一种激光雷达的红绿灯系统技术方案

本发明专利技术公开了一种激光雷达的红绿灯系统，包括云服务器、红绿灯及红绿灯控制器，其特征在于，系统还包括激光雷达模块、中央处理单元及后台终端，激光雷达模块包括发射单元、接收单元、图像处理单元和第一微控制器，发射单元和接收单元分别与第一微控制器连接；红绿灯灯控制器设置在红绿灯灯柱内，包括第二微控制器及计时器，计时器与第二微控制器连接；系统还包括FPGA，第一微控制器、图像处理单元、第二微控制器及中央处理单元分别通过FPGA连接；中央处理单元上设置有zigbee终端节点模块，后台终端上设置有zigbee协调器模块及RJ‑45模块，后台终端通过zigbe协调器模块创建、启动zigbee网络，与中央处理单元进行数据传输，通过RJ‑45模块与云服务器通信连接。

A laser light system for lidar

The invention discloses a traffic light system of a lidar, which comprises a cloud server, a traffic light and a traffic light controller. The system is characterized in that the system also comprises a lidar module, a central processing unit and a background terminal. The lidar module comprises a transmitting unit, a receiving unit, an image processing unit and a first microcontroller. The transmitting unit and the receiving unit are respectively connected with the first microcontroller; the traffic light controller is arranged in the traffic light column, including the second microcontroller and the timer, and the timer is connected with the second microcontroller; the system also includes the FPGA, the first microcontroller, the image processing unit, the second microcontroller and the central processing unit. Do not connect through the FPGA; the central processing unit is equipped with ZigBee terminal node module, the background terminal is equipped with ZigBee coordinator module and RJ_45 module, the background terminal through the zigbe coordinator module to create and start the ZigBee network, and the central processing unit for data transmission, through the RJ_45 module and cloud server communication connection .

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达的红绿灯系统
本专利技术涉及交通灯控制
，尤其涉及一种激光雷达的红绿灯系统。
技术介绍
面对当今科技现代化的时代，随着生活水平的不断提高，人们对日常出行便捷度的要求也越来越高，进而对现代科技创新的关注度与日俱增。目前几乎国内所有的十字路口、交叉路口、人行道旁、高速公路出入口等诸多交通道口都安装了交通灯指示装置，这些装置方便了人们安全有序出行，但近年来私家车数量急剧增加，各大城市交通压力也变得非常大，目前的交通系统面临着巨大的交通压力，缓减交通成了各大城市交通系统面临的一大难题。目前的交通灯系统还是固定设置亮灯策略的模式，不能根据各路段的车流量智能改变亮灯策略，缓减交通。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种可根据车流量智能改变亮灯策略的红绿灯系统，采用激光雷达扫描并进行3D成像、特征提取、车流量分析，通过云服务器分配亮灯策略，缓减交通压力。具体的，一种激光雷达的红绿灯系统，包括云服务器、红绿灯及红绿灯控制器，所述系统还包括激光雷达模块、中央处理单元及后台终端，所述激光雷达模块包括发射单元、接收单元、图像处理单元和第一微控制器，所述发射单元和接收单元分别与所述第一微控制器连接；所述红绿灯灯控制器设置在所述红绿灯灯柱内，包括第二微控制器及计时器，所述计时器与所述第二微控制器连接；所述系统还包括FPGA，所述第一微控制器、图像处理单元、第二微控制器及中央处理单元分别通过FPGA连接；所述中央处理单元上设置有zigbee终端节点模块，所述后台终端上设置有zigbee协调器模块及RJ-45模块，所述后台终端通过zigbe协调器模块创建、启动zigbee网络，与所述中央处理单元进行数据传输，通过RJ-45模块与所述云服务器通信连接。进一步的，所述发射单元为一字线激光器，所述接收单元为高清摄像头，所述第一微控制器为AVR单片机。进一步的，所述一字线激光器内包括红外滤光片，用于滤除干扰光。进一步的，所述激光雷达模块还包括电动云台，所述电动云台的控制端与所述第一微控制器通过RS232串口线连接。进一步的，所述电动云台设置在所述交通灯顶端，至少设置一个，所述发射单元及接收单元均设置在所述电动云台上。进一步的，所述第一微控制器、第二微控制器、图像处理单元及中央处理单元通过SPI总线与FPGA连接。进一步的，FPGA上还设置有特征提取单元、数据分析单元及存储单元，所述特征提取单元用于提取车辆特征，所述数据分析单元用于根据车辆特征进行车流量分析计算，所述存储单元用于存储历史车流量数据。进一步的，所述后台终端可以为PC或工业主机。本专利技术的有益效果在于：采用激光雷达对监控路口扫描并进行3D成像、特征提取、车流量分析，判断当前路口的交通压力情况，通过zigbee网络将得到的数据发送至云服务器，云服务器根据当前时间段接收到的各监控点数据计算、分配亮灯策略并发送至对应监控点的红绿灯，通过改变红绿灯的亮灯策略，缓减交通压力。附图说明图1是本专利技术的一种激光雷达的红绿灯系统的系统示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，一种激光雷达的红绿灯系统，包括云服务器、红绿灯及红绿灯控制器，所述系统还包括激光雷达模块、中央处理单元及后台终端，所述激光雷达模块包括发射单元、接收单元、图像处理单元和第一微控制器，所述发射单元和接收单元分别与所述第一微控制器连接；所述红绿灯灯控制器设置在所述红绿灯灯柱内，包括第二微控制器及计时器，所述计时器与所述第二微控制器连接；所述系统还包括FPGA，所述第一微控制器、图像处理单元、第二微控制器及中央处理单元分别通过FPGA连接；所述中央处理单元上设置有zigbee终端节点模块，所述后台终端上设置有zigbee协调器模块及RJ-45模块，所述后台终端通过zigbe协调器模块创建、启动zigbee网络，与所述中央处理单元进行数据传输，通过RJ-45模块与所述云服务器通信连接，系统还包括多个zigbee路由器节点，采用网状拓扑结构进行zigbee网络的组建。进一步的，所述发射单元为一字线激光器，所述接收单元为高清摄像头，所述第一微控制器为AVR单片机，具体为Atmega88，通过预置的软件系统可控制开启/关闭激光器，设置扫描路径、控制云台转动角度；AVR单片机控制云台的转动，一字线激光器由云台根据扫描路径带动，发射一系列扫描光束，摄像头获取被扫描目标返回的二维回波信号，摄像头成像部分获得被扫描目标的二维分布信息，AVR单片机通过激光三角测距算法算法计算一字线激光器与被测目标的距离，并将得到的数据与目标二维信息结合构成三维激光成像信息，并将得到的信息发送至图像处理单元，图像处理单元进行数据处理并绘制三维图像，通过无线网络将数据发送至服务器，通过FPGA搭建系统，利用FPGA的多线程并行处理能力，有效提高了图像处理、分析的速度，缓减了单片机的压力，通过本系统完成单片AVR编程、硬件搭建、成像控制与图像处理系统和扫描装置的控制，并能准确实现各项指标及功能，在保证较好的实现3D成像的前提下，与同类激光雷达相比，较大幅度的降低了系统成本。。进一步的，所述一字线激光器内包括红外滤光片，用于滤除干扰光。进一步的，所述激光雷达模块还包括电动云台，所述电动云台的控制端与所述第一微控制器通过RS232串口线连接。进一步的，所述电动云台设置在所述交通灯顶端，至少设置一个，所述发射单元及接收单元均设置在所述电动云台上。进一步的，所述第一微控制器、第二微控制器、图像处理单元及中央处理单元通过SPI总线与FPGA连接。进一步的，FPGA上还设置有特征提取单元、数据分析单元及存储单元，所述特征提取单元用于提取车辆特征，所述数据分析单元用于根据车辆特征进行车流量分析计算，所述存储单元用于存储历史车流量数据。进一步的，所述后台终端可以为PC或工业主机。本实施例的具体工作流程为：将激光雷达设置在红绿灯顶部，可根据路口情况至少设置一个，路口情况复杂的情况下，可针对每个路口设置一个，通过激光雷达进行图像采集，3D成像原理为将激光测距仪安装在一个旋转平台上，旋转扫描一周，就变成了2D激光雷达，而如果使用一个2D激光雷达扫描，同时将雷达平台进行旋转，只要获取每个点位相位差信息，就可以获取出目标的三维信息，AVR单片机通过单点激光三角测距算法求出了平行平面上激光光斑任意点的坐标后，对于3D空间任意激光投影点，先构造出该点所在的一个平行平面，然后通过线状激光三角测距算法计算各激光投影点的三维坐标，并将求得的三维坐标数据通过SPI总线发送至图像处理单元，图像处理单元可以为DSP，特征提取单元提取图像特征信息，数据分析单元通过特征信息进行车流量计算并判断当前交通拥堵状况，存储单元用于存储交通拥堵历史数据，计算完成后，中央处理单元通过zigbee网络将当前交通状况发送至后台终端，后台终端通过光纤将获取到的数据发送至云服务器，云服务器根据接收到的各监控点的数据进行计算亮灯策略并将亮灯策略反馈至后台终端，后台终端根据各监控点的IP地址将对应的亮灯策略发送至对应的监控点，通过智能调控亮灯时间缓减交通拥堵情况。本实施例的整个系统基于FPGA搭建，利用FPGA（Field－Pro本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光雷达的红绿灯系统，包括云服务器、红绿灯及红绿灯控制器，其特征在于，所述系统还包括激光雷达模块、中央处理单元及后台终端，所述激光雷达模块包括发射单元、接收单元、图像处理单元和第一微控制器，所述发射单元和接收单元分别与所述第一微控制器连接；所述红绿灯灯控制器设置在所述红绿灯灯柱内，包括第二微控制器及计时器，所述计时器与所述第二微控制器连接；所述系统还包括FPGA，所述第一微控制器、图像处理单元、第二微控制器及中央处理单元分别通过FPGA连接；所述中央处理单元上设置有zigbee终端节点模块，所述后台终端上设置有zigbee协调器模块及RJ‑45模块，所述后台终端通过zigbe协调器模块创建、启动zigbee网络，与所述中央处理单元进行数据传输，通过RJ‑45模块与所述云服务器通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种激光雷达的红绿灯系统，包括云服务器、红绿灯及红绿灯控制器，其特征在于，所述系统还包括激光雷达模块、中央处理单元及后台终端，所述激光雷达模块包括发射单元、接收单元、图像处理单元和第一微控制器，所述发射单元和接收单元分别与所述第一微控制器连接；所述红绿灯灯控制器设置在所述红绿灯灯柱内，包括第二微控制器及计时器，所述计时器与所述第二微控制器连接；所述系统还包括FPGA，所述第一微控制器、图像处理单元、第二微控制器及中央处理单元分别通过FPGA连接；所述中央处理单元上设置有zigbee终端节点模块，所述后台终端上设置有zigbee协调器模块及RJ-45模块，所述后台终端通过zigbe协调器模块创建、启动zigbee网络，与所述中央处理单元进行数据传输，通过RJ-45模块与所述云服务器通信连接。2.根据权利要求1所述的一种激光雷达的红绿灯系统，其特征在于，所述发射单元为一字线激光器，所述接收单元为高清摄像头，所述第一微控制器为AVR单片机。3.根据权利要求2所述的一种激...

【专利技术属性】
技术研发人员：付宁，谢周言，
申请(专利权)人：成都蓉创智谷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51