[發明專利]一種高速公路交通運行狀態感知雷達的布設方法

有效

• 申請號: 202010777654.0
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN112017432B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 劉建蓓;馬小龍;叱干都;馬媛媛;駱中斌;王恒
• 申請（專利權）人: 中交第一公路勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01;G01S13/91;G01S13/931;G01S7/02
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種高速公路交通運行狀態感知雷達的布設方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，采集待布設路段的道路環境信息，并據此建立三維道路環境模型；

其中，所述道路環境信息包括道路線形、邊坡情況、中央分隔帶位置及尺寸、護欄位置及尺寸、標志牌位置及尺寸、路側樹木侵入道路范圍內的高度及尺寸、道路上跨設施高度及尺寸；邊坡情況包含填挖方情況、挖方尺寸、邊坡形式及坡度；

步驟2，設定雷達初始間距，按雷達初始間距對待布設路段進行雷達均布，確定雷達的初始縱向位置；其中，第一個雷達位于待布設路段的起點；

步驟3，確定雷達布設參數為雷達縱向位置、雷達安裝高度、雷達橫向位置、雷達最小俯仰角度，按照布設優化原則對每個雷達進行參數優化，得到優化后的雷達布設個數及每個雷達布設參數，進而完成整個待布設路段的雷達布設；

其中，雷達縱向位置為沿道路行車方向的位置，雷達橫向位置為雷達垂直于行車方向的位置，雷達最小俯仰角度是指雷達檢測邊線與雷達安裝豎桿形成的最小夾角；

所述按照布設優化原則對每個雷達進行參數優化，其具體步驟為：

3.1，設定雷達布設參數的調節閾值，對雷達安裝高度、雷達橫向位置、雷達最小俯仰角度分別進行初始化；

3.2，按照布設優化原則對第一個雷達進行布設參數優化，得到優化后第一個雷達的布設參數；沿行車方向依次對第二至N個雷達分別進行布設參數優化，直至雷達的檢測面覆蓋待布設路段的終點時停止布設優化，得到優化后的雷達布設個數N＇和所有雷達的布設參數；N為初始化時的雷達個數，N＇為優化后的雷達個數；

所述布設優化原則為：對于一個待優化雷達，具體步驟為：

(a)固定當前調節輪次的雷達縱向位置、雷達安裝高度、雷達橫向位置，以預設的角度步距在雷達最小俯仰角度的調節閾值內對待優化雷達的最小俯仰角度進行調節，并計算該雷達每組布設參數下的有效檢測面積；雷達最小俯仰角度調節一次，對應進行一次有效檢測面積計算；

(b)以預設的橫向步距在雷達橫向位置的調節閾值內對待優化雷達的橫向位置進行調節，每次橫向位置調節對應進行一輪次步驟(a)；

(c)以預設的高度步距在雷達安裝高度的調節閾值內對待優化雷達的安裝高度進行調節，每次安裝高度調節對應進行一輪次步驟(a)-(b)；

(d)以預設的縱向步距在雷達縱向位置的調節閾值內對待優化雷達的縱向位置進行調節，每次縱向位置調節對應進行一輪次步驟(a)-(c)；

(e)選取所有布設參數調節過程中有效檢測面積最大時對應的布設參數為該雷達的最佳布設參數，得到優化后該雷達的布設參數；至此完成當前雷達的布設參數優化；

對于待布設路段起點處的雷達，即第一個雷達，其縱向位置不需要調節，直接進行步驟(a)-(c)后轉入步驟(e)即可；

所述計算該雷達當前布設參數下的有效檢測面積，具體步驟為：

(a)計算雷達當前布設參數下的理論檢測面積，即無遮擋情況下的雷達檢測面積，其計算公式為：

a_i＝(tanγ_i1-tanγ_i2)·H_i·b

其中，H_i為第i個雷達的安裝高度，b為道路寬度，γ_i1和γ_i2分別為第i個雷達的最大俯仰角度和最小俯仰角度，且γ_i2＝γ_i1+φ，φ為雷達固有最大檢測角度；

(b)計算路面障礙物對雷達的遮擋面積

首先，從三維道路環境模型中提取每個障礙物對雷達的遮擋面積S_1,j；

其次，根據圖形相似原理，每個障礙物在路面上形成與障礙物遮擋面平行的豎直遮擋物，計算豎直遮擋物的遮擋面積；

S_2,j＝S_1,j·((D_1,j+D_2,j)/D_1,j)²；

其中，S_2,j表示第j個障礙物對應的豎直遮擋物，D_1,j為雷達到第j個障礙物的水平距離，D_2,j為第j個障礙物到豎直遮擋物的水平距離；

最后，利用平面圖形投影方法，計算障礙物在路面上的實際遮擋面積s：

s_j＝S_2,j/tanλ；

其中，s_j為第j個障礙物在路面上的實際遮擋面積，λ為穿過障礙物中心的雷達波線與水平方向的夾角；

(c)計算相鄰雷達的檢測重疊區域面積

在雷達布設參數確定的情況下，計算相鄰雷達的檢測重疊區域面積：

r_i＝(H_i·tanγ_i1-X_i-H_i+1·tanγ_i+1,2)·b

其中，r_i表示第i個雷達與第i+1個雷達之間的檢測重疊區域面積，b為道路寬度，X_i為第i個雷達與第i+1個雷達之間的縱向間距，γ_i1為第i個雷達的最小俯仰角度，γ_i+1,2為第i+1個雷達的最大俯仰角度；

(d)計算雷達有效檢測面積，其計算公式如下：

v_i＝a_i-∑s_j-r_i

其中，v_i為第i個雷達的有效檢測面積。