一种货车高度智能检测与限高标志联动预警系统

本发明公开一种检测预警技术，尤其是涉及一种货车高度智能检测与限高标志联动预警系统。

背景技术：

1、很多公路隧道、公路桥梁都有高度限制，但是由于传统的限高标志的警示效果不明显、司机的注意力不集中或对限高路段不熟悉等等原因，事故时有发生。这些事故常常会导致交通拥堵、公共财产损失和人员伤亡。

2、为此出现了限高预警系统，在过往车辆通过隧道或公路桥梁限高区域时，通过限高预警系统进行及时提醒驾驶员进行反应和处理，但是现有的限高预警系统大多仅采用语音播报或者强灯光等方式来提醒过往车辆下一段道路为限高区域；但采用该种方式仅能具有提醒功能，并不能分辨出无法通行的车辆，并对其进行绕路规避，并且对于车道狭小的区域如涵洞和桥洞等不仅需要对高度进行限位，由于拐角出口狭小对于车身较长的货车也难以通行转向，但现有的限高预警系统没有该种功能。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述的问题而提供一种货车高度智能检测与限高标志联动预警系统。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种货车高度智能检测与限高标志联动预警系统，包括带有激光传感装置的龙门支架、采集机、预警系统及带有显示屏和声光播报器的限高标志，所述龙门支架下方设置为车辆的检测区域，所述龙门支架上的激光传感装置排列为正对检测区域的a检测点和往行车方向倾斜的b检测点，所述a检测点和b检测点之间的角度为α，所述限高标志位于超越检测区域的后方，所述激光传感装置和采集机之间具有高度检测算法和长度检测算法，其检测步骤如下：

3、ⅰ，激光传感装置以脉冲方式采集车辆经过的检测数据，在高度检测算法中，设定一个高度阈值作为判断检测值，当a检测点检测到的检测数据大于时，判定有车辆进入检测区域，采集机将激光传感装置采集的多组检测数据转换分离为多组高度序列值和相对位移序列值，提取每个高度序列中的最大值，取多组高度序列中的最大值作为输出的最终高度，并将每组高度序列值和相对位移序列值记录保存；

4、ⅱ，当b检测点和a检测点检测到的检测数据同时大于时，判定车辆已通过检测区域，在长度检测算法中，将脉冲采集的检测数据中的高度波形图进行智能比对，比对得出两两对比的高度波形图中相近程度最大的横跨时间t，以最大的横跨时间t作为查找周期逆向在多组相对位移序列值中查找车辆在该横跨时间中的相对位移值，累加查找的多个相对位移值作为输出的最终长度；

5、ⅲ，预警系统将输出的最终高度和最终长度与预设的限位高度和限位长度进行比对，若超过限位高度和限位长度则控制显示屏和声光播报器预警车辆的驾驶者。

6、作为优选，在采集机和预警系统中，采集机对采集的检测数据进行坐标系转换，其转换方法如下：

7、s1，激光传感装置以坐标系（x，y，z）的形式输出检测数据时，采用旋转矩阵r和平移矩阵t描述坐标系与真实世界坐标系之间的转换，设空间中任意一点p，p的齐次坐标在世界坐标系中转置矩阵为，在采集器中则为，转换关系式如下：

8、；

9、其中，r为3×3的单位正交变换矩阵，t为3×1的平移矩阵，为3×1的零矩阵，为4×4矩阵；

10、s2，设p点的投影坐标（u，v），假定一个投影o，其投影坐标为，对应投影坐标在输出图形数据的像素坐标尺寸分别为dx、dy，像素坐标和坐标系之间的关系式如下：

11、；

12、；

13、；

14、其中，、为激光传感装置的相关镜头角度参数；

15、s3，s1和s2中的关系式进行代入，得到真实世界坐标系p点坐标和p点投影点的坐标关系式如下：

16、；

17、其中，s为比例常数因子，m为3×3投影矩阵，为激光传感装置的相关镜头焦距参数。

18、作为优选，在预警系统中，高度检测算法的计算步骤如下：

19、k1，设被测车辆表面反射回的各个扫描点的极径为ρ，对应的极角θ∈，其中，m为一个扫描周期激光传感装置扫描点的个数，为激光传感装置输出的起始角度值，为激光传感装置输出的终止角度值，坐标系关系式转换公式为x=ρcosθ，y=ρsinθ，则扫描点到激光传感装置的水平距离计算式为

20、x（m）=|ρ（m）cosθ|，扫描点到激光传感装置的垂直距离计算式为y（m）=ρ（m）sinθ；

21、其中，ρ（m）为各扫描点对应的极径；

22、k2，若y（m）小于，则认定采集的检测数据有效，保存采集的检测数据，直到检测到的多组检测数据同时大于停止保存采集的检测数据；

23、k3，车辆的高度值计算公式如下：

24、h（m）=h-y（m）；

25、l（m）=l-x（m）；

26、其中，h为激光传感装置扫描点到检测区域地面的垂直距离，h（m）为检测车辆上扫描点的高度值，l为激光传感装置在初始角度范围内的水平距离，l（m）为激光传感装置在α角度范围内的水平距离；

27、k4，选取一个扫描周期内的的高度分量最大值即得到车辆的高度。

28、作为优选，在预警系统中，长度检测算法的计算式如下：

29、；

30、其中，k为扫描横跨次数，激光传感装置扫描点生成的像素坐标中点的平移次数,每次平移分量角度对应0.5°；为第i组α角度扫描对应的相对位移序列值，为第i+1组相对位移序列值中α+0.5*k角度扫描对应的相对位移序列值，累加查找的多个相对位移值即得到车辆的长度。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、通过设置激光传感装置和检测区域对预通过涵洞或桥洞等限高区域的车辆进行预先检测，通过采集机对激光传感装置采集的检测数据进行转换分离为多组高度序列值和相对位移序列值，提取每个高度序列中的最大值，取多组高度序列中的最大值作为输出的最终高度，并将每组高度序列值和相对位移序列值记录保存，启用高度检测算法和长度检测算法对记录保存且转换分离的检测数据进行计算得到经过检测区域的相应车辆高度、长度和宽度，再根据预通过的限高区域对车辆高度、长度和宽度进行对比判断满足通行限制，根据结果采用显示屏和声光播报器预警车辆的驾驶者及时绕道。

技术特征：

1.一种货车高度智能检测与限高标志联动预警系统，其特征在于：包括带有激光传感装置（3）的龙门支架（1）、采集机、预警系统及带有显示屏和声光播报器的限高标志（2），所述龙门支架（1）下方设置为车辆的检测区域，所述龙门支架（1）上的激光传感装置（3）排列为正对检测区域的a检测点和往行车方向倾斜的b检测点，所述a检测点和b检测点之间的角度为α，所述限高标志（2）位于超越检测区域的后方，所述激光传感装置（3）和采集机之间具有高度检测算法和长度检测算法，其检测步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种货车高度智能检测与限高标志联动预警系统，其特征在于：在采集机和预警系统中，采集机对采集的检测数据进行坐标系转换，其转换方法如下：

3.根据权利要求2所述的一种货车高度智能检测与限高标志联动预警系统，其特征在于：在预警系统中，高度检测算法的计算步骤如下：

4.根据权利要求3所述的一种货车高度智能检测与限高标志联动预警系统，其特征在于：在预警系统中，长度检测算法的计算式如下：

技术总结
本发明公开一种货车高度智能检测与限高标志联动预警系统，属于检测预警技术领域，包括带有激光传感装置的龙门支架、采集机、预警系统及带有显示屏和声光播报器的限高标志，所述龙门支架下方设置为车辆的检测区域，所述龙门支架上的激光传感装置排列为正对检测区域的a检测点和往行车方向倾斜的b检测点，所述a检测点和b检测点之间的角度为α，所述限高标志位于超越检测区域的后方，本发明通过高度检测算法和长度检测算法对记录保存且转换分离的检测数据进行计算得到经过检测区域的相应车辆高度、长度和宽度，再根据预通过的限高区域对车辆高度、长度和宽度进行对比判断满足通行限制，根据结果采用显示屏和声光播报器预警车辆的驾驶者及时绕道。

技术研发人员：王金泰,赵启明
受保护的技术使用者：四川交通职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10