本實(shí)用新型涉及公路巡檢技術(shù)領(lǐng)域，具體特指一種基于無(wú)人機(jī)的公路行車(chē)環(huán)境自動(dòng)綜合監(jiān)測(cè)警示系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

截止2015年底，我國(guó)高速公路通車(chē)總里程達(dá)到12萬(wàn)公里，其中山區(qū)高速公路達(dá)到6萬(wàn)公里，對(duì)其進(jìn)行日常安全巡查不僅消耗大量的人力物力，而且不確定因素多、難度大，是擺在我國(guó)高速公路管理人員面前的一道難題。

傳統(tǒng)的高速公路安全巡檢主要采用巡邏車(chē)輛和定點(diǎn)攝像頭監(jiān)控相結(jié)合的方式。由于每次道路巡檢費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)財(cái)，所以目前人工巡視的間隔周期比較長(zhǎng)，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，發(fā)現(xiàn)信息具有滯后性，且巡視過(guò)程主要受巡視人員的主觀性控制，因此存在漏查或者效率低下等問(wèn)題，此外，巡視車(chē)輛在巡視過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題需要及時(shí)停車(chē)處理，而高速公路其他社會(huì)車(chē)輛行駛速度較快且在高速公路路段上禁止停車(chē)，這樣勢(shì)必影響路段其他車(chē)輛的通行，還可能產(chǎn)生安全隱患；利用攝像頭定點(diǎn)監(jiān)控只能得到特定點(diǎn)附近片區(qū)內(nèi)的道路安全情況且存在視覺(jué)盲區(qū)，無(wú)法反應(yīng)道路全段的真實(shí)狀況，在大范圍內(nèi)建立定點(diǎn)監(jiān)控裝置成本高。

我國(guó)現(xiàn)在基于GPS的智能導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)成熟，GPS技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，且市場(chǎng)上存在小型GPS導(dǎo)航裝置，能夠安裝在無(wú)人機(jī)上飛行，但目前無(wú)人機(jī)的電池大部分電池不能直接充電，且續(xù)航時(shí)間較短，普遍低于30分鐘，這樣限制了無(wú)人機(jī)的大規(guī)模推廣使用，此外還有大部分無(wú)人機(jī)采用的是遙控飛行，智能化程度不高。

當(dāng)前視頻圖像監(jiān)控信息采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)送往中心站的模擬方式，這種傳送方式需要安裝光纖，不僅費(fèi)用高而且需要維修保養(yǎng)。當(dāng)前控制中心采用人工檢測(cè)，在上下?lián)Q班或者休息時(shí)未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于無(wú)人機(jī)的公路行車(chē)環(huán)境自動(dòng)綜合監(jiān)測(cè)警示系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有公路行車(chē)環(huán)境存在漏查或者效率低下等問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案具體如下：

本實(shí)用新型提供的一種基于無(wú)人機(jī)的公路行車(chē)環(huán)境自動(dòng)綜合監(jiān)測(cè)警示系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)裝置、控制中心、地面基座和可變情報(bào)板，其中，所述無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)裝置用于采集公路環(huán)境信息并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?；所述控制中心將接收到的公路環(huán)境信息進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比處理，并根據(jù)對(duì)比結(jié)果判斷是否生成警示信息，同時(shí)，將該警示信息發(fā)布在與控制中心連接的可變情報(bào)板上；所述地面基座用于無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)裝置的停靠及充電。

優(yōu)選地，所述無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)裝置為直升機(jī)式無(wú)人機(jī)，所述無(wú)人機(jī)上設(shè)置有機(jī)載CPU、機(jī)載無(wú)線(xiàn)信息傳輸裝置、機(jī)載攝像頭、GPS定位導(dǎo)航裝置和紅外線(xiàn)測(cè)距傳感器，所述機(jī)載CPU分別與機(jī)載無(wú)線(xiàn)信息傳輸裝置、機(jī)載攝像頭、GPS定位導(dǎo)航裝置和紅外線(xiàn)測(cè)距傳感器連接，其中，所述機(jī)載CPU用以收集各個(gè)裝置的信號(hào)進(jìn)而控制無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)；所述機(jī)載攝像頭用于全程拍攝路段的視頻畫(huà)面，所述GPS定位導(dǎo)航裝置接收無(wú)人機(jī)的方位信號(hào)，并將該方位信號(hào)傳輸?shù)綑C(jī)載CPU；所述機(jī)載無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸裝置能夠?qū)C(jī)載攝像頭拍攝的視頻和GPS定位導(dǎo)航裝置接收到的無(wú)人機(jī)的方位信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂浦行模隹刂浦行膶?duì)接收到的信息進(jìn)行加工處理。

優(yōu)選地，所述機(jī)載CPU還連接有機(jī)載無(wú)線(xiàn)充電蓄電池裝置，所述與地面基座相匹配，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電充電。

優(yōu)選地，所述機(jī)載CPU還連接有機(jī)載存儲(chǔ)裝置，所述機(jī)載存儲(chǔ)裝置采用ssd固態(tài)硬盤(pán)。

優(yōu)選地，：所述紅外線(xiàn)測(cè)距傳感器設(shè)置在無(wú)人機(jī)機(jī)身四周，用以實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)360°全方位的距離監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選地，所述控制中心設(shè)置有無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收裝置和處理器，所述無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收裝置與機(jī)載無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸裝置相配合，用以數(shù)據(jù)信息的接收，并將接收到的數(shù)據(jù)信息傳輸給處理器，所述處理器用以對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

優(yōu)選地，所述可變情報(bào)板設(shè)置在公路沿線(xiàn)上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型提供的一種基于無(wú)人機(jī)的公路行車(chē)環(huán)境自動(dòng)綜合監(jiān)測(cè)警示系統(tǒng)，首先通過(guò)無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)裝置對(duì)公路行車(chē)環(huán)境進(jìn)行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，所述控制中心將接收到的公路環(huán)境信息進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比處理，并根據(jù)對(duì)比結(jié)果判斷是否生成警示信息，同時(shí)，將該警示信息發(fā)布在與控制中心連接的可變情報(bào)板上；所述地面基座用于無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)裝置的停靠及充電。本實(shí)用新型采用無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)裝置代替公路巡檢車(chē)輛或巡邏人員進(jìn)行公路巡檢，自動(dòng)化程度高，可節(jié)省大量人力投入，同時(shí)，避免了公路行車(chē)環(huán)境的漏查等情況，同時(shí)，將警示信息發(fā)布在可變情報(bào)板上，提醒駕駛員行車(chē)環(huán)境，避免出現(xiàn)交通事故。

進(jìn)一步的，采用機(jī)載攝像頭全程拍攝路段視頻畫(huà)面，攝像頭角度及焦距可以由CPU及控制中心調(diào)節(jié)，對(duì)公路交通影響小，航拍范圍大，反應(yīng)路段情況及時(shí)真實(shí)。

進(jìn)一步的，所述無(wú)人機(jī)可根據(jù)預(yù)設(shè)航線(xiàn)自主飛行也可根據(jù)控制中心人員發(fā)出的指令遙控飛行，遇緊急情況，自動(dòng)生成警示信息，由值班人員判斷是否立即在可變情報(bào)板發(fā)布，若無(wú)人值守，時(shí)間超過(guò)設(shè)定閾值后電腦將自動(dòng)發(fā)布警示信息至相對(duì)應(yīng)位置的可變情報(bào)板，智能化程度高。

附圖說(shuō)明

圖1是無(wú)人機(jī)的俯視圖；

圖2是無(wú)人機(jī)的主視圖；

圖3是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)流程圖；

其中，1、無(wú)人機(jī) 2、機(jī)載無(wú)線(xiàn)信息傳輸裝置 3、機(jī)載無(wú)線(xiàn)充電蓄電池裝置 4、機(jī)載攝像頭 5、機(jī)載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置 6、GPS定位導(dǎo)航裝置 7、紅外線(xiàn)測(cè)距傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1至圖3所示，本實(shí)用新型提供的一種基于無(wú)人機(jī)的公路行車(chē)環(huán)境自動(dòng)綜合監(jiān)測(cè)警示系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)裝置、控制中心、地面基座和可變情報(bào)板。其中，所述無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)裝置用于采集公路環(huán)境信息并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，所述公路環(huán)境信息包括路面是否有障礙物、道路的能見(jiàn)度以及道路沿線(xiàn)交安設(shè)施是否損壞等信息；所述控制中心將接收到的公路環(huán)境信息進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比處理，并根據(jù)對(duì)比結(jié)果判斷是否生成警示信息，同時(shí)，將該警示信息發(fā)布在與控制中心連接的可變情報(bào)板上；所述地面基座用于無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)裝置的?？考俺潆?，同時(shí)，所述地面基座設(shè)置的數(shù)量由監(jiān)控路段長(zhǎng)度和無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)裝置續(xù)航時(shí)間決定，所述地面基座通過(guò)連接電纜并帶有無(wú)線(xiàn)充電裝置，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)續(xù)航的無(wú)線(xiàn)充電；所述可變情報(bào)板根據(jù)路段特點(diǎn)設(shè)置在公路沿線(xiàn)，與控制中心相連接，情報(bào)板上顯示內(nèi)容由控制中心發(fā)送。

具體地，所述無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)裝置為直升機(jī)式無(wú)人機(jī)1，所述無(wú)人機(jī)上設(shè)置有機(jī)載CPU、驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)載無(wú)線(xiàn)信息傳輸裝置2、機(jī)載無(wú)線(xiàn)充電蓄電池裝置3、機(jī)載攝像頭4、機(jī)載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置5、GPS定位導(dǎo)航裝置6和紅外線(xiàn)測(cè)距傳感器7，所述機(jī)載CPU分別與驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)載無(wú)線(xiàn)信息傳輸裝置2、機(jī)載無(wú)線(xiàn)充電蓄電池裝置3、機(jī)載攝像頭4、機(jī)載數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置5、GPS定位導(dǎo)航裝置6和紅外線(xiàn)測(cè)距傳感器7連接。

其中，所述機(jī)載CPU用以收集各個(gè)裝置的信號(hào)進(jìn)而控制無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)；

所述機(jī)載攝像頭4用于全程拍攝路段的視頻畫(huà)面，所述攝像頭的角度及焦距通過(guò)控制中心控制記載CPU進(jìn)行調(diào)節(jié)；

所述GPS定位導(dǎo)航裝置6接收無(wú)人機(jī)的方位信號(hào)，并將該方位信號(hào)傳輸?shù)綑C(jī)載CPU，進(jìn)而通過(guò)機(jī)載CPU控制無(wú)人機(jī)的行動(dòng)。

所述機(jī)載無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸裝置2能夠?qū)C(jī)載攝像頭拍攝的視頻和GPS定位導(dǎo)航裝置接收到的無(wú)人機(jī)的方位信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂浦行模隹刂浦行耐ㄟ^(guò)人機(jī)結(jié)合的方式對(duì)接收到的信息進(jìn)行加工處理，判斷公路沿線(xiàn)是否有交安設(shè)施損壞、路段局部是否有不利于安全行車(chē)的天氣、以及路面是否有障礙物，根據(jù)判斷結(jié)果，工作人員及時(shí)采取措施并由控制中心發(fā)送警示信息至沿線(xiàn)可變情報(bào)板；

所述機(jī)載存儲(chǔ)裝置5采用ssd固態(tài)硬盤(pán)，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的快速寫(xiě)入與讀取；

所述紅外線(xiàn)測(cè)距傳感器7等距設(shè)置在無(wú)人機(jī)機(jī)身四周，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)360°全方位的距離監(jiān)測(cè)，當(dāng)遇到障礙物時(shí)，所述紅外線(xiàn)測(cè)距傳感器將采集到的障礙物距離無(wú)人機(jī)的距離信息傳輸至機(jī)載CPU，進(jìn)而通過(guò)機(jī)載CPU控制無(wú)人機(jī)改變飛行方向；

所述機(jī)載無(wú)線(xiàn)充電蓄電池裝置3與地面基座相匹配，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)電充電。

所述控制中心設(shè)置有無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收裝置和處理器，所述無(wú)線(xiàn)信號(hào)接收裝置與機(jī)載無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸裝置相配合，用以數(shù)據(jù)信息的接收，并將接收到的數(shù)據(jù)信息傳輸給處理器，所述處理用以對(duì)數(shù)據(jù)的處理。

應(yīng)用上述系統(tǒng)對(duì)公路行車(chē)環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)綜合監(jiān)測(cè)警示，通過(guò)下述步驟完成：

步驟1：地面基座設(shè)置

根據(jù)所需監(jiān)控路段長(zhǎng)度和無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)間決定地面基座設(shè)置數(shù)量；

相鄰兩地面基座的間距為：S＝V*(T-t)，其中，V為無(wú)人機(jī)飛行速度，T為無(wú)人機(jī)最大續(xù)航時(shí)間，t為無(wú)人機(jī)預(yù)留機(jī)動(dòng)時(shí)間，用于無(wú)人機(jī)處理一些意外情況；

地面基座設(shè)置個(gè)數(shù)為：N₁＝X/S+1，其中，式中X為需要監(jiān)控路段總長(zhǎng)度。

步驟2：無(wú)人機(jī)航拍

如圖4所示，無(wú)人機(jī)上設(shè)置的GPS定位導(dǎo)航裝置接收無(wú)人機(jī)的位置信息，同時(shí)將該位置信息反饋至機(jī)載CPU，由機(jī)載CPU控制無(wú)人機(jī)沿預(yù)設(shè)航道飛行及起降，實(shí)現(xiàn)在預(yù)設(shè)的飛行航線(xiàn)上自主飛行，也可通過(guò)接受控制中心的指令遙控飛行。無(wú)人機(jī)飛行過(guò)程中使用機(jī)載攝像頭采集視頻數(shù)據(jù)并通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸裝置實(shí)時(shí)將視頻傳輸至控制中心。無(wú)人機(jī)安裝有紅外線(xiàn)測(cè)距傳感儀，用于反饋距離信息至機(jī)載CPU，由機(jī)載CPU控制無(wú)人機(jī)躲避障礙物。當(dāng)無(wú)人機(jī)電量不足時(shí)將降落至最近地面基座進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電。此過(guò)程涉及到圖3所示的感知層、控制層和執(zhí)行層。

步驟3：控制中心工作

如圖4所示，控制中心主要負(fù)責(zé)接收無(wú)人機(jī)裝置無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)，并進(jìn)行人機(jī)結(jié)合的數(shù)據(jù)處理，最終將行車(chē)環(huán)境信息反映至對(duì)應(yīng)路段可變情報(bào)板，此過(guò)程主要涉及圖3所示的控制層。

控制中心根據(jù)無(wú)人機(jī)拍攝視頻判斷沿線(xiàn)交安設(shè)施損壞的方法，具體如下：

無(wú)人機(jī)定期采集完整路段視頻信息傳輸存入控制中心數(shù)據(jù)庫(kù)，由管理人員確定后作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比視頻；無(wú)人機(jī)巡邏過(guò)程中實(shí)時(shí)傳輸視頻及方位信息回控制中心，電腦根據(jù)方位信息定位視頻所處路段，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別功能，逐幀與數(shù)據(jù)庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)視頻比對(duì)，當(dāng)交安設(shè)施出現(xiàn)與原視頻中不同時(shí)，自動(dòng)向值班人員反饋。

控制中心根據(jù)無(wú)人機(jī)拍攝視頻判斷沿線(xiàn)局部惡劣天氣主要為霧的方法，具體如下：

在控制中心端數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)先導(dǎo)入不同能見(jiàn)度下的視頻或照片，作為對(duì)比樣本，電腦將接收到的實(shí)時(shí)視頻信息與不同能見(jiàn)度的照片進(jìn)行比對(duì)，判斷路段能見(jiàn)度。電腦確定能見(jiàn)度后，結(jié)合值班人員對(duì)不同的判斷結(jié)果采取以下措施如下措施。

1能見(jiàn)度小于500米大于200米時(shí)。在可變情報(bào)板處提示駕駛員必須開(kāi)啟防眩目近光燈、示寬燈和尾燈；時(shí)速不得超過(guò)80公里；保持150米以上的行車(chē)間距。

2能見(jiàn)度小于200米大于100米時(shí)，在可變情報(bào)板處提示駕駛員必須開(kāi)啟霧燈和防眩目近光燈、示寬燈和尾燈；時(shí)速不得超過(guò)60公里；保持100米以上的行車(chē)間距。

3能見(jiàn)度小于100米大于50米時(shí)，在可變情報(bào)板處提示駕駛員必須開(kāi)啟霧燈和防眩目近光燈、示寬燈、尾燈，時(shí)速不得超過(guò)40公里；保持50米以上的行車(chē)間距。

4能見(jiàn)度小于50米時(shí)，在匝道附近可變情報(bào)板處提示駕駛員車(chē)輛禁止駛?cè)肭胺礁咚俟?。此時(shí)已進(jìn)入高速公路的車(chē)輛，必須按規(guī)定開(kāi)啟有關(guān)燈光，駛離霧區(qū)，時(shí)速不得超過(guò)20公里。

控制中心根據(jù)無(wú)人機(jī)拍攝視頻判斷沿線(xiàn)路段路面障礙物的方法，具體如下：

無(wú)人機(jī)定期采集完整路段視頻信息傳輸存入控制中心數(shù)據(jù)庫(kù)，由管理人員確定后作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比視頻；無(wú)人機(jī)巡邏過(guò)程中實(shí)時(shí)傳輸視頻及方位信息回控制中心，電腦根據(jù)方位信息定位視頻所處路段，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別功能以及顏色對(duì)比功能，逐幀與數(shù)據(jù)庫(kù)中標(biāo)準(zhǔn)視頻比對(duì)，當(dāng)交發(fā)現(xiàn)路面與標(biāo)準(zhǔn)視頻有不同時(shí)，自動(dòng)向值班人員反饋并在系統(tǒng)中預(yù)警，如果此時(shí)沒(méi)有值班人員進(jìn)行操作，當(dāng)時(shí)間超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，自動(dòng)在障礙物前方可變信息版處發(fā)布警示信息，提醒駕駛員注意安全。