一種具有識(shí)別功能的斑馬線智能護(hù)欄制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種具有識(shí)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(jī)械裝置、控制單元和數(shù)據(jù)處理單元；旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置包括第一旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)盤(pán)和第二旋轉(zhuǎn)軸。本斑馬線智能護(hù)欄結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，能實(shí)現(xiàn)前方無(wú)死角掃描覆蓋，且具有控制精確、定位精確度高、實(shí)時(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及道路護(hù)欄領(lǐng)域，具體涉及一種具有識(shí)別功能的斑馬線智能護(hù)欄。
技術(shù)介紹
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(jī)動(dòng)車以及行走的行人越來(lái)越多，對(duì)交通秩序提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。智能環(huán)境感知系統(tǒng)的主要功能是通過(guò)傳感器獲取周邊環(huán)境信息，對(duì)周圍物體進(jìn)行識(shí)別與跟蹤(其中包括動(dòng)態(tài)及靜態(tài)障礙物)等。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(shì)。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(jì)算精度不高、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種具有識(shí)別功能的斑馬線智能護(hù)欄。本專利技術(shù)的目的采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種具有識(shí)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(jī)械裝置、控制單元和數(shù)據(jù)處理單元；旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置包括第一旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)盤(pán)和第二旋轉(zhuǎn)軸，第一旋轉(zhuǎn)軸豎直布置且與旋轉(zhuǎn)盤(pán)的中心固接，所述第一旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；由第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(guò)2個(gè)豎直布置的支撐軸固接在旋轉(zhuǎn)盤(pán)上；所述第二旋轉(zhuǎn)軸的中點(diǎn)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(pán)所在平面，且掃描范圍角為±30°；所述旋轉(zhuǎn)盤(pán)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(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)均通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制，單片機(jī)用于接收控制命令，并將控制命令轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)發(fā)送給電機(jī)，同時(shí)根據(jù)裝置的初始位置和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度計(jì)算出旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置的當(dāng)前位置，并將旋轉(zhuǎn)機(jī)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(jī)械裝置整體在第一步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下面向護(hù)欄前方做水平180°的周期往返運(yùn)動(dòng)，同時(shí)毫米波雷達(dá)在第二步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下面向護(hù)欄前方做豎直180°的周期往返運(yùn)動(dòng)；數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)采集子單元、延時(shí)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(cè)量得到的其與目標(biāo)的距離值ρ，同時(shí)接收單片機(jī)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(duì)某一目標(biāo)的讀數(shù)為(ρ，α，β，θ)，并定義：當(dāng)雷達(dá)處于水平位置時(shí)α＝0°，當(dāng)雷達(dá)處于水平位置上方時(shí)α值為正，雷達(dá)處于水平位置下方時(shí)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(shí)β＝0°，當(dāng)雷達(dá)位于β＝0°的右側(cè)時(shí)β為正值，當(dāng)雷達(dá)位于β＝0°的左側(cè)時(shí)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(shí)θ＝0°，當(dāng)自身掃描方向位于θ＝0°的上方時(shí)θ為正值，當(dāng)自身掃描方向位于θ＝0°的下方時(shí)θ為負(fù)值；優(yōu)選地，延時(shí)修正子單元包括距離測(cè)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(cè)量修正模塊，用于對(duì)距離值ρ的測(cè)量值進(jìn)行針對(duì)雷達(dá)檢測(cè)波往返過(guò)程中延時(shí)效應(yīng)的修正，其輸出的修正因子為：當(dāng)|α1+θ1|＞|α2+θ2|且|β1|＞|β2|時(shí)，上式取正號(hào)，否則取負(fù)號(hào)；垂直旋轉(zhuǎn)修正模塊，用于對(duì)垂直旋轉(zhuǎn)角α進(jìn)行針對(duì)雷達(dá)檢測(cè)波往返過(guò)程中延時(shí)效應(yīng)的修正，其輸出的修正因子當(dāng)|α1|＞|α2|時(shí)，上式取正號(hào)，否則取負(fù)號(hào)；水平旋轉(zhuǎn)修正模塊，用于對(duì)水平旋轉(zhuǎn)角β進(jìn)行針對(duì)雷達(dá)檢測(cè)波往返過(guò)程中延時(shí)效應(yīng)的修正，其輸出的修正因子當(dāng)|β1|＞|β2|時(shí)，上式取正號(hào)，否則取負(fù)號(hào)；其中m為毫米波雷達(dá)的最大可探測(cè)距離，且ρ≤m；用于反應(yīng)檢測(cè)目標(biāo)和毫米波雷達(dá)之間距離對(duì)延時(shí)效應(yīng)的影響，目標(biāo)越靠近雷達(dá)則延時(shí)越小，反之延時(shí)越大；t1為對(duì)該目標(biāo)雷達(dá)檢測(cè)波發(fā)出的時(shí)間，t2為雷達(dá)檢測(cè)波返回的時(shí)間；|t1-t2|代表了雷達(dá)檢測(cè)波往返于目標(biāo)和雷達(dá)之間所需的時(shí)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；α1為t1時(shí)的α值，α2為t2時(shí)的α值；β1為t1時(shí)的β值，β2為t2時(shí)的β值；θ1為t1時(shí)的θ值，θ2為t2時(shí)的θ值；T1＝2s，T2＝2.4s，毫米波雷達(dá)的采樣間隔為2°/s；坐標(biāo)輸出子單元：經(jīng)延時(shí)修正子單元修正后輸出的目標(biāo)空間坐標(biāo)為：(x,y,z)=x=λρ×ρ×cos(λα×(α‾+θ‾))cos(λβ×β‾)y=λρ×ρ×cos(λα×(α‾+θ‾))sin(λβ×β‾)z=λρ×ρsin(λα×(α‾+θ‾))]]>其中，α‾=α1+α22,β‾=β1+β22,θ‾=θ1+θ22.]]>數(shù)據(jù)處理單元還包括目標(biāo)RCS起伏特性測(cè)量子單元，用于對(duì)目標(biāo)的RCS序列變異系數(shù)進(jìn)行測(cè)量：對(duì)于處在光學(xué)區(qū)域的復(fù)雜目標(biāo)，假設(shè)由N個(gè)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)：σ(α+θ)=|Σi=1Nσiexp(-4πλRicos(α+θ))|2]]>其中，σi表示第i個(gè)散射中心RCS，α+θ表示目標(biāo)相對(duì)毫米波雷達(dá)的方位角，Ri表示第i個(gè)散射中心相對(duì)雷達(dá)中心距離；λ為人為設(shè)定的參數(shù)；則RCS序列變異系數(shù)表示為：其中σ(k)表示第k次探測(cè)目標(biāo)的RCS值，RCS序列均值σ‾=1NΣk=1Nσ(k).]]>本斑馬線智能護(hù)欄的有益效果為：設(shè)計(jì)了新的毫米波雷達(dá)三維環(huán)境感知系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)護(hù)欄前方水平180°和豎直方向180°的無(wú)死角掃描覆蓋，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)耐用，抗干擾能力強(qiáng)；利用步進(jìn)式電動(dòng)機(jī)配合其它部件實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制功能，控制方便精確；針對(duì)新式旋轉(zhuǎn)雷達(dá)系統(tǒng)的特點(diǎn)以及延時(shí)效應(yīng)設(shè)計(jì)了距離測(cè)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(shí)時(shí)性更本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有識(shí)別功能的斑馬線智能護(hù)欄，其特征是，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(jī)械裝置、控制單元和數(shù)據(jù)處理單元；旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置包括第一旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)盤(pán)和第二旋轉(zhuǎn)軸，第一旋轉(zhuǎn)軸豎直布置且與旋轉(zhuǎn)盤(pán)的中心固接，所述第一旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第一步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；由第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(guò)2個(gè)豎直布置的支撐軸固接在旋轉(zhuǎn)盤(pán)上；所述第二旋轉(zhuǎn)軸的中點(diǎn)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(pán)所在平面，且掃描范圍角為±30°；所述旋轉(zhuǎn)盤(pán)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(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)均通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制，單片機(jī)用于接收控制命令，并將控制命令轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)發(fā)送給電機(jī)，同時(shí)根據(jù)裝置的初始位置和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度計(jì)算出旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置的當(dāng)前位置，并將旋轉(zhuǎn)機(jī)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(jī)械裝置整體在第一步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下面向護(hù)欄前方做水平180°的周期往返運(yùn)動(dòng)，同時(shí)毫米波雷達(dá)在第二步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下面向護(hù)欄前方做豎直180°的周期往返運(yùn)動(dòng)；數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)采集子單元、延時(shí)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(cè)量得到的其與目標(biāo)的距離值ρ，同時(shí)接收單片機(jī)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(duì)某一目標(biāo)的讀數(shù)為(ρ，α，β，θ)，并定義：當(dāng)雷達(dá)處于水平位置時(shí)α＝0°，當(dāng)雷達(dá)處于水平位置上方時(shí)α值為正，雷達(dá)處于水平位置下方時(shí)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(shí)β＝0°，當(dāng)雷達(dá)位于β＝0°的右側(cè)時(shí)β為正值，當(dāng)雷達(dá)位于β＝0°的左側(cè)時(shí)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(shí)θ＝0°，當(dāng)自身掃描方向位于θ＝0°的上方時(shí)θ為正值，當(dāng)自身掃描方向位于θ＝0°的下方時(shí)θ為負(fù)值。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有識(shí)別功能的斑馬線智能護(hù)欄，其特征是，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(jī)械裝置、控制單元和數(shù)據(jù)處理單元；旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置包括第一旋轉(zhuǎn)軸、旋轉(zhuǎn)盤(pán)和第
二旋轉(zhuǎn)軸，第一旋轉(zhuǎn)軸豎直布置且與旋轉(zhuǎn)盤(pán)的中心固接，所述第一旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第一步進(jìn)電機(jī)
驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；由第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(guò)2
個(gè)豎直布置的支撐軸固接在旋轉(zhuǎn)盤(pán)上；所述第二旋轉(zhuǎn)軸的中點(diǎn)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(pán)所在平面，且掃描范圍角為±30°；所述旋轉(zhuǎn)盤(pán)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(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)均通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制，單片
機(jī)用于接收控制命令，并將控制命令轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)發(fā)送給電機(jī)，同時(shí)根據(jù)裝置的初始位置
和兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度計(jì)算出旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置的當(dāng)前位置，并將旋轉(zhuǎn)機(jī)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(jī)械裝置整體在第一步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下面向護(hù)欄前方做
水平180°的周期往返運(yùn)動(dòng)，同時(shí)毫米波雷達(dá)在第二步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下面向護(hù)欄前方做豎直
180°的周期往返運(yùn)動(dòng)；
數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)采集子單元、延時(shí)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(cè)量得到的其與目標(biāo)的距離值ρ，同時(shí)接收單片機(jī)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(duì)某一目標(biāo)的讀數(shù)為(ρ，α，
β，θ)，并定義：當(dāng)雷達(dá)處于水平位置時(shí)α＝0°，當(dāng)雷達(dá)處于水平位置上方時(shí)α值為正，雷
達(dá)處于水平位置下方時(shí)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(shí)β＝0°，
當(dāng)雷達(dá)位于β＝0°的右側(cè)時(shí)β為正值，當(dāng)雷達(dá)位于β＝0°的左側(cè)時(shí)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(shí)θ＝0°，當(dāng)自身掃描方向位于θ＝0°的上方時(shí)
θ為正值，當(dāng)自身掃描方向位于θ＝0°的下方時(shí)θ為負(fù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有識(shí)別功能的斑馬線智能護(hù)欄，其特征是，延時(shí)修正子
單元包括距離測(cè)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(cè)量修正模塊，
用于對(duì)距離值ρ的測(cè)量值進(jìn)行針對(duì)雷達(dá)檢測(cè)波往返過(guò)程中延時(shí)效應(yīng)的修正，其輸出的修正因
子為：
當(dāng)|α1+θ1|＞|α2+θ2|且|β1|＞|β2|時(shí)，上式取正號(hào)，否則取負(fù)號(hào)；
垂直旋轉(zhuǎn)修正模塊，用于對(duì)垂直旋轉(zhuǎn)角α進(jìn)行針對(duì)雷達(dá)檢測(cè)波往返過(guò)程中延時(shí)效應(yīng)的修
正，其輸出的修正因子當(dāng)|α1|...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韋醒妃，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：韋醒妃，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：浙江;33