無人機智能交通信號指示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于，包括：長航時旋翼無人機平臺、交通信號燈顯示系統(tǒng)、信號燈控制模塊、圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊、多個帶云臺高清圖像傳感器及智能車流量識別模塊、多個超聲波傳感器。其中交通信號燈顯示系統(tǒng)、信號燈控制模塊、圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊、多個帶云臺高清圖像傳感器及智能車流量識別模塊、多個超聲波傳感器組成智能交通載荷，裝在無人機平臺下方，保證載荷重心在無人機的中心附近，提高旋翼無人機的穩(wěn)定性；無人機起落架裝載于載荷主體結構的下面，和智能交通載荷形成一體，方便運輸。
【專利說明】
無人機智能交通信號指示系統(tǒng)
技術領域
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[0001]本發(fā)明涉及到智能交通系統(tǒng)領域，尤其涉及到一種基于無人機的交通信號指示系統(tǒng)。
【背景技術】
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[0002]城市交通系統(tǒng)是保證一個城市高速運轉和保持活力最主要的基礎設施之一。近年來，隨著城市人口和私家車的快速增長，城市交通問題越來越突出，已經(jīng)成為了許多城市所面臨的難題之一。城市中的交通阻塞主要發(fā)生在十字路口，紅綠燈在城市交通中起著至關重要的作用，目前市場上大多是固定的信號指示燈或信號顯示器，這種信號顯示系統(tǒng)雖然能持續(xù)工作，信號穩(wěn)定，但是一旦出現(xiàn)交通事故或紅綠燈故障等狀況引發(fā)交通不暢，這時交警人員及車輛很難及時抵達現(xiàn)場指揮交通，交通指揮中心也不能通過傳統(tǒng)交通信號燈獲取實時的交通數(shù)據(jù)，不方便進行總體調(diào)度。無人機機載交通信號指示系統(tǒng)將智能交通信號指示燈搭載在旋翼無人機上，因此響應速度快，能從空中直達交通擁堵地點，并將現(xiàn)場視頻實時回傳給指揮中心，在應急交通指揮中極為便利；同時在無人機多個方向方配置多個高清圖像傳感器，通過智能算法能夠?qū)崟r自動識別各個方向車流量情況，并自動調(diào)整各個方向上的紅綠燈時間，保障每個通行方向合理的通行時間；基于無人機的智能交通指示燈系統(tǒng)可以實時調(diào)節(jié)指示燈的高度，不僅便于遠離路口的車輛能看到指示燈的狀態(tài)，而且能精確統(tǒng)計各個方向車流量的情況;將各個方向視頻及車流量參數(shù)發(fā)回指揮中心，指揮中心可遠程控制交通指示燈;布置靈活，當一個擁堵點問題解決以后，可立即飛行到下一個擁堵點。因此這種智能交通信號指引無人機能在有限的道路條件下提高交通管理效率，緩解交通壓力。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有應急交通指揮的不足，提供了一種基于無人機的智能交通指示系統(tǒng)，解決了交通管理者到達擁堵點不便利、了解擁堵情況不及時、不能準確了解各個方向車輛流量、通過各個方向車流量情況智能調(diào)整各個方向通行時間等問題。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
[0005]—種無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于:包括
[0006]無人機平臺、交通信號燈顯示系統(tǒng)、信號燈控制模塊；
[0007]交通信號燈顯示系統(tǒng)、信號燈控制模塊作為智能交通載荷，安裝于無人機平臺。
[0008]進一步，所述無人機交通信號燈顯示系統(tǒng)包括主體支架和面板，其中主體支架分為多個面，每個面安裝一個指示燈面板，每個指示燈面板都裝載有多個信號燈，負責一個方向上的交通指示。
[0009]進一步，所述信號燈控制模塊與交通信號燈連接，控制信號燈顯示顏色和顯示時間。
[0010]進一步，所述信號燈控制模塊包含信號燈顯示的預設參數(shù)，或所述信號燈控制模塊與指揮中心遠程連接。
[0011 ]進一步，還包括圖像傳感器。
[0012]進一步，還包括數(shù)據(jù)傳輸模塊、和/或智能車流量識別模塊。
[0013]進一步，包括數(shù)據(jù)傳輸模塊、和智能車流量識別模塊;所述圖像傳感器與數(shù)據(jù)傳輸模塊連接;和/或所述圖像傳感器與智能車流量識別模塊連接，智能車流量識別模塊與數(shù)據(jù)傳輸模塊連接;和/或所述信號燈控制模塊與智能車流量識別模塊連接。
[0014]進一步，數(shù)據(jù)傳輸模塊與指揮中心遠程連接；
[0015]進一步，所述圖像傳感器為帶云臺的高清圖像傳感器。
[0016]進一步，所述智能交通載荷還包括圖像傳感器、數(shù)據(jù)傳輸模塊、和/或智能車流量識別模塊，所述智能交通載荷裝在無人機平臺下方，保證載荷重心在無人機的中心附近;無人機起落架裝載于所述智能交通載荷結構的下面，和智能交通載荷形成一體。
[0017]—種無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于，包括:長航時旋翼無人機平臺、交通信號燈顯示系統(tǒng)、信號燈控制模塊、圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊、多個帶云臺高清圖像傳感器及智能車流量識別模塊、多個超聲波傳感器。其中交通信號燈顯示系統(tǒng)、信號燈控制模塊、圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊、多個帶云臺高清圖像傳感器及智能車流量識別模塊、多個超聲波傳感器組成智能交通載荷，裝在無人機平臺下方，保證載荷重心在無人機的中心附近，提高旋翼無人機的穩(wěn)定性;無人機起落架裝載于載荷主體結構的下面，和智能交通載荷形成一體，方便運輸。
[0018]所述無人機智能交通信號燈指示系統(tǒng)包括無人機載機平臺、交通信號燈顯示系統(tǒng)、信號燈控制模塊、圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊、超聲波傳感器、高清圖像傳感器及智能車流量識別模塊，其中交通信號燈顯示系統(tǒng)、信號燈控制模塊、圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊以及多個超聲波傳感器集成在主體支架上，主體支架通過螺釘固定在無人機的下面;每個交通信號燈顯示面板均安裝一個帶云臺的高清圖像傳感器裝置，實時采集同一個方向上的路口信息，將視頻數(shù)據(jù)同時傳輸給圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊和智能車流量識別模塊，智能車流量識別模塊根據(jù)圖像數(shù)據(jù)實時計算該方向上的車流量數(shù)據(jù)；圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊將視頻通過無線方式傳輸給指揮車或指揮中心。
[0019]所述長航時旋翼無人機平臺為無人機交通信號燈系統(tǒng)的搭載平臺，具備空中定點懸停的能力，通過超聲波和光流算法實現(xiàn)高精度定高和定位;航行時間長、載荷負重能力強和飛行靈活，具備一定的避障能力，主要通過移動指揮車或者交通指揮中心遠程的控制，為交通信號燈提供安全穩(wěn)定的飛行平臺。
[0020]所述無人機交通信號燈顯示系統(tǒng)由主體支架和面板等組成，其中主體支架分為四個面，每個面安裝一個指示燈面板，每個指示燈面板都裝載有多個信號燈，負責一個方向上的交通指示，實現(xiàn)交通指引和計時數(shù)字顯示的功能，每個信號燈都有紅黃綠三個顏色可顯示，滿足交通指示要求。
[0021]所述信號燈控制模塊為交通指示燈的控制中心，負責交通燈顏色、通行時間的控制信號燈控制模塊可預設參數(shù)，也可接收指揮中心遠程控制指令，當信號燈受控于信號控制模塊時，即可根據(jù)設置參數(shù)自動顯示紅綠燈信息，也可根據(jù)載荷上自動檢測到的各個方向車流量自動調(diào)整調(diào)整紅綠燈信息，其供電既可采用無人機主電力系統(tǒng)供電，也可以在載荷部分自帶電源供電。
[0022]所述帶云臺高清圖像傳感器為各個通行方向上的車流量傳感器，負責拍攝各個方向的圖像數(shù)據(jù)，云臺不久具備隔離無人機振動對圖像的影響，還可以根據(jù)無人機的飛行高度調(diào)整攝像頭拍照的角度，高清圖像傳感器具備自動增益調(diào)節(jié)、可適應多種光照環(huán)境，并且具備一定的透霧功能。另外，帶云臺的高清圖像傳感器都具備防水功能，可以在中雨中工作。
[0023]所述智能車流量識別模塊包含硬件和識別算法，硬件負責接收各個高清攝像頭的圖像信息，并通過專門的圖像識別算法對圖像中車輛數(shù)量進行識別，計算出道口各個方向的車流量情況，并將車流信息發(fā)送給信號燈控制模塊，信號燈控制模塊根據(jù)車流信息來智能切換紅綠燈更替時長，從而實現(xiàn)交通智能化的功能。
[0024]所述超聲波傳感器，為超聲波收發(fā)傳感器，可檢測一定距離和角度范圍內(nèi)的障礙物，并將信息反饋給無人機飛控系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)根據(jù)反饋信息實現(xiàn)無人機避障功能；同時通過無人機底部向下的超聲波和光流傳感器，對無人機的高度測量，并發(fā)送給無人機飛控系統(tǒng)，實現(xiàn)無人機的高度定位。
[0025]所述圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊將實現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸和視頻的單向傳輸，傳輸模塊有多路視頻輸入，可選擇其中一路傳輸或者對多路進行降低分辨率后同時傳輸，通過無線傳輸把視頻信號直接傳回交通指揮車或者交通控制指揮中心;數(shù)據(jù)傳輸模塊將把無人機的飛行參數(shù)、地面高度、車流量等關鍵信息發(fā)回給指揮中心;交通指揮車或交通指揮中心工作人員根據(jù)路口視頻信息和車流量等相關信息可遠程控制信號指示燈的顯示，當圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊監(jiān)測到通信鏈路不好后，將通知無人機上信號燈控制模塊將根據(jù)預設參數(shù)自動控制信號燈指不，提尚整個系統(tǒng)的可靠性。
[0026]所述無人機交通信號燈系統(tǒng)實現(xiàn)遠程操控，在交通擁堵高峰時期，直接用無人機在空中機動巡邏，能實現(xiàn)第一時間抵達擁堵現(xiàn)場，解決擁堵問題，當解決問題后，能迅速抵達下一個治理點，節(jié)約人力成本和時間成本。
[0027]所述無人機交通信號燈系統(tǒng)的信號顯示終端可根據(jù)應用需求來定制，可做不同規(guī)格的交通信號指示燈，滿足不同類型的路況需求。
[0028]本發(fā)明發(fā)明點在于:(I)交通指示燈搭載在無人機平臺，能夠快速響應交通指揮需求。(2)交通指示燈上具有圖像傳感器，圖像傳感器可隨無人機移動，能夠快速飛抵待指揮路口，并將路口路況傳回指揮中心。(3)交通指示燈上具有圖像傳感器，能夠?qū)崟r識別各路口路況，智能調(diào)節(jié)指示燈時間。(4)實時將路況傳回指揮中心，便于遠程控制指示燈。(5)實時將路況傳回指揮中心，能夠及時發(fā)現(xiàn)擁堵已解決，并及時指揮無人機攜帶交通燈飛抵另一個擁堵點，能夠優(yōu)化資源配置，使無人機交通指揮系統(tǒng)發(fā)揮最大的效能。
[0029]本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為:
[0030]1、本發(fā)明將交通指示燈搭載在無人機平臺，并加裝多個高清圖像傳感器和圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊后，響應速度快，能從空中直達交通擁堵地點，并將現(xiàn)場視頻實時回傳給指揮中心，在應急交通指揮中極為便利。
[0031]2、本發(fā)明將交通指示燈搭載在無人機平臺，并加裝多個高清圖像傳感器和圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊后，能實時調(diào)節(jié)指示燈的高度，不僅便于遠離路口的車輛能看到指示燈的狀態(tài)，而且能精確統(tǒng)計各個方向車流量的情況，通過智能算法能夠?qū)崟r自動識別各個方向車流量情況，并自動調(diào)整各個方向上的紅綠燈時間，保障每個通行方向合理的通行時間。
[0032]3、本發(fā)明將交通指示燈搭載在無人機平臺，并加裝多個高清圖像傳感器和圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊后，將各個方向視頻及車流量參數(shù)發(fā)回指揮中心，指揮中心根據(jù)視頻和流量參數(shù)遠程控制交通指示燈；另外這個系統(tǒng)布置靈活，當一個擁堵點問題解決以后，可立即飛行到下一個擁堵點。
【附圖說明】
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[0033]圖1為本發(fā)明的智能無人機交通信號指示系統(tǒng)示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明的智能無人機交通信號指示系統(tǒng)主視圖；
[0035]圖3為本發(fā)明的智能無人機交通信號指示系統(tǒng)俯視圖；
[0036]圖4為本發(fā)明的交通信號指示部分示意圖；
[0037]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0038]1、多旋翼飛行器平臺，2、交通信號燈顯示系統(tǒng)，3、超聲波傳感器，4、帶云臺高清圖像傳感器，5、圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊，6、信號燈控制模塊，7、信號燈顯示器，8、無人機起落架。
【具體實施方式】
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[0039]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。
[0040]如圖1、圖2、圖4所示，本發(fā)明包括旋翼無人機I和智能交通載荷，其中智能交通載荷由交通信號燈顯示系統(tǒng)2、信號燈控制模塊6、圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊5、帶云臺高清圖像傳感器及智能車流量識別模塊4、超聲波傳感器3、信號燈顯示器7和無人機起落架8。其中，智能交通載荷安裝在旋翼無人機I的底部，安裝過程需要將其重心要調(diào)整到無人機的中心附近，提高整個系統(tǒng)的性能。
[0041]智能交通載荷有主體結構，其中信號燈顯示系統(tǒng)2共有四個，分別安裝在主體結構四邊，對應十字交叉路口的四個通行方向，每個信號燈顯示系統(tǒng)2由超聲波傳感器3、信號燈顯示器7組成。信號燈顯示器7由兩個方向指示燈和一個等待時間顯示燈組成，如圖2所示，最左邊的指不燈為左轉指不燈，具備紅、黃、監(jiān)二色顯不;最右邊的指不燈為直彳丁指不燈，也具備紅、黃、藍三色顯示。中間指示燈為兩位數(shù)字顯示數(shù)碼管，在指示燈顏色變化前十秒開始倒計時。超聲波傳感器3安裝在信號燈顯示系統(tǒng)2的左向轉向燈和中間兩位數(shù)字顯示數(shù)碼管的中間，由發(fā)送和接收兩個模塊組成，負責本方向上的障礙物檢測，保證飛行安全，由于城市上空情況比較復雜，而且對無人機的安全性能要求比較高，因此加裝避障模塊是很有必要的。
[0042]信號燈控制模塊6安裝在信號燈顯示系統(tǒng)2的內(nèi)表面，負責四個信號燈顯示器7的每個燈的顏色、顯示時間、通行方向的控制，可以預設通行流程和時間等參數(shù)，也可響應圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊5接收到的指揮車或指揮中心控制指令進行通行顯示。同時信號燈控制模塊6可接收四個方向上的智能車流量識別模塊輸出的車流量數(shù)據(jù)，根據(jù)車流量數(shù)據(jù)、預定的模型、參數(shù)進行各個方向通行時間調(diào)整，達到最優(yōu)的通行效果。
[0043]圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊5固定在信號燈顯示系統(tǒng)2的內(nèi)表面，其數(shù)據(jù)傳輸天線朝下。本模塊通過數(shù)字視頻接口同時接收四個方向上的帶云臺高清圖像傳感器輸出的高清圖像，并在高清圖像疊加參數(shù)，可將其中任何一路圖像或者四路圖像進行降分辨率后拼圖輸出，然后通過無線視頻傳輸通道傳出，具體傳輸模式由地面指揮車或指揮中心控制，并且可以實時切換；圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊5通過串行通信接口接收信號燈控制模塊6輸出的狀態(tài)信息，不僅可以疊加在視頻上，還通過無線數(shù)據(jù)傳輸通道發(fā)送給指揮車或指揮中心。圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊5可以接收地面指揮車和指揮中心發(fā)送的數(shù)據(jù)，設置自身的工作轉態(tài)，并將相關控制指令發(fā)給信號燈控制模塊6，實現(xiàn)遠程對交通燈的控制。當圖像數(shù)據(jù)傳輸模塊5監(jiān)測到通信鏈路不穩(wěn)定后，將通知無人機上信號燈控制模塊將根據(jù)預設參數(shù)自動控制信號燈指示，提高整個系統(tǒng)的可靠性。
[0044]帶云臺高清圖像傳感器及智能車流量識別模塊4安裝在智能交通載荷的主體結構的下面，安裝零位方向與信號燈顯示系統(tǒng)2的垂線平行，每個信號燈顯示系統(tǒng)2方向均安裝一個。云臺為三軸云臺，不僅可以隔離無人機的振動，保證高清相機成像效果，還可以遠程手動調(diào)整高清相機的視角，更好的了解路口的狀況和識別出該方向上的車流量。高清傳感器具備自動對焦、白平衡和自動快門時間調(diào)整等功能，能適應不同光照環(huán)境，適應性很強，整個模塊具備防水能力，可以在中雨中工作。另外，無人機操作人員也需要根據(jù)高清攝像頭圖像對無人機進行超視距飛行控制，保證安全飛行。
[0045]無人機起落架8安裝在信號燈顯示系統(tǒng)2的下面，保證信號燈顯示系統(tǒng)2和帶云臺高清圖像傳感器及智能車流量識別模塊4距離地面有一定的安全距離，在無人機起飛和降落時保證系統(tǒng)的安全。
[0046]本發(fā)明的工作原理為:
[0047]當出現(xiàn)交通路口擁堵或者出現(xiàn)固定紅綠燈失效時，采用指揮車將無人機送到擁堵路口附近，給無人機通電，無人機智能交通信號指示系統(tǒng)開始自檢，包括無人機本身和智能交通載荷，自檢成功后，無人機智能交通信號指示系統(tǒng)操作人員開始規(guī)劃航線，讓無人機飛到擁堵路口，或者讓無人機直接從指揮中心飛到擁堵路口；飛到路口后，調(diào)整無人機懸停的位置、方位和高度，確認無人機下掛載的4個信號燈顯示系統(tǒng)2正對交叉路口四個通行方向，調(diào)整帶云臺高清圖像傳感器及智能車流量識別模塊4對準通行道路;無人機根據(jù)超聲波和光流傳感器穩(wěn)定自身姿態(tài)、高度和位置，實現(xiàn)高精度懸停;此時開始進行交通指揮，可由指揮車或指揮中心工作人員根據(jù)傳輸回來的視頻遠程控制交通指揮，也可讓無人機智能交通信號指示系統(tǒng)按照預定參數(shù)進行交通指揮，同時通過高清圖像傳感器和智能車流量識別模塊實時識別各個方向的車流量，對各個方向通行時間進行修正，達到智能化的交通指示燈；在整個工作過程中，監(jiān)測整個系統(tǒng)動力系統(tǒng)狀態(tài)，確保系統(tǒng)安全。在解決一個路口的擁堵問題后，可選擇飛到附近另外一個擁堵路口，或者降落在指揮車上，完成下一個任務。
[0048]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主體特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例的說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于:包括 無人機平臺、交通信號燈顯示系統(tǒng)、信號燈控制模塊； 交通信號燈顯示系統(tǒng)、信號燈控制模塊作為智能交通載荷，安裝于無人機平臺。2.—種如權利要求1所述的無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于:所述無人機交通信號燈顯示系統(tǒng)包括主體支架和面板，其中主體支架分為多個面，每個面安裝一個指示燈面板，每個指示燈面板都裝載有多個信號燈，負責一個方向上的交通指示。3.—種如權利要求1所述的無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于:所述信號燈控制模塊與交通信號燈連接，控制信號燈顯示顏色和顯示時間。4.一種如權利要求1所述的無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于:所述信號燈控制模塊包含信號燈顯示的預設參數(shù)，或所述信號燈控制模塊與指揮中心遠程連接。5.—種如權利要求1所述的無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于:還包括圖像傳感器。6.—種如權利要求5所述的無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于:還包括數(shù)據(jù)傳輸模塊、和/或智能車流量識別模塊。7.—種如權利要求6所述的無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于:包括數(shù)據(jù)傳輸模塊、和智能車流量識別模塊;所述圖像傳感器與數(shù)據(jù)傳輸模塊連接;和/或所述圖像傳感器與智能車流量識別模塊連接，智能車流量識別模塊與數(shù)據(jù)傳輸模塊連接;和/或所述信號燈控制模塊與智能車流量識別模塊連接。8.—種如權利要求7所述的無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)據(jù)傳輸模塊與指揮中心遠程連接。9.一種如權利要求5-8任意一項所述的無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像傳感器為帶云臺的高清圖像傳感器。10.—種如權利要求1所述的無人機智能交通信號指示系統(tǒng)，其特征在于:所述智能交通載荷還包括圖像傳感器、數(shù)據(jù)傳輸模塊、和/或智能車流量識別模塊，所述智能交通載荷裝在無人機平臺下方，保證載荷重心在無人機的中心附近;無人機起落架裝載于所述智能交通載荷結構的下面，和智能交通載荷形成一體。
【文檔編號】G08G1/065GK205486828SQ201620181129
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月9日
【發(fā)明人】胡進
【申請人】武漢博感空間科技有限公司