[发明专利]雷达跟踪定位的四维实景交通路况感知预警监控管理系统

摘要

本发明提出了一种基于雷达跟踪定位的四维实景交通路况感知预警监控管理系统，该系统将跟踪定位技术、车牌抓拍技术、车辆行人三维仿真技术、道路监控技术、预警告警技术、交通状况仿真技术、网络通信技术、气象仿真技术、计算机图形技术、视频渲染技术、三维高精GIS地图技术、虚拟现实融合技术以及车路协同技术和导航技术完美的融合了在一起，系统极大了满足了道路交通运营管理者对道路实时监控或区域监控各种需求以及司乘人员的出行对“实时”，“真实”交通状况的信息需求，系统克服了现有监控系统中很多不完善、无法解决的种种弊端，提高了道路管理者的管理效率，为道路实现自动化管理打下了坚实的基础，更为道路上的行驶车辆提供了重要安全保障。

主权项

1.一种基于雷达跟踪定位的四维实景交通路况感知预警监控管理系统，其特征在于，包括：多要素全方位跟踪检测雷达传感器设备、数据采集分析处理器、车牌抓拍摄像机、传输通信设备、云处理服务器、四维实景四维实景管理工作站，其中，所述多要素全方位跟踪检测雷达传感器设备通过360°全方位扫描的方式，将雷达区域内所有移动的车辆或行人进行实时跟踪定位并获取每一个目标的实时位置和雷达的原始数据信息；全方位跟踪检测雷达传感器为本方案前段核心数据采集的核心部件，该雷达采用由主频为77GHz高频发射单元、信号接收单元、数据处理单元和通信单元等等组，其核心数据处理单元采用多线程高速处理器能够同时跟踪定位不少于1000个目标物体。该雷达检测器采用360°高速扫描方式能够对以雷达为中心，半径500米全区域内不少于1000个目标物体进行时跟踪定位，其目标跟踪定位精度误差小于17.5厘米，雷达探测目标移动速度范围为0‑250Km/h，与被跟踪目标每秒钟800次的数据交互完全满足车辆实现全速智能驾驶的定位要求，此外该雷达还可以提供一公里内每一个车辆的即时速度、运动方向、经纬度、目标尺寸、ID编号、方向角等重要信息。该雷达传感器采用一体化设计，为保证雷达使用寿命设备整体采用IP67安全防护等级。雷达所有部件全部选用和采用低功耗设计和器件；雷达采用100M网口与外部进行数据通信；所述数据采集分析处理器用于获取所述多要素全方位跟踪检测雷达传感器发送过来的原始雷达扫描数据，之后对原始数据进行干扰滤除、形成跟踪、汇总、分析以及判断给出每一辆车或行人的实时跟踪定位信息，再通过传输通信设备发送至云处理服务器在此对数据进行处理，N个区域重叠的多要素全方位跟踪检测雷达传感器数据通过路侧安装的数据采集分析处理器或所述云处理服务器进行数据传递，被跟踪的车辆或行人通过这种方式实现全程跟踪实时不间断的跟踪定位，直到被跟踪的车辆或行人离开N个连续雷达的所覆盖的检测区域为止，其中，同一车辆在通过被N个检测区域重叠的多要素全方位跟踪检测雷达传感器的道路上行驶时，系统会为该车辆分配唯一的识别信息，道路上所有行驶的车辆都会赋予唯一识别代码来保持车辆在四维实景交通路况感知预警监控管理系统中信息的唯一性和可持续性，数据采集分析处理器还要完成一下内容：1)给雷达设定检测区域、检测车道2)调取数学运算模型获取每目标物体实时的运动速度、方向、距离、目标夹角、轨迹、行驶时间、所在区域等重要信息3)获取数据信息送入到预先设定好的报警判定规则模型和报警类型判定规则模型中进行校验，筛选出复合条件的目标进行标定输出警报；4)启动跟踪摄像机监控摄像机对目标物体进行实时跟踪查看；5)获取跟踪摄像机视频图像送到监控中心供管理人员实时查看录像使用；6)获取本地多要素传感器采集的各类数据，通过数据分析报警模型进行实时分析判断，当满足预先设定的判断机制中；7)检测事件类型包括：车辆停驶、交通事故、车辆拥堵、车辆排队、车辆逆行、车辆慢行、抛洒物、行人、违章变道以及特定区域的非法入侵、异常天气等等重要事件；所述车牌抓拍摄像机主要来获取并抓拍行驶在道路上的车辆车牌信息和图片信息，再通过图形分析技术，来获取道路上行驶的每一辆车的特征信息，所述车牌抓拍摄像机的触发信号由多要素全方位跟踪检测雷达传感器通过数据采集分析处理器来实现同步触发抓拍，数据采集分析处理器同时获取该雷达触发车牌抓拍摄像机抓拍该车辆当时的雷达数据信息，即跟踪定位信息与车牌抓拍摄像机抓取的车辆照片信息与车辆牌照信息进行数据汇总并打包传输到所述云处理服务器，所述云处理服务器对该数据进行解析分析处理和数据还原；所述四维实景管理工作站根据所述云处理服务器发送的数据，调用并生成三维高精仿真GIS地图，该三维高精仿真GIS地图是基于3DGIS图形渲染引擎为底层，在通过无人机拍摄、激光扫描获取道路数据并结合与之对应的三维仿真软件合并而成，所述中心服务器主要与前方的数据采集分析处理器进行通信，获取数据采集分析处理器发过来的数据信息、报警信息、视频信息，并对对数据采集分析处理器下发控制指令、参数设定指令、联动指令等，中心服务器启动数据库对系统中的所有数据进行存储，并于人机交互工作进行数据通信，回报报警信息、并接受并完成工作站下发过来的所有信息以及控制指令，完成系统中所有数据采集分析处理器配置信息、搭建系统架构、建立网络数据链路、本地或远程维护、数据查看、筛选、导出等重要工作。处理所有潜在的或可能形成事故的关键信息，启动相应的决策规则加以处理，与监控数据服务器进行信息交互，可向道路监控系统或第三方提供SDK二次开发包或API数据接口，实现与监控系统，包括视频控制平台的联动、声音报警等。设备主要完成以下工作：数据交换、存储功能、系统通讯、维护、集中报警、预案生成、联动方案执行、加载GIS电子地图、图形加速引擎、车辆行人异常事故事件检测与报警、图像存储、数据存储、报警事件录像存查、报表生产、与第三方联动指令发送、设备系统参数设定、发送预设方案、日常操作人机界面集中警报；其中，所述车牌抓拍摄像机将抓取的车辆照片以及车辆牌照信息送入到数据采集采集分析处理器进行图形分析来获取的车辆特征信息送入到所述云处理服务器中进行图形分析和数据分析，所述云处理服务器的数据库中存有各种与实际车辆相同的三维模型和与之对应的车辆特征数据信息，服务器获取车牌抓拍摄像机送过来的每一辆车的车辆照片和车辆特征信息后与本地数据库中三维车辆模型数据进行一对一对比和匹配，将与数据一致或接近的车辆三维模型提取出来。其次、多要素全方位跟踪检测雷达传感器再将该车辆的实时雷达获取的车辆跟踪定位数据信息与该车辆的三维模型做进一步融合匹配，并同时将该车辆三维模型显示在三维高清仿真GIS地图上，通过数据补偿技术结合图形渲染加速引擎处理后就可以得到了与实际道路上运动方向、运动速度、实时位置、车辆颜色、车辆外形相同的三维车辆仿真动画，通过监控三维仿真动画中的每一辆车的运动轨迹、运通状态就可以实现对道路上实际运动车辆进行一对一的监控了，再将多要素全方位跟踪检测雷达传感器采集的多要素天气数据信息、空气质量数据、光照数据和时钟信息，送入到本系统中进行全方位的环境仿真模拟就可以更加逼真的对交通路况、交通状态和行驶的车辆以及所在环境进行全方位的仿真，并可以高质量的四维图形画面给使用管理者展现出来。