一种预防车辆碰撞的预警设备及方法技术

一种预防车辆碰撞的预警设备及方法，由底座，感知套件，预警装置，伸缩杆体及电源模块构成，所述底座中设置有电源控制单元模块，伸缩杆液压泵模块，核心计算板模块以及通信模块，所述电源模块包括蓄电池，通过电源控制单元模块进行供电控制。本发明专利技术通过多传感器融合方法，将车辆危险预警，视频流监控及分析，危险预警功能于一体，有效对场内施工人员进行车辆危险预警及生产安全警告，同时于后台服务器中为负责人员提供施工进度视频流监控服务。

【技术实现步骤摘要】
一种预防车辆碰撞的预警设备及方法
本专利技术涉及交通安全
，具体涉及一种应用于工地场景的预防车辆碰撞的预警设备及方法。
技术介绍
目前，高速公路施工具有周期长，难度大，环境复杂，易受多种因素影响等特点。施工过程中，及时根据施工进度及周边环境的变化进行监控与预警，可以有效提高施工安全管理。目前传统的固定监控系统功能存在局限性，仅具备简单的相机监控功能或者将相机监控数据传输到后台服务器，利用服务器算力进行简单的视频分析功能，不具备实时性的视频分析与施工场外车辆危险预警功能。如申请号为201210141045.1的专利技术专利：智能充电装置、移动监控装置和移动监控系统以及如申请号为201910749373.1的专利技术专利：一种工地监控系统等。这一类的现有技术仅具备普通的视频监控及简单视频分析功能，其视频覆盖面较狭窄，不能有效随着施工进度进行调整，同时，无法有效监控识别施工场地外的危险行为，从而采取报警措施；同时设备在智能化分析方面有所欠缺，没有将算法移植到核心计算板模块，不能实时的进行视频智能分析。随着计算机技术的发展，智能控制理论和可控硅技术的应用，智能化的预警设备应时而生，且智能化程度越来越高。如何创造一个更加安全的作业环境已成为目前必须要攻克的技术难题。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种预防车辆碰撞的预警设备及方法，可用以解决上述技术背景中的缺陷。本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种预防车辆碰撞的预警设备，由底座，感知套件，预警装置，伸缩杆体及电源模块构成，所述底座中设置有电源控制单元模块，伸缩杆液压泵模块，核心计算板模块以及通信模块，所述电源模块包括蓄电池，通过电源控制单元模块进行供电控制，而伸缩杆液压泵模块，核心计算板模块以及通信模块与电源模块电连接并通过电源模块进行模块供电；所述伸缩杆液压泵模块连接所述伸缩杆体，所述伸缩杆体下部与底座固连，上部则通过支座与感知套件进行固连，并能通过伸缩杆体的伸缩调整感知套件的位置；所述感知套件包括毫米波雷达以及监控相机。作为进一步限定，所述毫米波雷达用于测定施工外场景的车辆速度，并可持续进行多目标跟踪物体，融合相机数据拍摄车辆车牌等有效信息，对场外车辆危险驾驶进行提前预警并记录抓拍危险车辆。作为进一步限定，所述监控相机具备施工场内监控及抓拍功能，将施工场内场景数据送入核心计算板模块进行AI计算，智能识别场内是否有安全隐患，如安全帽，反光衣检测。作为进一步限定，所述底座为万向轮底座，其下部上设置有万向轮，并在万向轮上设置有卡固结构，以通过万向轮提供走行运动以及转向功能，并调整设备的位置。作为进一步限定，所述底座为防水底座。作为进一步限定，所述电源模块还包括一个太阳能充电模块，所述太阳能充电模块包括斜置于底座上的太阳能板，所述太阳能板与所述太阳能充电模块电连接，太阳能充电模块在光照能量强条件下进行工作，给予蓄电池模块充电。作为进一步限定，所述预警装置包括设置于支座上的喇叭以及声光报警器，当施工场内外出现安全隐患时，将由声光报警器进行预警。在本专利技术的预防车辆碰撞的预警设备中，采用监控相机和毫米波雷达作为传感元件，其中，监控相机采用单目相机，设置于支座的两侧，主要用于特征类符号的检测与识别，如车道线检测、交通标志识别、交通灯识别、行人和车辆检测等；而所述毫米波雷达采用工作在毫米波波段（millimeterwave），工作频率在30～100GHz，波长在1～10mm之间的电磁波作为介质，通过向障碍物发射电磁波并接收回波来精确探测目标的方向和距离。毫米波雷达主要是通过对目标物发送电磁波并接收回波来获得目标物体的距离、速度和角度。视觉方案稍复杂，需要先进行目标识别，然后根据目标在图像中的像素大小来估算目标的距离。相机方案成本低，可以识别不同的物体，在物体高度与宽度测量精度、车道线识别、行人识别准确度等方面有优势，是实现车道偏离预警、交通标志识别等功能不可缺少的传感器，但作用距离和测距精度不如毫米波雷达，并且容易受光照、天气等因素的影响。而毫米波雷达受光照和天气因素影响较小，测距精度高，但难以识别车道线、交通标志等元素。另外，毫米波雷达通过多普勒偏移的原理能够实现更高精度的目标速度探测。将相机和雷达进行融合，相互配合共同构成系统感知，取长补短，实现更稳定可靠的感知功能。本专利技术同时还公开了一种预防车辆碰撞的预警方法，以预防车辆碰撞的预警设备作为辅助工具进行操作，其利用毫米波雷达与视觉传感器在空间的融合就是将不同传感器坐标系的测量值转换到同一个坐标系中并进行空间同步，并在相机位置处建立三维坐标系，在此过程中，由于毫米波可以得到目标的x，y坐标信息，没有目标的z坐标信息，因而需要进行转换，转换时推导毫米波坐标到世界坐标系的转换关系为：转换矩阵是由两部分组成：由角度所带来的旋转矩阵(sinθ，cosθ)以及平移产生的平移矩阵(Xw，Yw)。其中平移矩阵的平移量可以理解为毫米波设备在世界坐标系的坐标，即：毫米波到相机的距离；而相机内参矩阵为：其中：焦距的参数：fx，fy，主点偏移x0，y0将世界坐标系设定为相机坐标系，然后整合相机内参矩阵与毫米波雷达到相机坐标系矩阵，得到：其中：u，v为像素坐标系下坐标。Xw，Yw为毫米波雷达坐标系下坐标(测量值)，其中Zw具有先验高度，根据标定高度而设地，假设标定物为人，取人高度的1/2；转换矩阵中，K相机内参矩阵根据张正友标定提前得到，采取六组结果对转换矩阵的六个未知参数进行线性拟合，最终得到转换矩阵。作为进一步限定，利用该方法监控施工场外车辆危险驾驶行为时，主要工作步骤包括如下：将移动监控装置安放于道路中间位置，利用毫米波雷达持续跟踪检测当前车道车辆，设定毫米波检测危险距离，当在危险距离内，车辆速度达到一定值，将发生危险碰撞，移动预警设备将发生危险报警，监控相机抓拍车辆车牌等信息。有益效果：本专利技术一种预防车辆碰撞的预警设备通过多传感器融合方法，将车辆危险预警，视频流监控及分析，危险预警功能于一体，有效对场内施工人员进行车辆危险预警及生产安全警告，同时于后台服务器中为负责人员提供施工进度视频流监控服务。而基于上述预警设备的预警方法利用传感器融合方法，将毫米波雷达数据与相机数据融合，可以有效对施工场外车辆危险驾驶行为进行识别。同时所有计算于核心计算板模块进行，保证了实时性要求，极大的提升施工安全性，相比于传统的监控技术，其具有具备更丰富场景的危险预警，能分析施工场地外车辆危险驾驶行为，并提前进行预警，同时能够灵活性的调整设备，能实时根据施工进度对场地进行有效监控。附图说明图1为本专利技术的预警设备的较佳实施例的结构示意图。图2为本专利技术的方法毫米波雷达坐标的演示图。图3为本专利技术的方法条件下的标定效果图。图4为本专利技术的方法条件下AI智能识别效果。其中：1、底座；2、太阳能充电模块；3、伸缩杆体；4、喇叭；5、监本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预防车辆碰撞的预警设备，其特征在于，由底座，感知套件，预警装置，伸缩杆体及电源模块构成，所述底座中设置有电源控制单元模块，伸缩杆液压泵模块，核心计算板模块以及通信模块，所述电源模块包括蓄电池，通过电源控制单元模块进行供电控制，而伸缩杆液压泵模块，核心计算板模块以及通信模块与电源模块电连接并通过电源模块进行模块供电；/n所述伸缩杆液压泵模块连接所述伸缩杆体，所述伸缩杆体下部与底座固连，上部则通过支座与感知套件进行固连，并能通过伸缩杆体的伸缩调整感知套件的位置；所述感知套件包括毫米波雷达以及监控相机。/n

【技术特征摘要】
1.一种预防车辆碰撞的预警设备，其特征在于，由底座，感知套件，预警装置，伸缩杆体及电源模块构成，所述底座中设置有电源控制单元模块，伸缩杆液压泵模块，核心计算板模块以及通信模块，所述电源模块包括蓄电池，通过电源控制单元模块进行供电控制，而伸缩杆液压泵模块，核心计算板模块以及通信模块与电源模块电连接并通过电源模块进行模块供电；
所述伸缩杆液压泵模块连接所述伸缩杆体，所述伸缩杆体下部与底座固连，上部则通过支座与感知套件进行固连，并能通过伸缩杆体的伸缩调整感知套件的位置；所述感知套件包括毫米波雷达以及监控相机。


2.根据权利要求1所述的预防车辆碰撞的预警设备，其特征在于，所述底座为万向轮底座，其下部上设置有万向轮，并在万向轮上设置有卡固结构，以通过万向轮提供走行运动以及转向功能，并调整设备的位置。


3.根据权利要求1所述的预防车辆碰撞的预警设备，其特征在于，所述底座为防水底座。


4.根据权利要求1所述的预防车辆碰撞的预警设备，其特征在于，所述电源模块还包括一个太阳能充电模块，所述太阳能充电模块包括斜置于底座上的太阳能板，所述太阳能板与所述太阳能充电模块电连接，太阳能充电模块在光照能量强条件下进行工作，给予蓄电池模块充电。


5.根据权利要求1所述的预防车辆碰撞的预警设备，其特征在于，所述预警装置包括设置于支座上的喇叭以及声光报警器。


6.根据权利要求1所述的预防车辆碰撞的预警设备，其特征在于，所述毫米波雷达采用工作在毫米波波段，工作频率在30～100GHz，波长在1～10mm之间的电磁波作为介质，通过向障碍物发射电磁波并接收回波来精确探测目标的方向和距离。

【专利技术属性】
技术研发人员：戴剑军，尹佳成，周进，朱青，彭巍，李苗华，
申请(专利权)人：湖南省交通科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43