本發(fā)明涉及無人機與交通誘導研究技術領域，具體涉及到一種針對應急交通場景的空中交警系統(tǒng)。

背景技術：

隨著經(jīng)濟建設步伐的加快，我國城市化進程已進入快速發(fā)展階段，各大城市汽車保有量大幅上升，在城市交通網(wǎng)為人們生活帶來便捷的同時，車多路繁的狀況亦給交通安全埋下了隱患，更是為交通控制和管理留下了更多的難題。紅綠燈作為“永不下崗的交通警察”，在疏導交通、提高道路通行能力、保證交通安全等方面具有十分重要的意義，但紅綠燈作為電子設備，有數(shù)量眾多的元器件，存在無法預知的故障。一旦紅綠燈發(fā)生故障，極大可能會造成交通癱瘓。同時，交通事故也是造成交通擁堵甚至癱瘓的一大重要原因，即使發(fā)生的交通事故屬于輕微交通事故也有許多司機選擇讓交警處理，不愿迅速離開事故地點導致交通擁堵。由于城市突發(fā)事件存在時間、空間、規(guī)模等方面的諸多不確定性，現(xiàn)有手段難以有效靈活地針對突發(fā)狀況實現(xiàn)快速應急處理。

無人機(Unmanned Aerial Vehicle)是一種有動力、可控制、能重復使用的無人駕駛航行器，具有低成本、高效能、機動靈活等優(yōu)勢，最初以軍用為主，近年來，隨著無人機的發(fā)展，其制造成本大大降低，穩(wěn)定性和可靠性得到顯著提高。小型、輕便、可操控的小型無人機正被廣泛的應用于民用領域。

現(xiàn)階段無人機在交通管理中的應用，主要是實時對各主要道路的交通通行情況進行監(jiān)控，全線開展空中巡航，發(fā)現(xiàn)交通事故、車輛故障、道路擁堵時，第一時間通知路面巡邏鐵騎、轄區(qū)執(zhí)勤交警前往現(xiàn)場指揮疏導交通。但交警趕往現(xiàn)場耗時較長，且可能被擁堵的車流阻塞在外。我國每年由于交通擁堵造成的損失約2500億，快速解決交通事故或信號燈故障等問題引起的交通堵塞可減少許多經(jīng)濟損失。

所以本發(fā)明為提高交通管理部門對交通事故及突發(fā)應急情況下處理的能力，減少交通擁堵時間及其造成的經(jīng)濟損失上，結(jié)合無人機輕便、快速、高效的特點設計此基于四旋翼無人機平臺的應急系統(tǒng)代替交警進行交通疏導，在信號燈故障時可充當臨時信號燈，讓混亂擁擠的交通重新變得有序，發(fā)生交通事故時可更快的了解現(xiàn)場狀況，拍照留存并提醒后方車輛注意繞行，避免更大的交通擁堵。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題在于針對現(xiàn)有技術中針對應急場景下單純依賴交警處理事故的耗時、低效的缺陷，提供一種針對應急交通場景的空中交警系統(tǒng),該系統(tǒng)具有智能靈活高效的特點，并能針對突發(fā)狀況實現(xiàn)快速應急處理。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種針對應急交通場景的空中交警系統(tǒng)，包括：

無人機飛行控制裝置、道路檢測處理裝置、交通信號顯示裝置；

所述無人機飛行控制裝置用于根據(jù)接收的地面操作端的目的地指令，結(jié)合GPS定位系統(tǒng)，控制無人機起降飛行及姿態(tài)調(diào)節(jié)，使其精確移動到目的地；所述目的地包括目標十字路口或事故地點上游指定位置；所述無人機飛行控制裝置還用于根據(jù)道路檢測處理裝置采集目標路段的圖像視頻對無人機進行姿態(tài)調(diào)控；

所述道路檢測處理裝置用于采集目標路段的圖像視頻和取樣，實現(xiàn)對目標路段的拍攝并計算出當前道路信息傳輸至交通信號顯示裝置；

所述交通信號顯示裝置用于接收道路信息并顯示相關道路狀態(tài)，實現(xiàn)交通疏導。

按上述方案，所述無人機飛行控制裝置包括動力模塊、飛控模塊和GPS模塊。

按上述方案，所述道路檢測處理裝置包括視頻采集模塊、視頻檢測模塊和圖像處理模塊；

所述視頻采集模塊，用于道路圖像視頻的拍攝和取樣；

視頻檢測模塊，用于實時標準化機動車數(shù)量；

圖像處理模塊，用于得到當前道路交通信息并傳輸?shù)浇煌ㄐ盘栵@示裝置。

按上述方案，所述視頻采集模塊為高清攝影裝置；所述視頻檢測模塊為視頻車輛檢測器。

按上述方案，所述視頻車輛檢測器實時標準化機動車數(shù)量的方法如下：在視頻的范圍內(nèi)設置好虛擬的線圈，稱之為檢測區(qū)，當有車輛開進檢測區(qū)的時候，視頻車輛檢測器背景灰度值會發(fā)生變化，根據(jù)視頻車輛檢測器背景灰度值變化同時來檢測車輛的流量及速度。

按上述方案，所述視頻車輛檢測器中，當車輛抵達檢測區(qū)邊緣的一條虛擬檢測線時，虛擬檢測線上像素的灰度值會發(fā)生明顯的變化，通過對檢測虛擬檢測線上像素灰度值變化的識別進行計數(shù)，一直等到車輛完全通過檢測線，再開始下一個車輛的計數(shù)檢測。

按上述方案，所述虛擬檢測線的設置為在車道方向上設置多個虛擬檢測器(檢測線)，通過平均它們的統(tǒng)計數(shù)量，作為最后的車輛計數(shù)結(jié)果。

按上述方案，所述圖像處理模塊，用于將視頻檢測模塊拍攝到的圖像通過圖像處理和車輛識別，得到檢測出的車輛信息，并根據(jù)測到的各個方向車流量自動調(diào)整調(diào)整紅綠燈信息：交通燈顏色、通行時間。

按上述方案，所述無人機飛行控制裝置用于實時調(diào)節(jié)紅綠燈高度標準、駕駛員視角分析和視頻監(jiān)測范圍所需的高度。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：提出了一種基于無人機針對應急交通場景的“空中交警”系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以彌補目前針對應急場景下單純依賴交警處理事故的耗時、低效等問題，具有智能靈活高效的特點，并確保事故處理的智能高效性，減少事故帶來的經(jīng)濟損失。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例的圖像處理算法結(jié)構(gòu)流程圖；

圖3是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明實施例，它包括無人機飛行控制子系統(tǒng)、道路檢測處理子系統(tǒng)、交通信號顯示子系統(tǒng)，無人機通過飛行控制子系統(tǒng)精準移動到應急現(xiàn)場，通過道路檢測處理子系統(tǒng)拍攝目標路段并計算出數(shù)據(jù)信息，將其傳輸?shù)浇煌ㄐ盘栵@示子系統(tǒng)并作出相應顯示；

所述無人機飛行控制子系統(tǒng)用于接收地面操作端的人工指令，結(jié)合GPS定位系統(tǒng)，實現(xiàn)無人機起降飛行及姿態(tài)調(diào)節(jié)，使其精確移動到目的地；

所述道路檢測處理子系統(tǒng)用于負責圖像視頻的拍攝和取樣，結(jié)合飛控系統(tǒng)對無人機平臺的姿態(tài)調(diào)控，實現(xiàn)對目標路段的拍攝并計算出當前道路信息傳輸至交通信號顯示子系統(tǒng)；

所述交通信號顯示子系統(tǒng)用于接收信息并顯示相關道路狀態(tài)，實現(xiàn)交通疏導的功能。

無人機飛行控制子系統(tǒng)包括動力模塊、飛控模塊和GPS模塊。

道路檢測處理子系統(tǒng)包括視頻采集模塊、視頻檢測模塊和圖像處理模塊；

視頻采集模塊為高清攝影裝置，用于道路圖像視頻的拍攝和取樣；

視頻檢測模塊為視頻車輛檢測器，用于實時標準化機動車數(shù)量；

圖像處理模塊圖像中央處理器，用于得到當前道路交通信息并傳輸?shù)浇煌ㄐ盘栵@示子系統(tǒng)。

交通信號顯示子系統(tǒng)包括顯示模塊及電源等組件；

顯示模塊用于顯示相關道路信息內(nèi)容，充當“空中交警”，實現(xiàn)交通疏導的功能。

如圖2所示圖像處理算法結(jié)構(gòu)流程圖，用于利用視頻識別技術檢測車輛的，通過視頻攝像機作為傳感器，在視頻的范圍內(nèi)設置好虛擬的線圈，稱之為檢測區(qū)，當有車輛開進檢測區(qū)的時候，檢測器背景灰度值會發(fā)生變化，可以知道有車輛來了，同時來檢測車輛的流量及速度。視頻檢測方式是一種基于視頻圖像分析和計算機視覺技術對路面運動目標物體進行檢測分析的視頻處理技術。它能實時分析輸入的交通圖像，通過判斷圖像中劃定的一個或者多個檢測區(qū)域內(nèi)的運動目標物體，獲得所需的交通數(shù)據(jù)。當車輛通過一條虛擬檢測時，虛擬檢測線上像素的灰度值會發(fā)生明顯的變化，通過對檢測虛擬檢測線上像素灰度值變化的識別進行計數(shù)，一直等到車輛完全通過檢測線，再開始下一個車輛的計數(shù)檢測?？梢栽谲嚨婪较蛏显O置多個虛擬檢測器(檢測線)，通過平均它們的統(tǒng)計數(shù)量，減少由于識別出錯造成的計數(shù)誤差。使用交通模型計算出交通量，對數(shù)據(jù)進行處理后得出信號數(shù)據(jù)顯示到顯示屏上。

如圖3所示本發(fā)明實施例中的顯示模塊可實現(xiàn)交通信號燈故障或交通事故時的交通誘導顯示模式，圖中只例舉前一種顯示模式。

當信號燈故障造成的交通擁堵模式時，依靠硬件聯(lián)網(wǎng)，交管中心在第一時間得到信號燈故障的信息后，通過地面終端發(fā)送指令，派遣無人機飛到目標十字路口進行交通疏導。結(jié)合考慮紅綠燈高度標準、駕駛員視角分析和視頻監(jiān)測范圍所需高度，令無人機懸停在十字路口上方7米左右。通過搭載在無人機上的攝像裝置對交叉口一定范圍內(nèi)的交通狀況進行實時監(jiān)測，利用已編寫的程序計算出合理的信號周期并發(fā)送指令至顯示系統(tǒng)顯示當前誘導模式，以達到緩解交通擁堵的目的。

當交通事故造成的交通擁堵模式時，分為城市道路和高速公路。

城市道路出現(xiàn)交通事故時，地面終端發(fā)送指令，無人機快速前往事故路段，定點監(jiān)控事故現(xiàn)場，并迅速對事故現(xiàn)場及肇事車輛進行全方位拍照，準確記錄事故現(xiàn)場的環(huán)境、車輛的相對位置、車輛和道路設施損失情況等便于后期事故處理。顯示屏采用文字閃爍模式，每秒閃現(xiàn)“前方事故！”5字，減少通過事故路段的車輛，減輕道路擁堵情況。

高速公路出現(xiàn)交通事故時，若事故路段距服務區(qū)或收費站較近，可派無人機直接飛往事故地點；若距離較遠則可用高速公路道路救援車搭載后前往事故地點，操作無人機懸停在距離事故地點上游1公里處，用掛載的顯示屏閃現(xiàn)文字“前方事故！”，以每秒5字的速度頻閃文字信息。該距離可以給駕駛員準備充足的反應時間，避免由于視距不良和車速過快而導致的連環(huán)追尾等事故。該項應用可以有效防止高速上多車連環(huán)追尾而造成的巨大人員傷亡和財產(chǎn)損失，填補無人機在高速公路上的疏導空白。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。