一种路况监控装置、系统及其所应用的路侧设备的制作方法

1.本实用新型涉及交通监控领域，特别是涉及一种路况监控装置、系统及其所应用的路侧设备。


背景技术：

2.汽车已成为人类社会重要的交通工具，为配合汽车的发展趋势，高速公路等基础设施逐渐朝着城市化、智能化的方向发展，通过车路协同管理实现高速公路道路监控、应急指挥、出行指引、车道控制等功能也逐渐成为相关人员的研究方向。现有的道路监控设备主要是对车辆车速的监控，缺乏对更加全面直观的路况信息。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型提供一种路况监控装置、系统及其所应用的路侧设备，获取高速公路监控路段的实时、全面、直观的路况信息，从而实现更高效的车路协同管理，为智慧高速公路的建设提供技术支持。
4.为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型第一方面提供一种路况监控装置，包括：探测单元，获取监控路段内的车辆轮廓信息和车辆行驶信息；信息处理单元，与所述探测单元通信连接，接收所述车辆轮廓信息和车辆行驶信息，以获取监控路段的三维图像信息后向监控路段内的车辆显示。
5.在本实用新型第一方面较佳的实施方式中，所述探测单元包括：横向探测单元，用于获取车辆的横截面信息；纵向探测单元，用于获取车辆的纵截面信息。
6.在本实用新型第一方面较佳的实施方式中，所述横向探测单元获取车辆的横向行驶速度，所述纵向探测单元获取车辆的纵向行驶速度，所述信息处理单元接收所述横向行驶速度和纵向行驶速度，以获取所述车辆行驶信息。
7.在本实用新型第一方面较佳的实施方式中，所述路况监控装置应用于多车道监控路段，所述装置包括多个横向探测单元，分设于各车道交界处的上方。
8.在本实用新型第一方面较佳的实施方式中，所述路况监控装置包括多个纵向探测单元，间隔分设于监控路段的路侧设备上。
9.在本实用新型第一方面较佳的实施方式中，所述路况监控装置包括：视觉采集单元，与所述信息处理单元连接，用于采集所述监控路段内的图像信息并发送至信息处理单元。
10.在本实用新型第一方面较佳的实施方式中，所述探测单元包括：激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达中的任一种或多种的组合。
11.在本实用新型第一方面较佳的实施方式中，所述三维图像信息包括：交通状态信息、车道信息、事故信息、警示信息、标语信息中的任一种或多种的组合。
12.为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型第二方面提供一种路况监控系统，包括：前文所述的路况监控装置，分设于多个监控路段；监控后台，与各个所述监控装置通
信连接。
13.为实现上述目的及其它相关目的，本实用新型第三方面提供一种路侧设备，包括：本体；前文所述的路况监控装置，设于所述本体上。
14.如上所述，本实用新型涉及的一种路况监控装置、系统及其所应用的路侧设备，具有以下有益效果：通过采集监控路段的车辆轮廓信息、车辆行驶信息，获取监控路段的三维图像信息后向车辆显示，从而使得道路上的车辆可以根据显示的三维图像信息更好地行驶，提前调整车速或车道，或对行程或时间做好预判，或可避免交通事故等，进而提高了道路的交通能力和交通安全性，实现更高效的车路协同管控，为实现智慧高速交通提供了有力支撑；并且适用于无人驾驶或雨雾等视线受阻的恶劣天气；并且通过合理设置探测单元的位置提高探测范围及探测精度；可灵活安装于路侧设备或道路上方的装置如龙门架、标志牌等上，具有良好的适用性及使用灵活性。
附图说明
15.图1显示为本实用新型一实施例的一种路况监控装置的结构示意图。
16.图2显示为本实用新型一实施例的一种路况监控装置的应用场景示意图。
17.图3显示为本实用新型一实施例的一种路况监控装置的另一应用场景示意图。
具体实施方式
18.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点及功效。
19.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的的情况下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本实用新型的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本实用新型。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
20.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
21.再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其它特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：
a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
22.本实用新型提供一种路况监控装置、系统及其所应用的路侧设备，获取高速公路监控路段的实时、全面、直观的路况信息，从而实现更高效的车路协同管理，为智慧高速公路的建设提供技术支持。
23.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案作进一步详细说明。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。
24.如图1所示，本实用新型提供一种路况监控装置的结构示意图，其包括：探测单元11和信息处理单元12。其中，探测单元11采集监控路段内的车辆轮廓信息和车辆行驶信息；信息处理单元12与探测单元11通信连接，并从探测单元11接收车辆轮廓信息和车辆行驶信息，进而获得监控路段的三维图像信息，并将所获得的三维图像信息向监控路段内的车辆显示，从而实现对车辆的有效管控。
25.具体的，探测单元11可选的有激光雷达探测器、毫米波雷达探测器、超声波雷达探测器等类型的器件，通过向监控路段内发射探测波并接收对应的反射波来获取探测范围内的车辆信息，如车辆的长、宽、高、形状等车辆轮廓信息，车辆的行驶速度、行驶轨迹等车辆行驶信息。
26.信息处理单元12与探测单元11通信连接，信息处理单元12接收探测单元获取的车辆轮廓信息、车辆行驶信息等等，并基于所接收的信息得到监控路段的三维图像信息形式的路况信息，然后向外发送该三维图像信息供监控路段内的车辆参考。其中，信息处理单元12可选用如arm(advanced risc machines)处理器、fpga(field programmable gate array)处理器、soc(system on chip)处理器、dsp(digital signal processing)处理器、mcu(microcontroller unit)处理器、cpu(central processing unit)中央处理器、一个或多个特定集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)；或可以选用包括存储器、存储控制器、一个或多个处理单元(cpu)、外设接口、rf电路、输入/输出(i/o)子系统、其它输出或控制设备，以及外部端口等组件的计算机，等等。
27.在一些示例中，信息处理单元12可将所获得的三维图像信息经投影装置投射到路面或路侧设备上，或发送到显示屏进行显示，或直接发送给车辆利用其内部设备进行显示，或发送至监控后台后经监控后台处理后向外发送，本实施例对此不作具体限定。
28.需要说明的是，本实用新型提供的一种监控装置，其包含的各个单元如探测单元11、信息处理单元12均由硬件装置或部件实现。本实用新型提供的所述硬件装置或部件可以单独使用，也可以和现有的程序或软件结合使用(例如结合现有的程序或软件，信息处理单元12可对接收的车辆轮廓信息、车辆行驶信息进行分析处理，获得监控路段的三维图像信息)，但本实用新型本身并不涉及任何软件技术的更新。
29.在本实用新型较佳的实施方式中，探测单元11包括横向探测单元和纵向探测单元。其中，横向探测单元用于获取车辆的横截面信息，包括车辆横剖面尺寸、结构形式、轮廓等，横向探测单元的探测面(即探测波组成的扫描平面)与道路的延伸方向相垂直，横向探测单元的探测面在车辆通过的时候接收到车身反射回来的反射波，获得其探测范围内车辆的横截面信息。纵向探测单元用于获取车辆的纵截面信息，包括车辆纵剖面尺寸、结构形
式、轮廓等，纵向探测单元的探测面平行于道路的延伸方向，在车辆通过其探测面的时候获得车辆的纵截面信息。信息处理单元12基于所获得的车辆的横截面信息和纵截面信息可获得对应的三维图像信息。
30.在本实用新型较佳的实施方式中，探测单元11还包括斜向探测单元。所述斜向探测单元的探测面与道路的延伸方向成一倾斜角，用于获取车辆的斜截面信息，进一步提高所获得的三维图像信息的精确性，为用户提供更准确的路况信息。
31.在本实用新型较佳的实施方式中，所述横向探测单元获取车辆的横向行驶速度，所述纵向探测单元获取车辆的纵向行驶速度，所述信息处理单元基于所接收的横向行驶速度和纵向行驶速度，可获得车辆的行驶速度和行驶轨迹，即车辆行驶信息。并且，基于车辆轮廓信息和车辆行驶信息，信息处理单元12可获得车辆的动态三维图像信息，为用户提供更加直观全面的实时路况信息，有利于改善道路的交通状况，避免交通拥堵或预防交通事故，交通管控高效且及时。
32.在本实用新型较佳的实施方式中，所述路况监控装置应用于多车道监控路段，所述装置包括多个横向探测单元，分设于各车道交界处的上方。具体的，横向探测单元可设于高速公路龙门架上与各个车道的交界处相对应的位置，从而可有效提高探测单元11的探测精度和探测范围。
33.在本实用新型较佳的实施方式中，所述路况监控装置包括多个纵向探测单元。各个纵向探测单元被间隔地分设于监控路段的路侧设备上，以获取不同位置的车辆纵截面信息。当所述纵向探测单元所扫描的纵向横截面具有高度变化，并且在具有持续的高度后回归到路面高度时，该变化过程内所述纵向探测单元可以检测获取到车辆的所述纵向行驶速度。可选的，纵向探测单元可安装于路灯、栏杆、护栏灯、指示牌、路边的信息集成载体装置等等，本实施例对此不作限定。
34.在本实用新型较佳的实施方式中，探测单元11包括但不限于：激光雷达、毫米波雷达和超声波雷达中的任一种或多种的组合。其中，激光雷达可获取探测目标的距离、方位、高度、速度、姿态甚至形状等多样参数，具有极高的角度、距离和速度分辨率，成像清晰，有利于提高三维图像信息的清晰度；毫米波雷达具有探测距离较长、良好的角度分辨能力、极强的穿透率等优势，采用毫米波雷达的所述路况监控装置可适应强光照、降雨、扬尘、下雾或霜冻等恶劣天气，进一步提高了所述监控装置的适用范围；超声波雷达的优势是频率低、能量消耗较缓慢、测距的方法简单且成本低，有利于降低所述监控装置的生产成本以及工作时间。
35.在本实用新型较佳的实施方式中，所述三维图像信息包括：交通状态信息、车道状态信息、事故信息、警示信息、标语信息中的任一种或多种的组合。具体的，所述三维图像信息不仅包括监控路段的实时路况图像，并且可以是显示车辆行驶信息的动态图像，并且还可以辅以监控路段内的警示信息(限速信息、禁止停车、禁止变道等)、标语信息(例如一秒钟车祸一辈子痛苦)、事故信息(事故等级、事故时间、事故类型、事故位置等)、交通状态信息(是否拥堵、预计拥堵时间、前方红灯等)、车道信息(机动车道、左行车道、右行车道)等等，使得驾驶员或无人驾驶车辆可以获取更加全备的路况信息，从而合理调整速度路线，提高道路交通能力，预防交通安全事故。
36.在本实用新型较佳的实施方式中，探测单元11包括移动式探测单元，其可相对于
安装位置进行移动、旋转或伸缩，从而调整、扩大其探测区域，进一步提高了本实用新型的使用灵活性。
37.在本实用新型较佳的实施方式中，所述路况监控装置还包括视觉采集单元。其中，视觉采集单元与信息处理单元12连接，用于采集所述监控路段内的图像信息并发送至信息处理单元12。具体的，视觉采集单元可选用摄像模组，所述摄像模组包括摄像装置、存储装置和处理装置。所述摄像装置包括但不限于：照相机、视频摄像机、集成有光学系统或ccd芯片的摄像模块、集成有光学系统和cmos芯片的摄像模块等。视觉采集单元所采集的图像信息可配合探测单元11所采集的信息，信息采集单元12可将所采集的图像信息与所接收的车辆轮廓信息、车辆行驶信息进行对照，综合分析获取更加准确的路况信息。需说明的是，本实用新型中的信息采集单元12对信息的处理、分析、对照均是基于现有的软件技术或程序，其本身并不涉及软件技术的更新。
38.在本实用新型较佳的实施方式中，所述路况监控装置还包括通信单元。具体的，通信单元与探测单元11、信息处理单元12和监控路段内的车辆建立通信连接，并将探测单元11所获取的信息传递至信息处理单元12，供信息处理单元12获取三维图像信息(即监控路段的路况信息)，再将路况信息通过通信单元向路段内的车辆发送，使驾驶人员能及时直观地获取路况信息并执行所需操作。可选的，通信单元可以是软件、硬件电路或软硬件电路的结合实现，或多种类型的通信硬件电路和/或相应软件的集合，例如有线通信电路，包括但不限于：usb1.0/2.0/3.x、microusb、miniusb、其它串行接口或并行接口(如rs485，spp等)、及充电桩接口等中的一个或多个；或者，无线通信电路，包括但不限于：蓝牙、红外、wifi、2g/3g/4g/5g、nb
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iot、lora、zigbee、及mavlink等中的一个或多个。需说明的是，上述通信单元中的应用的软件为现有技术，并且该通信单元并不涉及任何软件的更新。
39.为便于理解，图2和图3分别为路况监控装置的一种应用场景示意图。其中，图2的路况监控装置设于一路灯上，图3中的路况监控装置设于车道上方的龙门架上。
40.本实用新型另一实施例提出一种路况监控系统，其包括多个前文所述的路况监控装置，各个路况监控装置分别设于多个监控路段；还包括监控后台，与各个监控装置通信连接。需说明的是，本实施例与前文所述的路况监控装置的实施方式类似，故此不再赘述。
41.本实用新型还有一实施例提出一种路侧设备，该路侧设备包括本体和前文所述的路况监控装置，并且所述路况监控装置设于路侧设备的本体上。具体的，所述路侧设备可以是路灯、指示牌、路边的信息集成载体装置等等，本实施例不作限定。还需说明的是，本实施例与前文所述的路况监控装置的实施方式类似，故此不再赘述。
42.综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
43.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。