临时无人机交通灯及路口监控系统和控制方法与流程

本发明属于无人机应用技术领域，具体涉及一种基于无人机指挥交通的系统。

背景技术：

在城市交通管理中，交通灯和监控设备是必不可少的电子产品。现有的路口交通灯和监控设备都固定在灯杆上，通过市电供电，一旦停电会出现交通瘫痪和交通事故提取证据不足的现象发生。而且，由于路口交通灯高度固定，在车辆通过路口时，驾驶员视线容易被同行的高大车辆遮挡，导致无法及时看清交通灯变化，易发违章事故。与之类似，由于监控设备的高度也是固定的，其拍摄角度也容易被高大车辆遮挡，无法充分取证。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明公开了一种基于无人机设计的交通灯及路口监控系统，以无人机为载体，将指挥交通灯和监控摄像头作为负载设置在无人机上，用来指挥交通和监视路口。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种临时无人机交通灯及路口监控系统，包括无人机，所述无人机上设置有中央控制模块以及与中央控制模块连接的交通指挥灯模块、摄像头、扬声器、无线通信模块、存储器和供电装置，所述供电装置为系统中电子元件供电，无人机具有四个旋翼臂，四旋翼臂组成十字形，交通指挥灯模块悬挂在旋翼臂下，每个旋翼臂上均设置有摄像头。

进一步的，交通指挥灯模块包括DA芯片、放大电路和交通灯， DA芯片与中央控制模块连接，放大电路分别与DA芯片和交通灯连接。

进一步的，所述交通指挥灯为双面交通灯。

进一步的，所述中央控制模块为单片机。

进一步的，所述扬声器设置在旋翼臂中心正下方。

本发明还提供了临时无人机交通灯及路口监控系统的控制方法，无人机上的中央控制器读取交通灯指挥数据后发送给交通指挥灯模块的DA芯片进行数模转换，再通过放大电路放大，最后传输至交通灯，控制交通灯工作；摄像头实时拍摄现场图像图片，无人机中的中央控制模块根据机载摄像头的摄像图片，通过模式识别，动态判断各个方向的车流量情况，根据内部配置的规则，加上算法确定各个方向上交通灯应允许通过的时间，并根据计算得到的各个方向上的交通灯时间来综合控制各个交通灯工作。

进一步的，所述动态判断车流量的方法为：无人机停在路口中间，固定高度进行拍照，对于抓拍的图像，根据此路口的路况进行梯形分割，根据日期和时间得出白天和夜晚，分析在图片中每个车道梯形内的车辆情况，根据梯形顶部空出多少判断，分析出每道的待通过的车辆排队距离和数量。

进一步的，所述动态判断车流量的方法中对于抓拍的图像，首先与几个标准模板对比分析，再使用模式识别。

进一步的，所述路况包括直行、左拐和右拐弯道数量。

进一步的，还包括：通过无线通信模块在移动终端上获取摄像头拍摄的各个方向车流量的实时状况，通过中央控制器，灵活控制交通灯的时间。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

本发明提供的采用无人机交通灯及路口监控系统，以无人机作为载体，能够灵活方便地调节交通灯和监控系统的高度，将无人机升高即可避免监控死角，也能防止的车辆驾驶员被大车挡住无法看见交通灯的情况发生。本发明提供了用户实时控制方式，用户可以根据无人机上摄像头捕捉到的道路状况立刻控制交通灯的工作情况。此外，本系统还能够预判将要通过的车流量，并基于此计算交通灯不同状态的工作时间，计算实时，精确度高，指挥效果好。本发明尤其适合于在市电供应断路或交通灯发生状况时紧急使用。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明电器元件连接图。

图3为提醒分割图片车道示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1、图2所示，一种临时无人机交通灯及路口监控系统包括无人机1，无人机1上设置有中央控制模块、交通指挥灯模块4、摄像头2、扬声器3、无线通信模块、存储器和供电装置，中央控制模块与上述各个电子元件分别连接用于向它们发送控制指令并自这些元件接收数据，供电装置为系统中电子元件供电。中央控制模块可采用单片机，如常用的51系列。通信模块可采用WiFi通信模块、移动通信芯片、蓝牙通信芯片等，也可以同时具备上述几种通信芯片，能够适用于不同的网络环境。存储器可采用TF读取模块，配合TF卡能够加载不同内容。交通指挥灯模块包括依次电连接的DA芯片、放大电路和交通灯，DA芯片连接着中央控制模块。

本例中的无人机具有四个旋翼臂5，四旋翼臂组成十字形，扬声器悬挂在无人机旋翼臂中心正下方，在每个旋翼臂下都挂有一个摄像头，每个旋翼臂上摄像头距离四旋翼臂中心的距离相同，保持重心在无人机重心。供电装置采用电池组，安装在无人机旋翼臂的几何中心位置。，TF读取模块板载在PCB板上安置在旋翼臂的电池组上。交通灯也悬挂在旋翼臂下，交通灯可设置多个。考虑到无人机需要保持平衡，因此交通应至少如图1状，分散悬挂在彼此相对的两个旋翼臂下。图1中相对的两个旋翼臂下均挂有两个交通灯。交通灯优选为双面无关交通灯，能够在一条道路方向上进行双向指挥。根据需要，每个旋翼臂下均可悬挂交通灯，能够指挥四个方向的交通，悬挂时相对两悬臂上的交通灯距离旋翼臂中心的距离应相等，使得中心维持在四旋翼的几何重心，以保持无人机尽可能平衡。

无人机上的中央控制模块能够读取存储器中的内容，再发送至交通指挥灯模块，交通指挥灯模块根据中央控制模块发送的指令亮起、熄灭和闪烁。摄像头能够拍摄多个方向的现场实景并发送至中央控制模块，中央控制模块可将数据发送至存储器中进行存储，也可以通过无线通信模块将实景图像传输至用户。

基于无线通信模块，本发明中的临时无人机交通灯及路口监控系统能够与用户移动终端设备（如手机、IPAD等）连接。移动终端设备上可安装控制软件，通过操作控制软件，用户能够操纵无人机起飞到固定位置，操作无人机上的中央控制器读取TF卡中的交通灯指挥数据。该数据发送给交通指挥灯模块的DA芯片进行数模转换，再通过放大电路放大，最后传输至交通灯，控制交通灯的亮起、熄灭和闪烁。当需要进行喊话的时候，用户对移动终端设备的麦克风进行语音录音，语音数据通过WiFi通信传递到本发明的中央控制器，中央控制器发送给扬声器模块的DA芯片进行数模转换后发送给放大电路进行放大最后将放到后的信号发送给扬声器。摄像头拍摄的场景能够实时传输至用户移动终端，供用户实时监控。交警获取无人机下摄像头拍摄的各个方向车流量的实时状况，能够通过中央控制器，灵活控制交通灯的时间。无人机中的中央控制模块也可以根据机载摄像头的摄像图片，通过模式识别，动态判断各个方向的车流量情况，根据内部配置的规则，加上算法（如：车流量分为5级，如果是5级，通行方向时间为60秒；4级，通行方向时间为50秒，3级对应40秒，2级对应30秒，1级对应20秒；）确定各个方向上交通灯应允许通过的时间，并根据计算得到的各个方向上的交通灯时间来综合控制各个交通灯工作。市场车流量检测器一般是检测某一地点正在经过的车辆，与本发明中的某一方向将要需要经过的车辆不同，因此采用市场上常见的车流量检测器无法用在本发明中进行流量预判。本发明提供的车流量判断方法为：无人机停在路口中间，固定高度（方便进行梯形分割，和与模板对比），进行拍照，对于抓拍的图像，如图3所示，根据此路口的路况（直行、左拐和右拐弯道数量）进行梯形分割，根据日期和时间得出白天和夜晚，分析在图片中每个车道梯形内的车辆情况，梯形底部是最接近路口的方向，根据梯形顶部空出多少判断，分析出每道的待通过的车辆排队距离和大致数量。具体方法首先是与几个标准模板对比分析，再使用灰度对比模式识别，采集每3或5秒钟的图像，车流不同的情况（1级：无车，二级：有车，三级：比较多的车，四级：很多车，五级：车堵），根据与模板比较，相同的面积是不一样的，根据相同面积的多少、百分比，来判断车流量多少，这里不需要准确的车流量数字，只要大致的级别，只要分为5个等级(通过预先设定的5级面积或百分比范围值判断)就行，可以简化模式识别的图片范围和时间。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。