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雷达传感器摄像头视频复合障碍物检测识别防撞探测系统

雷达传感器摄像头视频复合障碍物检测识别防撞探测系统

雷达传感器摄像头视频复合障碍物检测识别防撞探测系统

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雷达传感器摄像头视频复合障碍物检测识别防撞探测系统

雷达传感器摄像头视频复合障碍物检测识别防撞探测系统,普通公共交通工具有地铁、公交、轻轨等,由于其不排放SO2等有毒尾气等有害气体的优点,在国内许多城市交通建设部门受到青睐。为保证行车安全,电车一般都是在马路中间行驶,在人行横道与拐弯处有必要采取保护措施。作为一种比较成熟的产品,毫米波雷达的检测性能十分稳定,对环境要求不高,即使在雨雪天气下,它也能很好地工作。其功能主要是对目标距离的测量,对目标的速度和方位进行测量。除功能多样外,毫米波雷达在其它方面也有其优势。比如,它的结构很简单,利用新的RF收发芯片,很快就能形成一套完整的系统;由于工作频率的关系,毫米波雷达发射功率很小,并且可以达到很高的分辨率和灵敏度;与此同时,它的天线可以做的非常小,在主动防撞系统中,毫米波雷达传感器已经成为必然的选择。经实践检验,雷达系统存在人和车不能检测的问题,因此该系统增加了视频设备对近距离行人、单车和车辆的探测预警。


电车雷达视频复合防撞系统是利用雷达传感器和视频传感器联合检测列车行驶前障碍物,评估其危害程度,给出相应的等级预警信号。它具有检测有轨车前障碍物、危险预警和实现与车信号系统控制主机网络通讯等功能。它主要由雷达传感器、雷达系统主机、视频传感器、视频系统主机、防撞障碍物视频融合系统组成。障碍防撞系统主要包括雷达系统和视频系统,它是对远距离车辆目标的跟踪预警,以及视频系统对近距离目标的探测预警。


雷达系统构成障碍物防撞雷达系统由雷达传感器、数据处理模块、电源模块、线缆、安装架和系统软件组成,其中数据处理模块和电源模块采用一体化设计构成系统主机。视频系统构成视频系统,由视频传感器、摄像单元、数据转换和供电模块组成,其中包含镜头和视频处理模块,摄象机对视频数据进行采集和处理,数据转换和供电模块负责视频系统的供电,以及视频系统和雷达主机之间的数据传输功能。


采用毫米波雷达传感器FMCW体制实现了对障碍物的探测与识别,通过两次多收天线方式,可有效地检测多个目标参数。雷达法是利用障碍物反射电磁波现象来发现和确定目标位置的。该方案将障碍物探测雷达安装在有轨电车上,工作于24GHz毫米波段,采用FM连续波测量障碍物距离,并采用数字波束形成技术进行目标定位。接受波束形成器利用n个接收天线阵元构成的天线阵列,接收波束形成技术将多个接收天线所接收的信号合成一个波束。综合的信号在接收波束增强时,通过相位补偿确定波束方向,并根据所需接收回波信号,通过相位补偿确定波束角,可以接收到所需的回波信号。所以起到了空间滤波作用。该接收天线具有较高的灵敏度,能够检测到每一个接收波束在空间辐射范围内具有与多个接收波束相同的微弱信号,因此从技术实现上来说,与多波束收发相比,多波束接收更容易实现,且易于处理,故采用宽波束、多波束接收方式。该雷达安装在有轨电车上,其天线采用两次多接收方式,可进行短距离和远距离混合测量。近距离测量采用宽波束,雷达的方位角50°,垂直波束角4°,探测距离60m;远距离测量采用窄波束,雷达的方位角20°,垂直波束角4°,探测距离200m。窄波束主要用于捕捉远距离目标,帮助驾驶员及时发现目标,并有足够的反应时间,可以有效地避免有轨电车在通过交叉路口时,由于某些突发事件而造成的交通事故。宽频雷达波束主要捕获车头近区域内视觉盲区不易察觉的近距目标,从而避免有轨电车发生一系列因盲区而引起的碰撞事故。


通过距离-多普勒二维回波处理,实现目标距离、速度信息的一体化测量,改进数据处理的实时性,提高信号处理累积增益,从而有效地提高雷达传感器系统对目标的检测灵敏度,是解决多目标识别问题的一种有效方法。多普勒处理方法利用锯齿形调频连续波信号,通过采集多个循环的数据获取平均值,并以每个周期的实际值减去该平均值,可有效地抑制固定杂波的部分,从而简化了后续信号处理。在复杂环境下,该算法还可实现运动目标的距离和速度的去耦合。雷达波形采用锯齿波线性调频连续波,该雷达信号由单扫频信号构成,每一周期仅有一个调频斜率,即信号频率在一个周期内先逐渐升高,到设定值后迅速降至初始值,循环重复。这类信号对于现有的信号发生器来说是比较容易产生的,因此在现代雷达系统中得到了更广泛的应用。


视频近距探测系统雷达传感器视频复合防撞系统视频系统采用成熟的产品。它主要应用于对近距离目标的前方避碰预警(FCW)和行人碰撞预警(PCW)。录像机的摄像是非广角拍摄,拍摄角度有限,因此需要将摄像机安装在距离中轴线左右两侧15cm以内,同时安装位置应尽量不遮挡司机视线。在雷达视频复合防撞系统中,由视频采集器的主机过滤,然后与雷达发出的报警信息融合,输出预警信息,对有轨电车驾驶员发出警告信息,避免碰撞。


雷达传感器限界内障碍物检测识别障碍物探测系统能在有轨电车运行限界内探测到目标、距离、速度、利用现代数字滤波器,根据其运动特性(近/远)的运动特性,对目标轨迹进行测向计算,再利用现代数字滤波器预测它的运动轨迹。计算评价有轨电车目标移动速度和制动特性时,对电车危险程度进行评定。静态指标。在限界内要识别静态目标,并移除有轨。动态目标。在限界内,动态目标应该按照其运动轨迹进行危险度评价。障碍检测系统不能误报、漏报前方障碍。


雷达传感器限界外障碍物检测识别障碍物探测系统,能在有轨电车在运行过程中探测到目标,测速、测速、方位,然后用现代数字滤波跟踪预测有轨电车的轨迹。通过运动特征(接近/远离等)、到电车的距离、目标物的速度、电车的速度、制动特性,计算出其对电车的危险程度。静态指标。在限制范围外,应该去掉静态目标。动态目标。在限定范围外,需要确定动态目标,并根据其运动轨迹判断是否有害。


坡道、弯道障碍物检测识别障碍物检测系统根据线路数据和列车定位信息,识别出当前的列车坡道、弯道路况等线路状态。
(1)斜坡。对于上、下坡道道路,障碍物检测系统需要分析线路坡度等情况,并进行障碍物报警识别,不能因为上、下坡道的误报或漏报。
(2)弯曲。障碍物检测系统在弯道路况下,对弯道转弯半径等线路状况进行分析,调整线路限界,并进行障碍物报警识别,避免误报和误报。


平交路口障碍物检测识别障碍检测系统根据线路数据和列车定位信息,判断列车当前位置是否是平交口。对于交叉路口的路况,障碍物检测系统需要考虑前方车辆较多和车头近距盲区的情况,调整探测分析和预警算法,对障碍物进行报警识别,不应因平交路口造成误报或漏报。


多级预警功能障碍探测系统可以检测32个障碍物的距离、方位及移动障碍物的轨迹。该系统的处理中心根据检测信息和电车本身的运动参数,例如列车运行速度等,来确定碰撞可能发生碰撞的位置和预计碰撞的时间,识别前方障碍物的危险等级,并将危险目标实时传送到车载设备上。依据电车紧急制动速率,常用制动速率将预警情况分为三种,分别为有碰撞危险、有无可避免碰撞的可能性。如果障碍物检测系统检测到障碍物有碰撞危险,就会发出警报。火车在靠近障碍物位置或可能发生碰撞的地点时,系统判定列车极有可能发生碰撞,应及时采取常规的制动措施。并且当列车接近于障碍物位置或可能发生碰撞的地点时,系统判定为无法避免的碰撞,必须采取紧急制动措施。


视频系统功能(1)正面防撞。发出警告音的声音是在与前车有可能发生碰撞之前的2.7秒内;警报声是一连串的高声蜂鸣声。(2)低转速防撞。警告音可能是在与前车低速相撞之前发出警告声;在30km/h以下的时速,以一系列短促的高音量蜂鸣声报警。(3)行人躲避碰撞。在经过车辆前行的道路时,行人发出警报;只有当日间车速低于50km/h时才启动;在昏暗或夜间,系统不能工作;报警声是一连串高音蜂鸣声。气候、光照等因素会对视频系统的识别和反应能力产生很大影响,如部分或完全阻隔视觉传感器的视野,将导致视频系统功能的丧失或减弱。


障碍防撞雷达视频组合系统为有轨电车运行提供辅助安全预警功能,提示可能出现的危险;雷达传感器和录像设备虽然已应用到相关领域的先进创新技术,但是仍然无法保证百分之一百的准确探测车辆和行人,因此无法保证提供所有相应的声音警告。由于道路、道路设施、天气等因素都会对系统识别和反应能力产生很大影响,因此,应继续遵循安全驾驶规范和安全驾驶惯例,并辅以该系统的使用。

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