基于雷視融合的高速公路智能巡檢機器人預警系統(tǒng)探究

摘要：近年來，我國的道路交通建設得到了快速發(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。而公路巡檢機器人的使用，能夠及時預警，盡可能避免交通事故發(fā)生，保障道路交通的安全。鑒于此，本文主要對雷達和視頻融合下的高速公路巡檢機器人預警系統(tǒng)有關內容進行了分析，以供參考。

關鍵詞：巡檢機器人;雷視融合;預警系統(tǒng);高速公路

引言

由于社會經(jīng)濟水平的快速提升，人均擁有私家車的數(shù)量逐漸增多，而高速公路交通建設的迅猛發(fā)展，使得道路路況復雜性逐漸提高。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、視頻融合下的巡檢機器人預警系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對高速公路異常地全天候監(jiān)測。

1.高速公路巡檢機器人介紹

高速巡檢機器人分為兩臺，一動一靜的結合讓它們更好地發(fā)揮執(zhí)勤作用。警員把可以移動的一臺“高速巡檢機器人”放置在高速護欄上，在執(zhí)勤前警員需要用手機掃描高速巡檢機器人上的專屬二維碼，通過手機APP或者微信遠程操控，讓高速巡檢機器人沿著高速護欄前行、倒退或者停止，同時警員還可以通過手機控制端控制高速巡檢機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器人趕往事發(fā)路段，如果發(fā)現(xiàn)社會車輛非法使用應急車道，警員還能通過遠程對講機發(fā)出語音對當事司機進行警告勸離，并使用高速巡檢機器人拍照取證。高速巡檢機器人自帶太陽能電池板，當陽光充足時可以自行發(fā)電，當它察覺電量不足30%的時候，就會自動尋找巡邏路段上的充電設備，自動完成充電。

2.雷達技術支持下的異物識別

智能巡檢機器人預警系統(tǒng)在雷達技術的支持下，為了能夠更好地保證對物體尺寸以及距離的測量精準性，確保系統(tǒng)對異物識別的效率，可以使用雙激光雷達測量方式。也就是將激光雷達分別設置在機器人行車兩側，并且對安裝的角度進行調整，這樣使雷達能夠在遠端路側進行聚焦，確保激光掃描可以涵蓋整個路面。在實際進行檢測時，雙向激光雷達可以錯開頻率一起進行掃描，這樣能夠使檢測的頻率得到提升。把激光雷達掃描檢測的數(shù)據(jù)進行擬合，然后在空間坐標系中進行建構，根據(jù)雷達的回波圖像顯示，在路面沒有異物的情況下，圖像只會顯示護欄的輪廓線和路面的水平線。而巡檢機器人在行進時，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，雷達回波圖像會存在凸起，依照凸起凸顯的坐標，就能夠得出異物的高度。而且兩側同時進行掃描，異物檢測的成效大大提高。根據(jù)雷達回波圖像，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.雷達與視頻融合下的巡檢機器人預警系統(tǒng)

雷達和視頻融合的機器人預警系統(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，雷達探測到的目標會轉換成視覺系統(tǒng)坐標，高速公路建設標準中，護欄相對路面的位置具有一致性，這樣機器人在投入工作后，能夠通過傳感器定位位置，并且對坐標轉化的公式進行確定。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，機器人在檢測到異常情況時，可以通過空間坐標確定尺寸大小，然后進行判斷識別。檢測判斷結果如果是車輛高度信息，而且相對速度和機器人巡檢速度基本接近，就會發(fā)生車輛違停信息的預警。預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)對檢測的部位進行精準聚焦，利用照相、攝像等方式收集圖像，在相應算法的支持下，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器人預警系統(tǒng)，要想實現(xiàn)機器人巡邏工作的有關功能，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道路安全檢測目標。軟件需要實現(xiàn)的內容主要有：圖像預處理、道路景象分離算法、軟件集成和測試。從軟件界面來看，具備設備狀態(tài)監(jiān)測、視頻查看、機器人運行控制以及預警顯示等功能。

4.1視頻查看

雷視融合的機器人預警系統(tǒng)，在視頻查看方面，能夠實時顯示攝像機的視頻畫面，通過上、下、左、右的操作按鈕能夠有效控制攝像機云臺，完成相應的控制工作，同時這一模塊可以實現(xiàn)攝像機的復位、攝像機焦距的調整、回放查看歷史視頻。

4.2報警信息顯示

雷達監(jiān)測得到的實時數(shù)據(jù)，高度信息對應的是縱坐標，也就是檢測出的異物高度，路面存在異物時，根據(jù)縱坐標顯示的數(shù)據(jù)，能夠計算得出異物高度，并與車輛高度信息進行比較，進而判斷出異物是不是對正常行車產(chǎn)生影響;距離信息對應的是橫坐標，也就是路面到護欄的水平距離，檢測到路面存在異物時，根據(jù)橫坐標顯示的數(shù)據(jù)信息，能夠得到異物具體的位置以及距離護欄位置的尺寸，進而判斷異物所處的車道。路面的異物被雷達檢測到之后，機器人預警系統(tǒng)的攝像機會記錄下圖像，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行相應的處理。

5.系統(tǒng)優(yōu)勢

在系統(tǒng)的研發(fā)設計中，改善了機器人的供電系統(tǒng)，做到太陽能發(fā)電為主，站點充電為輔，最大限度地提高機器人的續(xù)航能力，縮短重復的站點充電。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。

結束語

綜上所述，本文基于雷達和視頻融合開發(fā)智能巡檢機器人預警系統(tǒng)，能夠對高速公路的異物與異常事件進行可靠監(jiān)測，借助雷達抗干擾性，并結合視頻顯示，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

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

作者簡介：吳琳 性別：男 民族：漢籍貫：山東省濟寧市，

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