CN105047020B - 一种基于雷达的桥梁通行防撞方法及装置 - Google Patents

一种基于雷达的桥梁通行防撞方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供基于雷达的桥梁通行防撞方法与装置，方法包括：控制雷达第一次发射探测波束并接收反射波束，计算雷达与桥梁的直线距离L1；在雷达第一次发射探测波束的同时，获取车辆的实时速度V(t)；经过预设的时间间隔ΔT后，控制雷达第二次发射探测波束并接收反射波束，计算此时雷达与桥梁的直线距离L2；计算车辆的行驶距离Ld；计算桥梁到路面的高度H；将桥梁的高度H与车辆的高度Hv比较，如果Hv≥H，则进行报警提示。本发明实现了桥梁限高的自动判断，能避免因为人为主观判断引起的误差，实施简单，可靠性高。

Description

一种基于雷达的桥梁通行防撞方法及装置
技术领域
本发明涉及汽车辅助驾驶技术领域，尤其涉及一种基于雷达的桥梁通行防撞方法及装置。
背景技术
目前大多数道路上都有与之相交的桥梁，而这些桥梁都有一定的限高，当汽车尤其是载货汽车的总高度大于桥梁的限高时，就会发送撞桥事故，给司机和公共财产造成损失，甚至引发严重的交通事故。而且，有些桥梁没有限高标识，仅凭司机的目测主观判断，难免存在误差，导致判断失准，进而引发事故。因此，有必要提出一种桥梁通行防撞方法及装置，预防事故的发生。
发明内容
本发明提供一种基于雷达的桥梁通行防撞方法及装置，旨在解决当桥梁没有限高标识时人为主观判断桥梁高度误差大的问题，实现准确测量桥梁限高，避免损失和事故。
为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
本发明一方面提供一种基于雷达的桥梁通行防撞方法，包括：
控制雷达第一次发射探测波束并接收反射波束，计算雷达与桥梁的直线距离L1；
在雷达第一次发射探测波束的同时，获取车辆的实时速度V(t)；
经过预设的时间间隔ΔT后，控制雷达第二次发射探测波束并接收反射波束，计算此时雷达与桥梁的直线距离L2；
计算车辆的行驶距离Ld；
计算桥梁到路面的高度H；
将桥梁的高度H与车辆的高度Hv比较，如果Hv≥H，则进行报警提示。
在一个实施例中，所述经过预设的时间间隔ΔT后，控制雷达第二次发射探测波束并接收反射波束，计算此时雷达与桥梁的直线距离L2的步骤之前还包括：
判断道路的坡度变化是否大于阈值Δγ。
在一个实施例中，所述控制雷达第一次发射探测波束并接收反射波束，计算雷达与桥梁的直线距离L1的步骤之前，还包括：
获取车辆前方的图像，判断是否有桥梁存在。
具体地，所述L1＝C*(T11-T12)，其中C为光速，T11为雷达第一次发射时的时间，T12为第一次接收到反射波的时间。
具体地，所述L2＝C*(T21-T22)，其中C为光速，T21为雷达第二次发射时的时间，T22为第二次接收到反射波的时间。
具体地，所述V(t)通过速度传感器、加速度传感器或者汽车的CAN总线获得。
优选地，所述Δt设为3秒。
具体地，所述
优选地，Δγ设为5°。
具体地，所述计算桥梁到路面的高度H的步骤包括：
A)计算桥梁与雷达之间的垂直距离为h1；
B)计算雷达安装位置到路面的高度在桥梁高度方向的投影高度h0'；
C)计算桥梁的高度H。
具体地，所述h1＝L2*sin(arccos{[L12-(L22+Ld2)]/(2L2*Ld)})。
具体地，所述h0'＝h0/cosγ，其中，h0为雷达安装位置到路面的高度，γ为路面的坡度。
具体地，所述H＝h1+h0'。
具体地，所述获取车辆前方的图像，判断是否有桥梁存在的步骤包括：
A、进行灰度化处理，并根据光照条件，对图像进行光照补偿；
B、采用静态模板匹配法识别出桥梁。
本发明另一方面提供一种基于雷达的桥梁通行防撞装置，包括雷达传感器、处理模块、雷达安装高度设置模块、车速获取模块、行驶距离计算模块、坡度获取模块、高度比较判断模块、报警模块；
所述雷达传感器，用于发射和接收雷达波；
所述处理模块，用于各个模块之间的控制；
所述雷达安装高度及车辆高度设置模块，用于输入雷达安装高度到地面的垂直距离及车辆的总高度；
所述车速获取模块，用于实时获取当前的车辆速度；
所述行驶距离计算模块，用于计算车辆行驶的距离；
所述坡度获取模块，用于获取当前道路的坡度；
所述高度比较判断模块，用于判断车辆高度是否超过桥梁限高；
所述报警模块，用于在车辆高度超过桥梁限高时进行报警提示。
在一个实施例中，所述基于雷达的桥梁通行防撞装置还包括：
坡度判断模块，用于判断在指定时间区间内，道路的坡度变化是否超过阈值。
在一个实施例中，所述基于雷达的桥梁通行防撞装置还包括：
图像获取及处理模块，用于获取车辆前方的图像，判断是否有桥梁存在。
本发明的有益效果在于：本发明通过利用雷达波的发射和接收，计算出两次雷达与桥梁之间的距离，通过车速计算车辆行驶距离，并结合坡度传感器，最终计算出桥梁高度，实现了车辆在通过桥梁之前进行预警，避免了因为人为判断失误造成的损失，实施简单，检测方法可靠。
附图说明
图1是本发明的基于雷达的桥梁通行防撞方法的桥梁高度测量示意图；
图2是本发明的基于雷达的桥梁通行防撞装置的结构示意图；
图3是本发明的基于雷达的桥梁通行防撞装置的另一结构示意图；
图4是本发明的基于雷达的桥梁通行防撞装置的另一结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
本发明的实施例一方面提供一种基于雷达的桥梁通行防撞方法，包括：
S10.控制雷达第一次发射探测波束并接收反射波束，计算雷达与桥梁的直线距离L1。
由于雷达波的传播速度接近光速C(30万公里/秒)，在雷达波发射和接收的间隙，汽车的行驶距离可以忽略不计，因此可以认为雷达的发射和接收是在同一点完成的。设雷达第一次发射时的时间为T11，第一次接收到反射波的时间为T12，则L1＝C*(T11-T12)。
S20.在雷达第一次发射探测波束的同时，获取车辆的实时速度V(t)。
具体地，可以通过速度传感器、加速度传感器或者汽车的CAN总线获得汽车当前的实时车速V(t)。
S30.经过预设的时间间隔ΔT后，控制雷达第二次发射探测波束并接收反射波束，计算此时雷达与桥梁的直线距离L2。
具体地，雷达第二次发射时的时间为T21，第二次接收到反射波的时间为T22，则L2＝C*(T21-T22)。
Δt可以根据测试结果进行调整，为使得测量更加准确，Δt应大于2秒。
S40.计算车辆的行驶距离Ld。
具体地，在雷达第二次接收到反射波时，停止计时，距离Ld可由下列公式确定：
S50.计算桥梁到路面的高度H。
具体地，包括以下步骤：
A)计算桥梁与雷达之间的垂直距离为h1。
如图1所示，设在雷达第二次接收到反射波时，雷达、桥梁之间的连线与车辆行驶方向的夹角为β，雷达、桥梁之间的连线与车辆行驶反方向的夹角为α，桥梁与雷达之间的垂直距离为h1，则有：
h1＝L2*sinβ
β＝180°-α
所以，h1＝L2*sin(180°-α)＝L2*sinα
而cosα＝[L12-(L22+Ld2)]/(2L2*Ld)，
因此α＝arccos{[L12-(L22+Ld2)]/(2L2*Ld)}，
所以：h1＝L2*sin(arccos{[L12-(L22+Ld2)]/(2L2*Ld)})。
B)计算雷达安装位置到路面的高度在桥梁高度方向的投影高度h0'。
设路面的坡度为γ，雷达安装位置到路面的高度为h0，则：
h0'＝h0/cosγ。
C)计算桥梁的高度H。
桥梁的高度H可由公式H＝h1+h0'获得。
S60.将桥梁的高度H与车辆的高度Hv比较，如果Hv≥H，则进行报警提示。
具体地，报警方式可以包括声音提示(比如前方桥梁限高X米，请绕行)，和/或以醒目颜色(比如红色)闪烁前方桥梁高度。
在一个实施例中，步骤S30之后还包括步骤S31：
S31.判断在时间区间[T11,T22]内，道路的坡度变化是否大于阈值Δγ，是则返回步骤S10，否则进入步骤S40。
优选地，Δγ可设为5°。
在一个实施例中，步骤S10之前还包括步骤S00：
S00.获取车辆前方的图像，判断是否有桥梁存在。
为拍摄前方道路图像，摄像头应安装在车辆前部，也可以利用已经安装的行车记录仪的摄像头。进一步，考虑到夜间行车，因此摄像头可以选用红外摄像头。
对摄像头获取到的图像进行处理、识别的具体步骤为：
A、进行灰度化处理，并根据光照条件，对图像进行光照补偿；
B、采用静态模板匹配法识别出桥梁。
由于道路桥梁的类型一般是固定的，通常为π型，而且桥梁的识别对细节并不敏感，只要相似度符合则说明存在桥梁。因此，采用静态模板匹配法具有快速高效的特点，可有效降低***复杂度和实施成本。
如图2所示，本发明另一方面提供一种基于雷达的桥梁通行防撞装置，包括雷达传感器、处理模块、雷达安装高度设置模块、车速获取模块、行驶距离计算模块、坡度获取模块、高度比较判断模块、报警模块；
所述雷达传感器，用于发射和接收雷达波；
所述处理模块，用于各个模块之间的控制；
所述雷达安装高度及车辆高度设置模块，用于输入雷达安装高度到地面的垂直距离及车辆的总高度；
所述车速获取模块，用于实时获取当前的车辆速度；
所述行驶距离计算模块，用于计算车辆行驶的距离；
所述坡度获取模块，用于获取当前道路的坡度；
所述高度比较判断模块，用于判断车辆高度是否超过桥梁限高；
所述报警模块，用于在车辆高度超过桥梁限高时进行报警提示。
如图3所述，在一个实施例中，所述基于雷达的桥梁通行防撞装置还包括：
坡度判断模块，用于判断在指定时间区间内，道路的坡度变化是否超过阈值。
为防止在前后两次雷达收发期间内汽车行驶的道路发生忽上忽下坡度陡然变化，前后两次雷达收发期间车辆位置之间的直线距离明显与行驶距离Sd不符，从而导致计算误差较大，通过坡度判断模块，用于判断在指定时间区间内，道路的坡度变化是否超过阈值(比如5°)，从而减少计算误差，使得计算结果更加准确。
如图4所述，在一个实施例中，所述基于雷达的桥梁通行防撞装置还包括：
图像获取及处理模块，用于获取车辆前方的图像，判断是否有桥梁存在。
通过图像获取及处理模块判断是否有桥梁存在，如是通过处理模块则自动控制雷达的收发，无需人工干预，进一步增强了用户体验。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种基于雷达的桥梁通行防撞方法，其特征在于，包括：
获取车辆前方的图像，判断是否有桥梁存在；
控制雷达第一次发射探测波束并接收反射波束，计算雷达与桥梁的直线距离L1；
在雷达第一次发射探测波束的同时，获取车辆的实时速度V(t)；
经过预设的时间间隔ΔT后，控制雷达第二次发射探测波束并接收反射波束，计算此时雷达与桥梁的直线距离L2；
判断道路的坡度变化是否大于阈值Δγ，是则返回控制雷达第一次发射探测波束并接收反射波束，计算雷达与桥梁的直线距离L1的步骤，否则进入下一步；
计算车辆的行驶距离Ld；
计算桥梁到路面的高度H；
将桥梁的高度H与车辆的高度Hv比较，如果Hv≥H，则进行报警提示；
所述L1＝C*(T11-T12)，L2＝C*(T21-T22)，
其中C为光速，T11为雷达第一次发射时的时间，T12为第一次接收到反射波的时间，T21为雷达第二次发射时的时间，T22为第二次接收到反射波的时间；
所述计算桥梁到路面的高度H的步骤包括：
计算桥梁与雷达之间的垂直距离为h1；
计算雷达安装位置到路面的高度在桥梁高度方向的投影高度h0'；
计算桥梁的高度H。
2.根据权利要求1所述的基于雷达的桥梁通行防撞方法，其特征在于：所述Δt≥3秒。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述Δγ设为5°。
4.一种基于雷达的桥梁通行防撞装置，其特征在于，包括雷达传感器、处理模块、雷达安装高度设置模块、车速获取模块、行驶距离计算模块、坡度获取模块、高度比较判断模块、报警模块、坡度判断模块、图像获取及处理模块；
所述雷达传感器，用于发射和接收雷达波；
所述处理模块，用于各个模块之间的控制；
所述雷达安装高度及车辆高度设置模块，用于输入雷达安装高度到地面的垂直距离及车辆的总高度；
所述车速获取模块，用于实时获取当前的车辆速度；
所述行驶距离计算模块，用于计算车辆行驶的距离；
所述坡度获取模块，用于获取当前道路的坡度；
所述高度比较判断模块，用于判断车辆高度是否超过桥梁限高；
所述报警模块，用于在车辆高度超过桥梁限高时进行报警提示；
所述坡度判断模块用于判断在指定时间区间内，道路的坡度变化是否超过阈值；
所述图像获取及处理模块用于获取车辆前方的图像，判断是否有桥梁存在。
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