù)據(jù)，無法進(jìn)一步推算長(zhǎng)時(shí)間自行車的軌跡、速度、加速度等動(dòng)態(tài)微觀數(shù)據(jù)，只能用于自行車檢測(cè)和流量檢測(cè)方面。
[0011]5、視頻&壓強(qiáng)檢測(cè)法
[0012]實(shí)用新型專利N0.ZL201220317852.X公開了一種自行車檢測(cè)與定位裝置，包括底毯、多端口壓強(qiáng)檢測(cè)器；多端口壓強(qiáng)檢測(cè)器包括密封氣壓管、壓強(qiáng)傳感探頭、微處理器、電源與信號(hào)電纜。本實(shí)用新型氣壓管形成規(guī)則網(wǎng)格并安裝在底毯上，該氣壓管相對(duì)位置固定，壓強(qiáng)檢測(cè)器抗干擾能力強(qiáng)，很好地克服了惡劣天氣的影響，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)精度更高、可靠性較好，但該裝置只能在某個(gè)固定地方安裝，無法對(duì)自行車群進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)精確定位。
[0013]發(fā)明專利N0.201210228890.2利用高清攝像系統(tǒng)和多端口壓強(qiáng)檢測(cè)裝置同時(shí)對(duì)自行車進(jìn)行檢測(cè)，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理已達(dá)到對(duì)自行車的定位，此方法的優(yōu)點(diǎn)在于融合了視頻檢測(cè)法和多端口壓強(qiáng)檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)，具有配置靈活、安裝簡(jiǎn)易、便攜性佳、易于標(biāo)定和精確度高的優(yōu)點(diǎn)，但是其仍然無法對(duì)自行車群進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的自行車的軌跡、速度、加速度等動(dòng)態(tài)微觀數(shù)據(jù)進(jìn)行推算。
[0014]因此，目前只有視頻檢測(cè)可對(duì)自行車進(jìn)行較精確的檢測(cè)和定位，但視頻檢測(cè)的設(shè)備成本高且圖像處理技術(shù)軟件開發(fā)難度大。此外，視頻檢測(cè)法很難克服在陰影干擾、雨霧等惡劣天氣的問題，雖然還有結(jié)合了視頻檢測(cè)法和多端口壓強(qiáng)檢測(cè)法的方式，但是仍然沒法對(duì)自行車長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)微觀參數(shù)進(jìn)行推算分析，更無法對(duì)自行車群的交通特性進(jìn)行分析，適用范圍十分有限。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0015]本發(fā)明的發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有自行車檢測(cè)的技術(shù)不足，提供一種基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)裝置。
[0016]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)方法。
[0017]為了達(dá)到上述第一目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0018]一種基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)裝置，包括自行車檢測(cè)桿、車載激光掃描檢測(cè)單元、車載GPS定位單元及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；自行車檢測(cè)桿安裝在自行車上，車載激光掃描檢測(cè)單元和車載GPS定位單元一起安裝在機(jī)動(dòng)車車頂；當(dāng)該裝置開始檢測(cè)時(shí)，安裝車載激光掃描檢測(cè)單元、車載GPS定位單元及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的機(jī)動(dòng)車在自行車群附近停止或勻速行駛，得到檢測(cè)數(shù)據(jù)；通過將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的激光掃描檢測(cè)數(shù)據(jù)與GPS定位數(shù)據(jù)融合，由處理系統(tǒng)對(duì)自行車群多個(gè)自行車進(jìn)行檢測(cè)和定位。
[0019]優(yōu)選的，所述自行車檢測(cè)桿安裝在實(shí)驗(yàn)自行車上，接收來自實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車上激光掃描檢測(cè)單元發(fā)出的激光掃描檢測(cè)信號(hào)，并將激光掃描檢測(cè)信號(hào)反射出去；
[0020]所述的車載激光掃描單元安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車車頂，通過不斷發(fā)射激光信號(hào)和接收自行車檢測(cè)桿反射的信號(hào)以獲得自行車空間位置數(shù)據(jù)；
[0021]所述的車載GPS定位單元安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車車頂，得到實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車GPS空間位置數(shù)據(jù)；
[0022]所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車內(nèi)部，通過電纜與車載GPS定位單元、激光掃描裝置反射信號(hào)接收裝置相連接，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車和自行車的空間位置數(shù)據(jù)及激光掃描檢測(cè)周期編號(hào)；通過車載GPS定位單元的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置數(shù)據(jù)和自行車群的空間位置數(shù)據(jù)融合處理以得到自行車群各自行車實(shí)時(shí)空間位置及行駛軌跡數(shù)據(jù)。
[0023]優(yōu)選的，自行車檢測(cè)桿上的激光掃描檢測(cè)點(diǎn)距離地面高度在1.5m?1.Sm之間。
[0024]為了達(dá)到上述第二目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0025]一種基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)方法，包括下述步驟:
[0026]I)檢測(cè)裝置安裝:包括安裝在自行車上的檢測(cè)桿、安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車上的激光掃描檢測(cè)單元、車載GPS定位單元及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；
[0027]2)系統(tǒng)時(shí)間校準(zhǔn):對(duì)安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車車頂?shù)募す鈷呙铏z測(cè)單元和GPS單元的系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，保證二者系統(tǒng)時(shí)間完全同步；
[0028]3)樣本信息采集:首先要求實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車盡量勻速行駛；再者，以0.02s到0.1s為一個(gè)激光掃描檢測(cè)周期，以實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車為圓心，在設(shè)定半徑值的空間檢測(cè)范圍內(nèi)，采集自行車群各個(gè)體樣本的空間位置坐標(biāo)、激光掃描檢測(cè)周期編號(hào)；同時(shí)以Is/次或者5s/次的頻率實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車的GPS坐標(biāo)和GPS數(shù)據(jù)采集周期編號(hào)；
[0029]4)檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ):使用實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車車載存儲(chǔ)單元以激光掃描檢測(cè)周期為存儲(chǔ)文件單位對(duì)自行車群各個(gè)體的空間位置坐標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)，以GPS數(shù)據(jù)采集周期為存儲(chǔ)文件單位對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)；
[0030]5)系統(tǒng)坐標(biāo)參數(shù)標(biāo)定:以GPS空間坐標(biāo)系為絕對(duì)坐標(biāo)系標(biāo)定實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車各GPS數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的空間位置坐標(biāo)，再對(duì)GPS數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的GPS空間位置坐標(biāo)采用線性差分計(jì)算法則計(jì)算出每個(gè)激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置坐標(biāo)，分別以此空間位置坐標(biāo)為原點(diǎn)建立相對(duì)坐標(biāo)系計(jì)算各激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)采集到的自行車群各個(gè)體空間位置坐標(biāo)；
[0031]6)自行車定位:采用人工或者簡(jiǎn)單智能算法識(shí)別自行車各個(gè)體樣本的行駛軌跡以完成自行車定位工作，可以得到自行車的定位數(shù)據(jù)以及行駛軌跡、速度、加速度以及自行車群的交通流特性等參數(shù)。
[0032]優(yōu)選的，步驟(3)中所述樣本信息參數(shù)各激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)的自行車群相對(duì)空間位置坐標(biāo)、激光掃描檢測(cè)周期編號(hào)及各GPS數(shù)據(jù)采集周期的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車GPS坐標(biāo)和GPS數(shù)據(jù)采集周期編號(hào)。
[0033]優(yōu)選的，步驟(5)中所述系統(tǒng)坐標(biāo)參數(shù)標(biāo)定包括采用GPS定位數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)絕對(duì)坐標(biāo)系，并經(jīng)過線性差分算法獲得每個(gè)激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車GPS坐標(biāo)，再以此作為為原點(diǎn)對(duì)自行車群各個(gè)體樣本的空間位置坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定。
[0034]優(yōu)選的，使用人工或者相應(yīng)的簡(jiǎn)單智能算法對(duì)各自行車個(gè)體樣本行駛軌跡進(jìn)行識(shí)另IJ，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行其他的信息參數(shù)分析。
[0035]優(yōu)選的，所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括下述步驟:
[0036](11)系統(tǒng)時(shí)間校準(zhǔn):對(duì)激光掃描檢測(cè)單元和GPS檢測(cè)單元的系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，保證它們達(dá)到完全同步；
[0037](12) GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入:將實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車的GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中；
[0038](13)建立絕對(duì)坐標(biāo)系:對(duì)各GPS數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的試驗(yàn)機(jī)動(dòng)車的GPS空間位置坐標(biāo)采用線性差分算法計(jì)算出每個(gè)激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置坐標(biāo)，建立絕對(duì)坐標(biāo)系；
[0039](14)建立相對(duì)坐標(biāo)系:以GPS位置為原點(diǎn)建立各激光掃描檢測(cè)周期的相對(duì)坐標(biāo)系;
[0040](15)自行車群中個(gè)體空間位置數(shù)據(jù)導(dǎo)入:根據(jù)激光掃描檢測(cè)周期順序?qū)⑾鄳?yīng)自行車群個(gè)體樣本數(shù)據(jù)導(dǎo)入，獲得相對(duì)坐標(biāo)，并根據(jù)GPS坐標(biāo)計(jì)算得到絕對(duì)坐標(biāo)；
[0041](16)數(shù)據(jù)分析處理:采用人工或者簡(jiǎn)單智能算法識(shí)別自行車各個(gè)體樣本的行駛軌跡圖，自行車群定位檢測(cè)處理完畢。
[0042]優(yōu)選的，步驟(16)中通過所述人工或者智能算法識(shí)別獲得自行車運(yùn)行軌跡圖、速度、加速度動(dòng)態(tài)微觀數(shù)據(jù)以及自行車流的交通參數(shù)；該交通參數(shù)包括自行車流的地點(diǎn)車速、
流量、密度。
[0043]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0044]1、本發(fā)明采用特制的自行車檢測(cè)與定位裝置，該自行車檢測(cè)與定位裝置定位精確度越高、可根據(jù)需求設(shè)置裝置的構(gòu)成、實(shí)驗(yàn)器材獲得容易、容易攜帶和安裝；因此，本發(fā)明具有成本低、配置靈活、安裝簡(jiǎn)易、便攜性佳、易于標(biāo)定和精確度高等優(yōu)點(diǎn)；
[0045]2、本發(fā)明采用的自行車檢測(cè)桿、車載激光掃描檢測(cè)單元、車載GPS定位單元及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元沒有嚴(yán)格要求，容易獲得，具有穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、鋪設(shè)簡(jiǎn)易、便攜性佳，非常適用于自行車動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集工作，因此本發(fā)明具有很大的實(shí)際推廣價(jià)值。
[0046]3、本發(fā)明采用的自行車群檢測(cè)與定位裝置，安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車頂端激光掃描檢測(cè)裝置，通過周期性的發(fā)射360度檢測(cè)激光覆蓋以實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車為圓心的一塊區(qū)域，并不斷接收來至自行車檢測(cè)桿的反射激光，并通過相應(yīng)導(dǎo)線將自行車桿反射激光信號(hào)存儲(chǔ)在車載存儲(chǔ)單元上，車載GPS定位單元也將每個(gè)GPS數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車的空間位置信息存儲(chǔ)在車載存儲(chǔ)單元上，該檢測(cè)裝置配置完善，抗干擾能力強(qiáng)，可以適應(yīng)任何惡劣天氣下、任何不利道路環(huán)境下的工作，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)精度高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)；此外，該套自行車群定位檢測(cè)裝置可以在任何需要檢測(cè)的路段上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其不僅能夠研究單個(gè)性自行車瞬時(shí)、長(zhǎng)時(shí)間的交通特性，還可以研究自行車群體性的交通特性，比如交通密度等，有助于自行車相互干擾性問題的研究。
[0047]4、本發(fā)明成本低，經(jīng)濟(jì)性好，易于推廣和應(yīng)用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0048]圖1為基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖2為實(shí)施例為圖1中的定位檢測(cè)裝置連接外部計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖3為實(shí)施例定位檢測(cè)裝置機(jī)動(dòng)車端的結(jié)構(gòu)框圖；
[0051]圖4為實(shí)施例的基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)裝置安裝結(jié)構(gòu)框圖；
[0052]圖5為本發(fā)明基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的發(fā)明目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不因此限定于以下實(shí)施例。除非特別說明，本發(fā)明采用的材料和加工方法為本【技術(shù)領(lǐng)域】常規(guī)材料和加工方法。
[0054]實(shí)施例
[0055]如圖1所示，一種自行車群檢測(cè)與定位裝置，包括自行車檢測(cè)桿1、車載激光掃描檢測(cè)單元2、車載GPS定位單元3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元4、第一數(shù)據(jù)傳輸電纜5、第二數(shù)據(jù)傳輸電纜
6、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)輸出接口 7。自行車檢測(cè)桿反射來至激光掃描檢測(cè)單元發(fā)射的激光掃描檢測(cè)信號(hào)，激光掃描檢測(cè)單元接收來至自行車檢測(cè)桿的反射信號(hào)，并將接收到的自行車群各個(gè)體樣本的空間位置坐標(biāo)和激光掃描周期編號(hào)通過第一數(shù)據(jù)傳輸電纜5傳送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元4，車載GPS定位單元與激光掃描檢測(cè)單元同步開始工作，每間隔一定時(shí)間(Is或者5s)，將實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車當(dāng)前空間位置信息及GPS數(shù)據(jù)采集周期編號(hào)通過第二數(shù)據(jù)傳輸電纜6傳送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元4，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元設(shè)有與外部計(jì)算機(jī)連接的數(shù)據(jù)輸出接口 7。
[0056]如圖3所示，自行車群定位檢測(cè)裝置包括激光掃描檢測(cè)單元(包括信號(hào)發(fā)射和接收)、自行車檢測(cè)桿、車載GPS定位單元、車載存儲(chǔ)單元(含與外部計(jì)算機(jī)相連接的RS232接口)。
[0057]該裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車群的檢測(cè)和定位。一般來說，是將該裝置置于地表對(duì)通過整個(gè)非機(jī)動(dòng)車道的自行車進(jìn)行檢測(cè)和定位，以便據(jù)此數(shù)據(jù)計(jì)算出單個(gè)自行車運(yùn)動(dòng)軌跡、速度和加速度以及自行車群運(yùn)動(dòng)的交通特性研究(干擾)。
[0058]其中，自行車檢測(cè)桿I可由鋁、鐵、木頭等材料制成，直徑為3cm左右，只要求可以反射激光掃描信號(hào)。
[0059]車載激光掃描檢測(cè)單元和車載GPS定位單元采用常用車載三維激光掃描儀，其系統(tǒng)傳感器部分集成在一個(gè)可穩(wěn)固連接在普通車頂行李架或定制部件的過渡板上，支架可以分別調(diào)整激光傳感器頭、數(shù)碼相機(jī)、MU與GPS天線的姿態(tài)或位置。高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)足以保證傳感器頭與導(dǎo)航設(shè)備間的相對(duì)姿態(tài)和位置關(guān)系穩(wěn)定不變。
[0060]如圖2所示，將該定位檢測(cè)裝置作為整個(gè)系統(tǒng)來看待，包括機(jī)動(dòng)車端10、自行車端20以及外部計(jì)算機(jī)30，自行車端包括自行車以及自行車檢測(cè)桿；機(jī)動(dòng)車端包括車載激光掃描檢測(cè)單元、GPS定位及存儲(chǔ)單元；外部計(jì)算機(jī)30用于處理外部數(shù)據(jù)。自行車檢測(cè)桿通過對(duì)來至激光掃描檢測(cè)單元的檢測(cè)信號(hào)的反射使得車載激光掃描單元獲得自行車的空間位置坐標(biāo)，車載激光掃描檢測(cè)單元、車載GPS定位單元將自行車空間位置坐標(biāo)、激光掃描周期編號(hào)(系統(tǒng)時(shí)間)以及實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置坐標(biāo)(GPS)、GPS數(shù)據(jù)采集周期編號(hào)傳輸給外部數(shù)據(jù)處理單元，通過外部數(shù)據(jù)處理單元一系列的數(shù)據(jù)處理對(duì)自行車群進(jìn)行定位分析。
[0061]如圖4所示，在該定位檢測(cè)裝置中，激光掃描檢測(cè)單元發(fā)射檢測(cè)信號(hào)，自行車檢測(cè)桿反射檢測(cè)信號(hào)，激光檢測(cè)單元接收來至自行車檢測(cè)桿的反射信號(hào)，并將接收來的反射信號(hào)、激光掃描周期編號(hào)(系統(tǒng)時(shí)間)連同GPS空間位置信息傳輸給車載存儲(chǔ)單元，通過RS232接口電路與外部數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)即計(jì)算機(jī)相連接。
[0062]如圖5所示，本發(fā)明采用的自行車群激光掃描檢測(cè)與定位方法包括如下步驟:
[0063]I)檢測(cè)裝置安裝:包括安裝在自行車上的檢測(cè)桿、安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車上的激光掃描檢測(cè)單元、車載GPS定位單元及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；
[0064]2)系統(tǒng)時(shí)間校準(zhǔn):對(duì)安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車車頂?shù)募す鈷呙铏z測(cè)單元和GPS單元的系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，保證二者系統(tǒng)時(shí)間完全同步；
[0065]3)樣本信息采集:首先要求實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車盡量勻速行駛；再者，以0.02s到0.1s為一個(gè)激光掃描檢測(cè)周期，以實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車圓心的、半徑80m (或者根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整)的空間為檢測(cè)范圍，采集自行車群各個(gè)體樣本的空間位置坐標(biāo)、激光掃描檢測(cè)周期編號(hào)(系統(tǒng)時(shí)間);同時(shí)以Is/次或者5s/次的頻率實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車的GPS坐標(biāo)和GPS數(shù)據(jù)采集周期編號(hào)(系統(tǒng)時(shí)間)。
[0066]4)檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ):使用實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車車載存儲(chǔ)單元以激光掃描檢測(cè)周期為存儲(chǔ)文件單位對(duì)自行車群各個(gè)體的空間位置坐標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)，以GPS數(shù)據(jù)采集周期為存儲(chǔ)文件單位對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)；
[0067]5)系統(tǒng)坐標(biāo)參數(shù)標(biāo)定:以GPS空間坐標(biāo)系為絕對(duì)坐標(biāo)系標(biāo)定實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車各GPS數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的空間位置坐標(biāo)，再對(duì)GPS數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的GPS空間位置坐標(biāo)采用線性差分計(jì)算法則計(jì)算出每個(gè)激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置坐標(biāo)，分別以此空間位置坐標(biāo)為原點(diǎn)建立相對(duì)坐標(biāo)系對(duì)各激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)采集到的自行車群各個(gè)體空間位置坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定；
[0068]6)自行車定位:采用人工或者簡(jiǎn)單智能算法識(shí)別自行車各個(gè)體樣本的行駛軌跡以完成自行車定位工作，可以得到自行車的定位數(shù)據(jù)以及行駛軌跡、速度、加速度以及自行車群的交通流特性等參數(shù)。
[0069]其中，實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置坐標(biāo)和GPS數(shù)據(jù)采集周期編號(hào)由車載GPS定位單元獲得，自行車空間位置坐標(biāo)、激光掃描周期編號(hào)由車載激光掃描檢測(cè)單元獲得。先將實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置信息以GPS數(shù)據(jù)采集周期編號(hào)為區(qū)分在地理信息系統(tǒng)軟件構(gòu)建的絕對(duì)坐標(biāo)系中進(jìn)行標(biāo)定，再對(duì)GPS數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的GPS空間位置坐標(biāo)采用線性差分計(jì)算法則計(jì)算出每個(gè)激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置坐標(biāo)，分別以此空間位置坐標(biāo)為原點(diǎn)建立相對(duì)坐標(biāo)系對(duì)各激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)采集到的自行車群各個(gè)體空間位置坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定
[0070] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)裝置，其特征在于，包括自行車檢測(cè)桿、車載激光掃描檢測(cè)單元、車載GPS定位單元及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；自行車檢測(cè)桿安裝在自行車上，車載激光掃描檢測(cè)單元和車載GPS定位單元一起安裝在機(jī)動(dòng)車車頂；當(dāng)該裝置開始檢測(cè)時(shí)，安裝車載激光掃描檢測(cè)單元、車載GPS定位單元及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的機(jī)動(dòng)車在自行車群附近停止或勻速行駛，得到檢測(cè)數(shù)據(jù)；通過將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中的激光掃描檢測(cè)數(shù)據(jù)與GPS定位數(shù)據(jù)融合，由處理系統(tǒng)對(duì)自行車群多個(gè)自行車進(jìn)行檢測(cè)和定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)裝置，其特征在于，所述自行車檢測(cè)桿安裝在實(shí)驗(yàn)自行車上，接收來自實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車上激光掃描檢測(cè)單元發(fā)出的激光掃描檢測(cè)信號(hào)，并將激光掃描檢測(cè)信號(hào)反射出去； 所述的車載激光掃描單元安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車車頂，通過不斷發(fā)射激光信號(hào)和接收自行車檢測(cè)桿反射的信號(hào)以獲得自行車空間位置數(shù)據(jù)； 所述的車載GPS定位單元安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車車頂，得到實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車GPS空間位置數(shù)據(jù)； 所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車內(nèi)部，通過電纜與車載GPS定位單元、激光掃描裝置反射信號(hào)接收裝置相連接，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車和自行車的空間位置數(shù)據(jù)及激光掃描檢測(cè)周期編號(hào)；通過車載GPS定位單元的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置數(shù)據(jù)和自行車群的空間位置數(shù)據(jù)融合處理以得到自行車群各自行車實(shí)時(shí)空間位置及行駛軌跡數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2 所述的基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)裝置，其特征在于，自行車檢測(cè)桿上的激光掃描檢測(cè)點(diǎn)距離地面高度在1.5m~1.Sm之間。
4.一種基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)方法，其特征在于，包括下述步驟: 1)檢測(cè)裝置安裝:包括安裝在自行車上的檢測(cè)桿、安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車上的激光掃描檢測(cè)單元、車載GPS定位單元及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元； 2)系統(tǒng)時(shí)間校準(zhǔn):對(duì)安裝在實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車車頂?shù)募す鈷呙铏z測(cè)單元和GPS單元的系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，保證二者系統(tǒng)時(shí)間完全同步； 3)樣本信息采集:首先要求實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車盡量勻速行駛；再者，以0.02s到0.1s為一個(gè)激光掃描檢測(cè)周期，以實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車為圓心，在設(shè)定半徑值的空間檢測(cè)范圍內(nèi)，采集自行車群各個(gè)體樣本的空間位置坐標(biāo)、激光掃描檢測(cè)周期編號(hào)；同時(shí)以Is/次或者5s/次的頻率實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車的GPS坐標(biāo)和GPS數(shù)據(jù)采集周期編號(hào)； 4)檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ):使用實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車車載存儲(chǔ)單元以激光掃描檢測(cè)周期為存儲(chǔ)文件單位對(duì)自行車群各個(gè)體的空間位置坐標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)，以GPS數(shù)據(jù)采集周期為存儲(chǔ)文件單位對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)； 5)系統(tǒng)坐標(biāo)參數(shù)標(biāo)定:以GPS空間坐標(biāo)系為絕對(duì)坐標(biāo)系標(biāo)定實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車各GPS數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的空間位置坐標(biāo)，再對(duì)GPS數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的GPS空間位置坐標(biāo)采用線性差分計(jì)算法則計(jì)算出每個(gè)激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置坐標(biāo)，分別以此空間位置坐標(biāo)為原點(diǎn)建立相對(duì)坐標(biāo)系計(jì)算各激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)采集到的自行車群各個(gè)體空間位置坐標(biāo)； 6)自行車定位:采用人工或者簡(jiǎn)單智能算法識(shí)別自行車各個(gè)體樣本的行駛軌跡以完成自行車定位工作，可以得到自行車的定位數(shù)據(jù)以及行駛軌跡、速度、加速度以及自行車群的交通流特性等參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)方法，其特征在于，步驟(3)中所述樣本信息參數(shù)各激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)的自行車群相對(duì)空間位置坐標(biāo)、激光掃描檢測(cè)周期編號(hào)及各GPS數(shù)據(jù)采集周期的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車GPS坐標(biāo)和GPS數(shù)據(jù)采集周期編號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)方法，其特征在于，步驟(5)中所述系統(tǒng)坐標(biāo)參數(shù)標(biāo)定包括采用GPS定位數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)絕對(duì)坐標(biāo)系，并經(jīng)過線性差分算法獲得每個(gè)激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車GPS坐標(biāo)，再以此作為為原點(diǎn)對(duì)自行車群各個(gè)體樣本的空間位置坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)方法，其特征在于，使用人工或者相應(yīng)的簡(jiǎn)單智能算法對(duì)各自行車個(gè)體樣本行駛軌跡進(jìn)行識(shí)別，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行其他的信息參數(shù)分析。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)方法，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括下述步驟: (11)系統(tǒng)時(shí)間校準(zhǔn):對(duì)激光掃描檢測(cè)單元和GPS檢測(cè)單元的系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)，保證它們達(dá)到完全同步； (12)GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入:將實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車的GPS坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中； (13)建立絕對(duì)坐標(biāo)系:對(duì)各GPS 數(shù)據(jù)采集周期內(nèi)的試驗(yàn)機(jī)動(dòng)車的GPS空間位置坐標(biāo)采用線性差分算法計(jì)算出每個(gè)激光掃描檢測(cè)周期內(nèi)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)機(jī)動(dòng)車空間位置坐標(biāo)，建立絕對(duì)坐標(biāo)系； (14)建立相對(duì)坐標(biāo)系:以GPS位置為原點(diǎn)建立各激光掃描檢測(cè)周期的相對(duì)坐標(biāo)系； (15)自行車群中個(gè)體空間位置數(shù)據(jù)導(dǎo)入:根據(jù)激光掃描檢測(cè)周期順序?qū)⑾鄳?yīng)自行車群個(gè)體樣本數(shù)據(jù)導(dǎo)入，獲得相對(duì)坐標(biāo)，并根據(jù)GPS坐標(biāo)計(jì)算得到絕對(duì)坐標(biāo)； (16)數(shù)據(jù)分析處理:采用人工或者簡(jiǎn)單智能算法識(shí)別自行車各個(gè)體樣本的行駛軌跡圖，自行車群定位檢測(cè)處理完畢。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于激光掃描的自行車群定位檢測(cè)方法，其特征在于，步驟(16)中通過所述人工或者智能算法識(shí)別獲得自行車運(yùn)行軌跡圖、速度、加速度動(dòng)態(tài)微觀數(shù)據(jù)以及自行車流的交通參數(shù)；該交通參數(shù)包括自行車流的地點(diǎn)車速、流量、密度。
【文檔編號(hào)】G08G1/04GK103942964SQ201410138521
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】黃玲, 劉敏 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)