基于超声雷达阵列的出入口车流量检测装置的制作方法

本实用新型涉及车流量检测装置与方法，尤其是用于封闭停车场出入口处车流量检测的低成本装置与方法，属于智能交通技术领域。

背景技术：

相对于国外停车位与机动车的比例大多保持在1.3:1的合理范围内，我国停车位与机动车的比例普遍小于0.8:1，且随着汽车保有量的增加比例持续下降，停车难与交通拥堵已成为城市交通面临的两个突出问题。停车难已经成为城市，特别是大型城市面临的严重问题。

智慧停车体系的建设对于提高停车设施利用效率以缓解停车设施供给不足问题、提升城市停车设施管理水平、维持良好的道路通行秩序与优化民众停车服务体验具有十分重要的意义。我国大部分城市已经、正在或计划建设城市级停车管理平台，围绕“绿色、智慧、宜居”的城市发展主题，实时向社会公布停车泊位信息，提供基于智慧停车/城管app与城市多级停车诱导屏的复合型停车诱导服务，提升民众出行便利性，降低民众寻找车位平均时间，打造民众便捷出行惠民应用。

城市停车复合诱导系统为车主提供有效、可信、准确诱导的前提是实现城市范围内各类停车资源动态信息特别是泊位空闲数量，对于许多已经部署停车收费管理系统的第三方社会停车场，由于停车系统供应商分散、接口驳杂、售后支持缺失，导致无法有效与城市级停车管理平台进行对接或对接成本高、协调周期长，甚至根本无法对接。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足，面向社会封闭停车场的动态数据采集和接入需求，提供一种基于超声雷达阵列的出入口车流量检测装置，以及相应的检测方法，通过部署的由多个超声雷达探头组成的超声雷达阵列实现车流量的检测，从而可以根据进出车流量的统计实现空闲泊位数量的计算，完成对社会封闭停车场空闲泊位数、车流量及周转率的准确采集；解决了现有社会停车资源动态数据接入面临的成本高、周期长等问题。

一方面，本实用新型实施例提出一种基于超声雷达阵列的出入口车流量检测装置，包括：主控单元、超声雷达阵列、通信单元、电源单元；

所述主控单元分别与超声雷达阵列、通信单元连接，电源单元用于为主控单元、超声雷达阵列和通信单元提供电力；

主控单元用于向超声雷达阵列发送指令和配置参数，并用于通过超声雷达阵列反馈的距离探测数据实现出入口进出车辆的检测；

超声雷达阵列包括配置在行车道侧的至少2个朝向不同方向的超声雷达探头，其中一个探头a配置为斜向朝向行车道车辆驶入方向，另一个探头b配置为斜向朝向行车道车辆驶离方向；2个超声雷达探头之间的夹角配置为能够同时探测到同一车辆但不能同时探测到同一行人。

进一步地，超声雷达探头a、b之间的夹角配置为80°～110°，超声雷达阵列的高度配置为离地0.5m～1m。

进一步地，每个超声雷达探头的探测角度不大于10°，能够测量探测范围内被测物与探头之间的距离，测量盲区不大于0.1m，最大测量距离不小于3m，测量频率不低于5hz。

进一步地，探头a探测信号中心线与行车道方向的夹角为135°,探头b探测信号中心线与行车道方向的夹角为45°。

进一步地，检测装置还包括设置在行车道侧的抓拍单元，抓拍单元与主控单元连接；

抓拍单元的视场中心线配置为斜向朝向行车道车辆驶离方向，或斜向朝向行车道车辆驶入方向。

另一方面，本实用新型实施例还提出一种基于超声雷达阵列的出入口车流量检测方法，适用于如上文所述的基于超声雷达阵列的出入口车流量检测装置，包括以下步骤：

步骤一、在检测装置值守时，超声雷达阵列的每个探头持续以指定的测量频率进行测距；

步骤二、车辆进场或离场时，首先进入探头a的探测范围，探头a的连续n1次测距结果小于等于距离门限t时，主控单元判断有物体进入装置的探测区域，记录为物体1，但无法确认为车辆；

步骤三、如果探头a的连续n2次测距结果大于距离门限t，且探头b的连续n2次测距结果大于距离门限t时，则判定物体1并非真实车辆且已经离开，因此重新返回步骤一，否则进入步骤四；

步骤四、若探头b的连续n1次测距结果小于等于距离门限t，同时探头a的连续测距结果一直小于等于距离门限t时，主控单元判断物体1为车辆1；

步骤五、车辆1驶离a探头探测范围时，则探头a的连续n2次测距结果大于距离门限t，同时探头b的连续测距结果一直小于等于距离门限t，主控单元判断车辆1已驶离探头a的探测范围；

步骤六、在车辆1驶离探头b探测范围之前，如果探头a连续n2次测距结果大于距离门限t，说明物体2并非真实车辆且已离开，重新返回步骤五进行处理；

步骤七、车辆1驶离探头b探测范围时，探头b的连续n2次测距结果大于距离门限t时，判断车辆1已经驶离整个探测区域，因此将车流量加1。

进一步地，步骤五中，当探头a的连续n1次测距结果小于等于距离门限t，记录为物体2进入，且车辆1未完全驶离探头b的探测范围。

进一步地，距离门限值t缺省设为1m，n1缺省为3，n2缺省为2。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果包括：

1）通过多探头的超声雷达阵列实现对途经探测区域的行人等非车辆物体进行有效过滤，提升了车流量检测准确率，并提供了准确的抓拍启动时间信息，支持清晰的车辆通行场景图片记录。

2）检测装置整体成本较低、部署快捷，能够准确统计进出车流量，进而计算车场空闲泊位数量等动态数据信息，解决了现有社会停车资源动态数据接入面临的成本高、周期长等问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的检测装置电气框图。

图2为本实用新型实施例中的检测装置部署示意图。

图3为本实用新型实施例中的检测流程示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、图2所示，本实用新型提出的一种基于超声雷达阵列的出入口车流量检测装置（以下简称检测装置），包括：主控单元、超声雷达阵列、通信单元、电源单元；可选配置抓拍单元；

所述主控单元分别与超声雷达阵列、通信单元和抓拍单元连接，电源单元用于为主控单元、超声雷达阵列、通信单元和抓拍单元提供电力；

主控单元用于向超声雷达阵列、抓拍单元发送指令，向超声雷达阵列、抓拍单元发送配置参数；通过超声雷达阵列反馈的距离探测数据实现出入口进出车辆的检测；主控单元还可以控制抓拍单元在车辆通过时进行抓拍，记录车辆通行场景图像；

在一些实施例中，主控单元采用低成本微控制器mcu如stm32系列cortex-m芯片，具有多路gpio以及spi、i2c、uart、usb、以太网mac（gmac）等接口；

超声雷达阵列包括配置在行车道侧的至少2个朝向不同方向的超声雷达探头，其中一个探头a配置为斜向朝向行车道车辆驶入方向，另一个探头b配置为斜向朝向行车道车辆驶离方向；2个超声雷达探头之间的夹角配置为能够同时探测到同一车辆但不能同时探测到同一行人，例如为80°～110°，超声雷达阵列的高度配置为离地0.5m～1m，例如0.7m；

在一些实施例中，每个超声雷达探头的探测角度不大于10°为最优，能够测量探测范围内被测物与探头之间的距离，测量盲区不大于0.1m，最大测量距离不小于3m，测量精度不低于5cm，测量频率不低于5hz；每个超声雷达探头通过标准uart接口与主控单元相连；

在一个典型的实施例中，探头a探测信号中心线与行车道方向的夹角为135°,探头b探测信号中心线与行车道方向的夹角为45°；

优选地，超声雷达阵列可包括超声雷达探头c，探头c配置为其探测信号中心线垂直于行车道方向；可减低同时两个人出现在2个超声雷达探头a、b的探测范围引起的车辆误报；

通信单元用于与城市级停车管理平台数据交互；通信单元可采用以太网模块、nb-iot或4g无线通信模块等，其中以太网模块通过gmac接口与主控单元连接，nb-iot或4g无线通信模块，通过spi或usb接口与主控单元连接；

电源单元负责为整个装置提供工作电源，支持工作电压为12vdc的大容量蓄电池供电或外接220v交流电并通过内置220vac-12vdc的电源转换模块进行供电；

可选地，检测装置还包括设置在行车道侧的抓拍单元，抓拍单元包括成像cmos、镜头与视频处理芯片；镜头缺省采用2.8mm的定焦镜头，cmos采用1/3英寸规格宽动态cmos器件，分辨率不低于1920×1080，视频处理芯片如海思的hi3516完成强光抑制、背光补偿、数字防抖、图像增强等图像预处理，并根据主控单元的配置进行不同张数和不同时间间隔的图像自动抓拍和压缩；

抓拍单元的视场中心线配置为斜向朝向行车道车辆驶离方向，例如与行车道方向的夹角为30°，即拍摄包含即将驶离的车辆尾部的现场图片；

或者，抓拍单元的视场中心线配置为斜向朝向行车道车辆驶入方向，例如与行车道方向的夹角为135°，拍摄包含即将驶入的车辆头部的现场图片；

在具体部署时，封闭停车场的每个出口和入口车道侧都需要部署一个车流量检测装置，装置部署在出入道闸附近，尽可能利用现场已有的电源和通信设施；检测装置距离行车道的右侧车道线距离缺省设为0.2m，超声雷达阵列距离路面的高度缺省为0.7m，可选的抓拍单元距离路面的高度缺省为1m。

在一个实施例中，基于超声雷达阵列的出入口车流量检测方法的流程如下：

步骤一、检测装置启动，从城市级停车管理平台获取配置参数后待机值守，并周期上报自身工作状态、车流量检测数据和可能的车辆通行抓拍图片；上报周期可由城市级停车管理平台远程设定，默认为30s；值守阶段，超声雷达阵列的每个探头持续以指定的测量频率进行测距；

步骤二、车辆进场或离场时（设为车辆1），首先进入探头a的探测范围，探头a的连续n1次测距结果小于等于距离门限t时，主控单元判断有物体进入装置的探测区域，记录为物体1，但无法确认为车辆；

步骤三、如果探头a的连续n2次测距结果大于距离门限t，且探头b的连续n2次测距结果大于距离门限t时，则判定物体1并非真实车辆且已经离开，因此重新返回步骤一，否则进入步骤四；

步骤四、车辆1继续行进至探头b的探测范围，若探头b的连续n1次测距结果小于等于距离门限t，同时探头a的连续测距结果一直小于等于距离门限t时，主控单元判断物体1为车辆1；

如果步骤二中，进入探测区域的并非真实车辆，则无法同时被探头a、b同时检测距离小于门限t，因此，当探头b的连续n1次测距结果小于等于距离门限t时，探头a的测距结果将大于门限t；

判断可能出错的对应情况为：在探头a探测范围内出现一个持续存在的非车辆物体后，在探头b探测范围又出现一个非车辆物体，从而误判为车辆；因此这里不进行车流量加1的操作；

步骤五、车辆1驶离a探头探测范围时，则探头a的连续n2次测距结果大于距离门限t，同时探头b的连续测距结果一直小于等于距离门限t，主控单元判断车辆1已驶离探头a的探测范围；

如果车辆1后面没有紧跟下一辆车辆或相邻2个车辆间距较大时，此后至步骤七的时刻，探头a的测距结果将持续大于距离门限t；

如果车辆1后面紧跟一辆车辆（设为车辆2）或其他物体（设为物体2），此后至步骤七时刻的时间段内车辆2或物体2进入a探头的探测范围，将使得探头a的连续n1次测距结果小于等于距离门限t，因而记录为物体2进入，且车辆1未完全驶离探头b的探测范围；

步骤六、在车辆1驶离探头b探测范围之前，如果探头a连续n2次测距结果大于距离门限t，说明物体2并非真实车辆且已离开，重新返回步骤五进行处理；

步骤七、车辆1驶离探头b探测范围时，探头b的连续n2次测距结果大于距离门限t时，判断车辆1已经驶离整个探测区域，因此将车流量加1。如果有抓拍单元，则启动抓拍单元，按照指定的抓拍张数和抓拍间隔进行图片拍照；

距离门限值t缺省设为1m，n1缺省为3，n2缺省为2。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。