基于雷視融合的高速公路智能巡檢機(jī)器人預(yù)警系統(tǒng)探究

摘要：近年來，我國的道路交通建設(shè)得到了快速發(fā)展，其運行效率也大大提高，然而因為車輛增多以及車速的提升，使得交通事故發(fā)生的概率也有所增長，交通事故的出現(xiàn)，給社會和人們財產(chǎn)生命帶來較大的危害。而公路巡檢機(jī)器人的使用，能夠及時預(yù)警，盡可能避免交通事故發(fā)生，保障道路交通的安全。鑒于此，本文主要對雷達(dá)和視頻融合下的高速公路巡檢機(jī)器人預(yù)警系統(tǒng)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：巡檢機(jī)器人;雷視融合;預(yù)警系統(tǒng);高速公路

引言

由于社會經(jīng)濟(jì)水平的快速提升，人均擁有私家車的數(shù)量逐漸增多，而高速公路交通建設(shè)的迅猛發(fā)展，使得道路路況復(fù)雜性逐漸提高。對于高速公路路面可能存在的異常事件或者異物，需要有更加可靠的監(jiān)測方式。智能巡檢機(jī)器人的使用，可以更加高效地監(jiān)控高速公路路況，尤其是雷達(dá)、視頻融合下的巡檢機(jī)器人預(yù)警系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對高速公路異常地全天候監(jiān)測。

1.高速公路巡檢機(jī)器人介紹

高速巡檢機(jī)器人分為兩臺，一動一靜的結(jié)合讓它們更好地發(fā)揮執(zhí)勤作用。警員把可以移動的一臺“高速巡檢機(jī)器人”放置在高速護(hù)欄上，在執(zhí)勤前警員需要用手機(jī)掃描高速巡檢機(jī)器人上的專屬二維碼，通過手機(jī)APP或者微信遠(yuǎn)程操控，讓高速巡檢機(jī)器人沿著高速護(hù)欄前行、倒退或者停止，同時警員還可以通過手機(jī)控制端控制高速巡檢機(jī)器人上的攝像頭用以觀測實時道路狀況和拍照。警員一旦發(fā)現(xiàn)在高速公路上發(fā)生的擁堵路段或者車禍，就可以指揮高速巡檢機(jī)器人趕往事發(fā)路段，如果發(fā)現(xiàn)社會車輛非法使用應(yīng)急車道，警員還能通過遠(yuǎn)程對講機(jī)發(fā)出語音對當(dāng)事司機(jī)進(jìn)行警告勸離，并使用高速巡檢機(jī)器人拍照取證。高速巡檢機(jī)器人自帶太陽能電池板，當(dāng)陽光充足時可以自行發(fā)電，當(dāng)它察覺電量不足30%的時候，就會自動尋找巡邏路段上的充電設(shè)備，自動完成充電。

2.雷達(dá)技術(shù)支持下的異物識別

智能巡檢機(jī)器人預(yù)警系統(tǒng)在雷達(dá)技術(shù)的支持下，為了能夠更好地保證對物體尺寸以及距離的測量精準(zhǔn)性，確保系統(tǒng)對異物識別的效率，可以使用雙激光雷達(dá)測量方式。也就是將激光雷達(dá)分別設(shè)置在機(jī)器人行車兩側(cè)，并且對安裝的角度進(jìn)行調(diào)整，這樣使雷達(dá)能夠在遠(yuǎn)端路側(cè)進(jìn)行聚焦，確保激光掃描可以涵蓋整個路面。在實際進(jìn)行檢測時，雙向激光雷達(dá)可以錯開頻率一起進(jìn)行掃描，這樣能夠使檢測的頻率得到提升。把激光雷達(dá)掃描檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，然后在空間坐標(biāo)系中進(jìn)行建構(gòu)，根據(jù)雷達(dá)的回波圖像顯示，在路面沒有異物的情況下，圖像只會顯示護(hù)欄的輪廓線和路面的水平線。而巡檢機(jī)器人在行進(jìn)時，如果存在異物，忽略掉車輛遮擋的情況下，因為異物產(chǎn)生遮擋，雷達(dá)回波圖像會存在凸起，依照凸起凸顯的坐標(biāo)，就能夠得出異物的高度。而且兩側(cè)同時進(jìn)行掃描，異物檢測的成效大大提高。根據(jù)雷達(dá)回波圖像，能夠確定異物的距離、角度等信息，便于高速公路巡邏人員高效地判斷路況。

3.雷達(dá)與視頻融合下的巡檢機(jī)器人預(yù)警系統(tǒng)

雷達(dá)和視頻融合的機(jī)器人預(yù)警系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對異物的有效檢測。該系統(tǒng)在實際運行時，首先，雷達(dá)探測到的目標(biāo)會轉(zhuǎn)換成視覺系統(tǒng)坐標(biāo)，高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中，護(hù)欄相對路面的位置具有一致性，這樣機(jī)器人在投入工作后，能夠通過傳感器定位位置，并且對坐標(biāo)轉(zhuǎn)化的公式進(jìn)行確定。而且因為系統(tǒng)運行環(huán)境中存在車輛信息的擾亂，但車輛和異物在尺寸高度上存在較大的差別，所以，機(jī)器人在檢測到異常情況時，可以通過空間坐標(biāo)確定尺寸大小，然后進(jìn)行判斷識別。檢測判斷結(jié)果如果是車輛高度信息，而且相對速度和機(jī)器人巡檢速度基本接近，就會發(fā)生車輛違停信息的預(yù)警。預(yù)警信號以報警燈和音頻的方式通知車主，盡快駛離現(xiàn)場，并且通過視頻系統(tǒng)對檢測的部位進(jìn)行精準(zhǔn)聚焦，利用照相、攝像等方式收集圖像，在相應(yīng)算法的支持下，分割、提取以及識別圖像信息，原始文件則隨著記錄保存，便于后續(xù)的查閱。

4.軟件實現(xiàn)

雷視融合下的巡檢機(jī)器人預(yù)警系統(tǒng)，要想實現(xiàn)機(jī)器人巡邏工作的有關(guān)功能，就需要借助視頻圖像監(jiān)測處理軟件，軟件功能主要是滿足一定范圍內(nèi)道路安全檢測目標(biāo)。軟件需要實現(xiàn)的內(nèi)容主要有：圖像預(yù)處理、道路景象分離算法、軟件集成和測試。從軟件界面來看，具備設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、視頻查看、機(jī)器人運行控制以及預(yù)警顯示等功能。

4.1視頻查看

雷視融合的機(jī)器人預(yù)警系統(tǒng)，在視頻查看方面，能夠?qū)崟r顯示攝像機(jī)的視頻畫面，通過上、下、左、右的操作按鈕能夠有效控制攝像機(jī)云臺，完成相應(yīng)的控制工作，同時這一模塊可以實現(xiàn)攝像機(jī)的復(fù)位、攝像機(jī)焦距的調(diào)整、回放查看歷史視頻。

4.2報警信息顯示

雷達(dá)監(jiān)測得到的實時數(shù)據(jù)，高度信息對應(yīng)的是縱坐標(biāo)，也就是檢測出的異物高度，路面存在異物時，根據(jù)縱坐標(biāo)顯示的數(shù)據(jù)，能夠計算得出異物高度，并與車輛高度信息進(jìn)行比較，進(jìn)而判斷出異物是不是對正常行車產(chǎn)生影響;距離信息對應(yīng)的是橫坐標(biāo)，也就是路面到護(hù)欄的水平距離，檢測到路面存在異物時，根據(jù)橫坐標(biāo)顯示的數(shù)據(jù)信息，能夠得到異物具體的位置以及距離護(hù)欄位置的尺寸，進(jìn)而判斷異物所處的車道。路面的異物被雷達(dá)檢測到之后，機(jī)器人預(yù)警系統(tǒng)的攝像機(jī)會記錄下圖像，根據(jù)圖像信息，在系統(tǒng)中顯示異物的區(qū)域、時間、日期等信息，及時發(fā)出報警信號，通知高速公路管理人員進(jìn)行相應(yīng)的處理。

5.系統(tǒng)優(yōu)勢

在系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計中，改善了機(jī)器人的供電系統(tǒng)，做到太陽能發(fā)電為主，站點充電為輔，最大限度地提高機(jī)器人的續(xù)航能力，縮短重復(fù)的站點充電。其次，增加了視頻功能，對于輕微的交通事故交警可以直接通過視頻進(jìn)行處理。再者，增加微信控制功能，解決軟件控制端單一問題，可以多個窗口實時監(jiān)控減少警員的工作量，保證道路暢通，最大限度地保障道路的監(jiān)管效果。

結(jié)束語

綜上所述，本文基于雷達(dá)和視頻融合開發(fā)智能巡檢機(jī)器人預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)Ω咚俟返漠愇锱c異常事件進(jìn)行可靠監(jiān)測，借助雷達(dá)抗干擾性，并結(jié)合視頻顯示，實現(xiàn)巡檢的可視化以及全天候異常事件監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)

[1]劉博. 基于雷視融合的高速公路智能巡檢機(jī)器人預(yù)警系統(tǒng)研究[J]. 機(jī)電信息， 2021（28）：2.

作者簡介：吳琳 性別：男 民族：漢籍貫：山東省濟(jì)寧市，

出生年月：2000年8月;學(xué)歷：本科在讀，工作單位：山東省聊城市聊城大學(xué)東昌學(xué)院專業(yè)：軟件工程