基于雷视融合的高速公路智能巡检机器人预警系统探究

摘要：近年来，我国的道路交通建设得到了快速发展，其运行效率也大大提高，然而因为车辆增多以及车速的提升，使得交通事故发生的概率也有所增长，交通事故的出现，给社会和人们财产生命带来较大的危害。而公路巡检机器人的使用，能够及时预警，尽可能避免交通事故发生，保障道路交通的安全。鉴于此，本文主要对雷达和视频融合下的高速公路巡检机器人预警系统有关内容进行了分析，以供参考。

关键词：巡检机器人;雷视融合;预警系统;高速公路

引言

由于社会经济水平的快速提升，人均拥有私家车的数量逐渐增多，而高速公路交通建设的迅猛发展，使得道路路况复杂性逐渐提高。对于高速公路路面可能存在的异常事件或者异物，需要有更加可靠的监测方式。智能巡检机器人的使用，可以更加高效地监控高速公路路况，尤其是雷达、视频融合下的巡检机器人预警系统，可以实现对高速公路异常地全天候监测。

1.高速公路巡检机器人介绍

高速巡检机器人分为两台，一动一静的结合让它们更好地发挥执勤作用。警员把可以移动的一台“高速巡检机器人”放置在高速护栏上，在执勤前警员需要用手机扫描高速巡检机器人上的专属二维码，通过手机APP或者微信远程操控，让高速巡检机器人沿着高速护栏前行、倒退或者停止，同时警员还可以通过手机控制端控制高速巡检机器人上的摄像头用以观测实时道路状况和拍照。警员一旦发现在高速公路上发生的拥堵路段或者車祸，就可以指挥高速巡检机器人赶往事发路段，如果发现社会车辆非法使用应急车道，警员还能通过远程对讲机发出语音对当事司机进行警告劝离，并使用高速巡检机器人拍照取证。高速巡检机器人自带太阳能电池板，当阳光充足时可以自行发电，当它察觉电量不足30%的时候，就会自动寻找巡逻路段上的充电设备，自动完成充电。

2.雷达技术支持下的异物识别

智能巡检机器人预警系统在雷达技术的支持下，为了能够更好地保证对物体尺寸以及距离的测量精准性，确保系统对异物识别的效率，可以使用双激光雷达测量方式。也就是将激光雷达分别设置在机器人行车两侧，并且对安装的角度进行调整，这样使雷达能够在远端路侧进行聚焦，确保激光扫描可以涵盖整个路面。在实际进行检测时，双向激光雷达可以错开频率一起进行扫描，这样能够使检测的频率得到提升。把激光雷达扫描检测的数据进行拟合，然后在空间坐标系中进行建构，根据雷达的回波图像显示，在路面没有异物的情况下，图像只会显示护栏的轮廓线和路面的水平线。而巡检机器人在行进时，如果存在异物，忽略掉车辆遮挡的情况下，因为异物产生遮挡，雷达回波图像会存在凸起，依照凸起凸显的坐标，就能够得出异物的高度。而且两侧同时进行扫描，异物检测的成效大大提高。根据雷达回波图像，能够确定异物的距离、角度等信息，便于高速公路巡逻人员高效地判断路况。

3.雷达与视频融合下的巡检机器人预警系统

雷达和视频融合的机器人预警系统，可以实现对异物的有效检测。该系统在实际运行时，首先，雷达探测到的目标会转换成视觉系统坐标，高速公路建设标准中，护栏相对路面的位置具有一致性，这样机器人在投入工作后，能够通过传感器定位位置，并且对坐标转化的公式进行确定。而且因为系统运行环境中存在车辆信息的扰乱，但车辆和异物在尺寸高度上存在较大的差别，所以，机器人在检测到异常情况时，可以通过空间坐标确定尺寸大小，然后进行判断识别。检测判断结果如果是车辆高度信息，而且相对速度和机器人巡检速度基本接近，就会发生车辆违停信息的预警。预警信号以报警灯和音频的方式通知车主，尽快驶离现场，并且通过视频系统对检测的部位进行精准聚焦，利用照相、摄像等方式收集图像，在相应算法的支持下，分割、提取以及识别图像信息，原始文件则随着记录保存，便于后续的查阅。

4.软件实现

雷视融合下的巡检机器人预警系统，要想实现机器人巡逻工作的有关功能，就需要借助视频图像监测处理软件，软件功能主要是满足一定范围内道路安全检测目标。软件需要实现的内容主要有：图像预处理、道路景象分离算法、软件集成和测试。从软件界面来看，具备设备状态监测、视频查看、机器人运行控制以及预警显示等功能。

4.1视频查看

雷视融合的机器人预警系统，在视频查看方面，能够实时显示摄像机的视频画面，通过上、下、左、右的操作按钮能够有效控制摄像机云台，完成相应的控制工作，同时这一模块可以实现摄像机的复位、摄像机焦距的调整、回放查看历史视频。

4.2报警信息显示

雷达监测得到的实时数据，高度信息对应的是纵坐标，也就是检测出的异物高度，路面存在异物时，根据纵坐标显示的数据，能够计算得出异物高度，并与车辆高度信息进行比较，进而判断出异物是不是对正常行车产生影响;距离信息对应的是横坐标，也就是路面到护栏的水平距离，检测到路面存在异物时，根据横坐标显示的数据信息，能够得到异物具体的位置以及距离护栏位置的尺寸，进而判断异物所处的车道。路面的异物被雷达检测到之后，机器人预警系统的摄像机会记录下图像，根据图像信息，在系统中显示异物的区域、时间、日期等信息，及时发出报警信号，通知高速公路管理人员进行相应的处理。

5.系统优势

在系统的研发设计中，改善了机器人的供电系统，做到太阳能发电为主，站点充电为辅，最大限度地提高机器人的续航能力，缩短重复的站点充电。其次，增加了视频功能，对于轻微的交通事故交警可以直接通过视频进行处理。再者，增加微信控制功能，解决软件控制端单一问题，可以多个窗口实时监控减少警员的工作量，保证道路畅通，最大限度地保障道路的监管效果。

结束语

综上所述，本文基于雷达和视频融合开发智能巡检机器人预警系统，能够对高速公路的异物与异常事件进行可靠监测，借助雷达抗干扰性，并结合视频显示，实现巡检的可视化以及全天候异常事件监测。

参考文献

[1]刘博. 基于雷视融合的高速公路智能巡检机器人预警系统研究[J]. 机电信息， 2021（28）：2.

作者简介：吴琳 性别：男 民族：汉籍贯：山东省济宁市，

出生年月：2000年8月;学历：本科在读，工作单位：山东省聊城市聊城大学东昌学院专业：软件工程