UA123602C2 - SCANNING DEVICE FOR CROSS MONITORING SYSTEMS - Google Patents

Abstract

Винахід належить до систем регулювання дорожнього руху (ДР) і може бути використаний при розробці агрегатної системи засобів управління ДР, АСУ-ДР, в системах інформаційного забезпечення завантаження перехресть ВДМ, а також для підвищення ефективності управління рухом транспорту на регульованих перехрестях. Пристрій сканування для систем моніторингу перехресть містить лазерний випромінювач, електродвигун, фотоприймач, в його структуру між лазерним випромінювачем та дзеркалом розгортки під необхідним кутом встановлено нерухоме напівпрозоре дзеркало, яке дозволяє відбитому лазерному імпульсному сигналу спрямовано надходити на вхід фотоприймача, при цьому у пристрій також введені блок управління, вимірювач часових інтервалів та локальний обчислювальний пристрій, а сигнал з виходу блока управління одночасно подається на входи імпульсного лазерного випромінювача та вимірювача, де формуються часові інтервали, які з виходу вимірювача подаються на вхід локального обчислювального пристрою і за якими у локальному обчислювальному пристрої визначаються як моменти перетинання лінії сканування транспортним засобом, так і поперечний профіль кожного транспортного засобу вздовж всієї його довжини.The invention relates to traffic control systems (DR) and can be used in the development of an aggregate control system DR, ACS-DR, in information support systems for loading intersections VDM, as well as to improve the efficiency of traffic control at regulated intersections. The scanning device for intersection monitoring systems includes a laser emitter, electric motor, photodetector, in its structure between the laser emitter and the scanning mirror at the required angle is a fixed translucent mirror, which allows the reflected laser pulse signal to be received. control, time slot meter and local computing device, and the signal from the output of the control unit is simultaneously fed to the inputs of the pulsed laser emitter and meter, where time intervals are formed, which are fed from the output of the meter to the input of the local computing device. the moments of crossing the scanning line by the vehicle and the cross-section of each vehicle along its entire length.

Description

управління одночасно подається на входи імпульсного лазерного випромінювача та вимірювача, де формуються часові інтервали, які з виходу вимірювача подаються на вхід локального обчислювального пристрою і за якими у локальному обчислювальному пристрої визначаються як моменти перетинання лінії сканування транспортним засобом, так і поперечний профіль кожного транспортного засобу вздовж всієї його довжини. и а Вихід их іхcontrol is simultaneously applied to the inputs of the pulsed laser emitter and the meter, where time intervals are formed, which are fed from the output of the meter to the input of the local computing device and by which both the moments of crossing the scanning line by the vehicle and the transverse profile of each vehicle along the its entire length. и а Exit их их

Ж ї х ях І 1 і г плн сна 7 " р- х я х | т й НИ ! іI live I 1 i g pln sna 7 " r- i x | t y NI ! i

Я з А : шней їй 7 х й і о 0--059I am with A: she wears 7 x y and o 0--059

Р є пишних ЙP is magnificent Y

І СдАКААК хх се т хI SdAKAAK xx se t x

Б хB h

ТЕ хTE h

КЕ дея хKE some x

Ко Ше УKo She U

Дитину фофоокцю Кіуукнокючнникю тн сю спон ення Декан нт тА кн же тт нки ктTo the child of the child of the Kiuuknokyuchnniku tn syu spone nen of the Dean nt tA kne tt nki kt

Н а й Б х Н / я Ж " : ї йгЕ хх : дна нн ин ОА 3 ен їх ї х (о: Кене Ко і г ї Бе ж КЗN a y B x N / y Z " : y ygE xx : dna nn in OA 3 en ikh y kh (o: Kene Ko and g y Be zh KZ

Зк І шийZk I shii

Винахід належить до систем регулювання дорожнього руху (ДР) і може бути використаний при розробці агрегатної системи засобів управління ДР, при розробці АСУ-ДР, в системах інформаційного забезпечення завантаження перехресть ВДМ, а також для підвищення ефективності управління рухом транспорту на регульованих перехрестях та ВДМ в цілому.The invention belongs to traffic control systems (TR) and can be used in the development of an aggregate system of DR controls, in the development of ACS-DR, in information support systems for loading traffic intersections, as well as to increase the efficiency of traffic management at controlled intersections and traffic control in as a whole

Цей пристрій може бути використано в системах для одночасного визначення основних параметрів транспортних потоків (ТП): моменту проїзду транспортним засобом (13) контрольованих зон перехрестя та перехрестя в цілому, швидкості, типу і напрямку руху Т3, їх інтенсивності руху по кожній смузі за будь-який проміжок часу, інтервалів рухів між ТЗ, їх затримки, а також тривалості основних елементів циклу світлофорного регулювання (СР).This device can be used in systems for simultaneous determination of the main parameters of traffic flows (TP): the moment of passage by the vehicle (13) of the controlled zones of the intersection and the intersection as a whole, the speed, type and direction of traffic T3, their intensity of traffic in each lane for any what is the period of time, movement intervals between vehicles, their delays, as well as the duration of the main elements of the cycle of traffic light regulation (SR).

Відоме використання в системах моніторингу перехресть для визначення параметрів рухуIt is known to use intersections in monitoring systems to determine traffic parameters

ТЗ та тривалості елементів циклу світлофорної сигналізації пристроїв, у яких здійснюється сканування гостроспрямованими лазерними променями зони перехрестя з точки над його геометричним центром конусним видом розгортки, причому оптична вісь розгортки вибирається так, щоб промінь описував коло на проїжджій частині перехрестя в необхідній області всіх його підходів (кресл.).TK and duration of elements of the traffic signal cycle of devices in which scanning of the intersection zone is carried out with sharply directed laser beams from a point above its geometric center with a conical scanning view, and the optical axis of the scanning is selected so that the beam describes a circle on the carriageway of the intersection in the necessary area of all its approaches ( chair.).

До складу такого пристрою сканування входять лазерний випромінювач вузькоспрямованого інфрачервоного променя, вузол розгортки і фотоприймачі. Відбитий від ТЗ оптичний сигнал при наявності ТЗ в зоні дії променя вловлюється фотоприймачем (патент Мо 112094 від 25.07.2016, бюл. Мо 14/2016). Цей пристрій є найбільш близьким до пристрою, що заявляється, і тому його вибрано як найближчий аналога.The composition of such a scanning device includes a laser emitter of a narrowly directed infrared beam, a scanning unit and photoreceptors. The optical signal reflected from the TK in the presence of the TK in the area of the beam is captured by a photoreceiver (Patent Mo 112094 dated 07/25/2016, Bull. Mo 14/2016). This device is the closest to the claimed device and is therefore selected as the closest analog.

Загальним недоліком таких пристроїв сканування є їх низька точність визначення моменту наїзду ТЗ на лінію сканування, викликана тим, що відбитий від гладкої (майже дзеркальної) поверхні автомобіля сигнал важко виділити, бо він має значно меншу амплітуду, ніж відбитий від дороги. Крім того, навіть якщо ця поверхня не дзеркальна, а шорстка, вона може майже не відрізнятися по кольору від кольору дороги. Відбитий сигнал у цьому випадку буде мати майже таку саму амплітуду і контур ТЗ виділити буде неможливо.The general disadvantage of such scanning devices is their low accuracy in determining the moment of collision of the vehicle on the scanning line, caused by the fact that the signal reflected from the smooth (almost mirror-like) surface of the car is difficult to distinguish, because it has a much smaller amplitude than that reflected from the road. In addition, even if this surface is not mirror-like, but rough, it may hardly differ in color from the color of the road. In this case, the reflected signal will have almost the same amplitude and it will be impossible to distinguish the contour of the TK.

Це призводить до значних ускладнень в реалізації оптимального управління на регульованих перехрестях транспортної мережі, оскільки потребує, наприклад, установки на перехресті великої кількості різних за призначенням і віддалених один від одного детекторів, пов'язаних складною системою комунікацій. Це зменшує надійність і точність вихідних даних, що надходять далі в систему управління.This leads to significant complications in the implementation of optimal control at regulated intersections of the transport network, as it requires, for example, the installation at the intersection of a large number of detectors of different purposes and distant from each other, connected by a complex communication system. This reduces the reliability and accuracy of the output data that goes further into the control system.

Задачею винаходу є підвищення точності пристроїв сканування для систем моніторингу і управління рухом транспорту на регульованих перехрестях. Ця задача вирішується за рахунок схемно-конструктивного виконання пристрою сканування. На кресленні наведено схему, яка розкриває основні відмінні особливості запропонованого пристрою.The task of the invention is to increase the accuracy of scanning devices for traffic monitoring and control systems at regulated intersections. This task is solved due to the schematic design of the scanning device. The drawing shows a diagram that reveals the main distinguishing features of the proposed device.

Пристрій сканування містить електродвигун 1, на валу якого встановлено під певним кутом дзеркало 2 для утворення конічної поверхні сканування, нерухоме напівпрозоре дзеркало З для відокремлення падаючого та відбитого променя лазера, імпульсний лазерний випромінювач гостроспрямованого променя 4, фотоприймач (ФП) 5, блок управління 6, вимірювач часових інтервалів 7 та локальний обчислювальний пристрій (ЛОП) 8.The scanning device includes an electric motor 1, on the shaft of which a mirror 2 is installed at a certain angle to form a conical scanning surface, a fixed translucent mirror C to separate the incident and reflected laser beam, a pulsed laser emitter of a focused beam 4, a photodetector (FP) 5, a control unit 6, time interval meter 7 and local computing device (LOP) 8.

Відповідно до суті пропозиції у запропонованому пристрої сканування розгортка лазерного променя здійснюється електродвигуном 1 (кресл.) з дзеркалом 2 так, що лазерний промінь описує конусну поверхню з колом перетину проїжджої частині перехрестя, наприклад, в області стоп-ліній усіх його підходів.According to the essence of the proposal, in the proposed scanning device, the scanning of the laser beam is carried out by an electric motor 1 (drawing) with a mirror 2 so that the laser beam describes a conical surface with a circle of intersection of the carriageway of the intersection, for example, in the area of the stop lines of all its approaches.

Імпульсний лазерний випромінювач 4 встановлюється так, щоб гостроспрямований промінь співпадав з віссю електродвигуна. При цьому певна частина випромінювання (найчастіше у оптичних дальномірах вона складає близько 50 95) від лазерного випромінювача 4 до дзеркала розгортки 2 проходить через нерухоме напівпрозоре дзеркало 3, яке закріплено під кутом, що дозволяє відбитому лазерному імпульсному сигналу спрямовано надходити на вхід ФП 5 (у більшості практичних випадків цей кут вибирають у 457).The pulsed laser emitter 4 is set so that the sharply directed beam coincides with the axis of the electric motor. At the same time, a certain part of the radiation (most often in optical rangefinders it is about 50 95) from the laser emitter 4 to the scanning mirror 2 passes through a fixed translucent mirror 3, which is fixed at an angle that allows the reflected laser pulse signal to enter the input of the FP 5 in a directed manner (in in most practical cases, this angle is chosen at 457).

Саме завдяки цьому дзеркалу прямий та зворотний шляхи проходження променя лазера співпадають з віссю обертання двигуна розгортки. Крім того, на ФП 5 падає тільки відбитий промінь (частина відбитого променя звісно проходить скрізь дзеркало З на лазер, що це не заважає його роботі, і губиться не досягнувши фотоприймача).Thanks to this mirror, the forward and reverse paths of the laser beam coincide with the axis of rotation of the scanning engine. In addition, only the reflected beam falls on FP 5 (part of the reflected beam, of course, passes through mirror C to the laser, which does not interfere with its operation, and is lost before reaching the photoreceptor).

На імпульсний лазерний випромінювач 4 з блока управління 6 надходять короткі імпульси живлення і світловий імпульс проходить прямий шлях до поверхні дороги (або до поверхні 13) і потім зворотний шлях до ФП 5. Одночасно початок кожного відповідного імпульсу з блока управління 6 подається у вимірювач часових інтервалів 7, куди надходить і відповідний відбитий від ТЗ імпульс з ФП 5. Таким чином, у вимірювачі фіксуються часові інтервали (час затримки) бо між кожним імпульсом, що генерується лазерним випромінювачем 4, і його відбитим сигналом.Short power pulses are received from the control unit 6 to the pulsed laser emitter 4, and the light pulse takes a direct path to the road surface (or to the surface 13) and then the return path to the FP 5. At the same time, the beginning of each corresponding pulse from the control unit 6 is fed to the time interval meter 7, where the corresponding pulse reflected from the TZ from the FP 5 also arrives. Thus, the time intervals (delay time) between each pulse generated by the laser emitter 4 and its reflected signal are recorded in the meter.

Час затримки містить інформацію про дальність до точки падіння променя на поверхню дороги або 13. Далі ці сигнали з виходу вимірювача часових інтервалів 7 подаються на вхідThe delay time contains information about the distance to the point of incidence of the beam on the road surface or 13. Further, these signals from the output of the time interval meter 7 are fed to the input

ЛОП 8, де за алгоритмом функціонування далекоміра по часових інтервалах визначають дальність від лазерного випромінювача 4 до точки, від якої відбивається оптичний сигнал. Ця дальність дорівнює добутку швидкості світла на час затримки.LOP 8, where the distance from the laser emitter 4 to the point from which the optical signal is reflected is determined according to the algorithm of the rangefinder's operation at time intervals. This range is equal to the product of the speed of light times the delay time.

Час розгортки променя та частоту імпульсів випромінювання вибирають такими, щоб було можливо з потрібною точністю визначити параметри профілю ТЗ по кожній смузі руху перехрестя та отримати картину зміни у часі профілю вздовж всієї довжини ТЗ (це потрібно, наприклад, для розпізнавання габаритів та типу Т3), тобто відновити просторову модель Т3.The beam scanning time and the frequency of the radiation pulses are chosen so that it is possible to determine the profile parameters of the traffic light along each traffic lane of the intersection with the required accuracy and to obtain a picture of the profile change over time along the entire length of the traffic light (this is required, for example, to recognize the dimensions and type of T3), that is, restore the T3 spatial model.

Саме це та використання технології дальнометрії дозволяє суттєво підвищити точність визначення моменту наїзду ТЗ на лінію сканування незалежно від погодних умов, кольору ТЗ і властивостей дорожнього покриття по лінії сканування.It is this and the use of distance measurement technology that allows you to significantly increase the accuracy of determining the moment when a vehicle hits the scanning line, regardless of weather conditions, the color of the vehicle, and the properties of the road surface along the scanning line.

Інформація з ЛОП 8 у подальшому подається на загальний обчислювальний пристрій системи керування перехрестям для її обробки та визначення необхідних параметрів руху ТП та елементів циклу світлофорного регулювання.Information from LOP 8 is then sent to the general computing device of the intersection control system for its processing and determination of the necessary traffic parameters of the TP and elements of the traffic light regulation cycle.

Підвищення точності визначення моментів початку і кінця перетину лінії сканування ТЗ дає можливість підвищити точність виміру габаритних розмірів Т3, інтервалів і параметрів їх руху, а також інших параметрів, що приведе до підвищення ефективності управління на регульованих перехрестях.Increasing the accuracy of determining the beginning and end of the intersection of the ТZ scanning line makes it possible to increase the accuracy of measuring the overall dimensions of T3, intervals and parameters of their movement, as well as other parameters, which will lead to an increase in the efficiency of control at regulated intersections.

Таким чином, запропонований пристрій сканування дає можливість підвищити ефективність функціонування систем інформаційного забезпечення завантаження регульованих перехрестьThus, the proposed scanning device makes it possible to increase the efficiency of the information support systems for loading regulated intersections

ВДМ їі управління рухом ТП за рахунок використання в їх структурі вказаних пристроїв сканування.VDM and TP movement control due to the use of the specified scanning devices in their structure.

Claims (1)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Пристрій сканування для систем моніторингу перехресть, що містить лазерний випромінювач вузькоспрямованого інфрачервоного променя, електродвигун, на осі якого під кутом закріплено дзеркало розгортки і фотоприймач, який відрізняється тим, що у пристрої між лазернимFORMULATION OF THE INVENTION A scanning device for intersection monitoring systems containing a laser emitter of a narrowly directed infrared beam, an electric motor, on the axis of which a scanning mirror is fixed at an angle and a photoreceiver, which differs in that the device between the laser Зо випромінювачем та дзеркалом розгортки під кутом встановлено нерухоме напівпрозоре дзеркало, яке спрямовує відбитий лазерний імпульсний сигнал на вхід фотоприймача, при цьому у пристрій також введені блок управління, вимірювач часових інтервалів та локальний обчислювальний пристрій, а сигнал з виходу блока управління одночасно подається на входи імпульсного лазерного випромінювача та вимірювача часових інтервалів, які з виходу вимірювача часових інтервалів подаються на вхід локального обчислювального пристрою і за якими у локальному обчислювальному пристрої визначаються як моменти перетинання лінії сканування транспортним засобом, так і поперечний профіль кожного транспортного засобу вздовж всієї його довжини.With the emitter and scanning mirror at an angle, a fixed translucent mirror is installed, which directs the reflected laser pulse signal to the input of the photoreceiver, while the device also includes a control unit, a time interval meter and a local computing device, and the signal from the output of the control unit is simultaneously fed to the inputs of the pulse a laser emitter and a time interval meter, which are fed from the output of the time interval meter to the input of the local computing device and by which both the moments of crossing the scanning line by the vehicle and the transverse profile of each vehicle along its entire length are determined in the local computing device. Хю Вихід й Я ! ; г ши НН ї ди в 7 й б їз т і С У рон неси Пошани Бипосввсї яти нини зно кулях і ннвавані тноїHugh Exit and I! ; g ši NN і di v 7 і bіz t і S U ron carry Honors Biposvvssy yati nyni sno balls and nnvavani tnoi