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专利号: 2017108660323
申请人: 乐山师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于扫描式激光测距的人流量测量系统,其特征在于:包括位于人行通道上方的第一激光测距仪(1)和第二激光测距仪,所述第一激光测距仪(1)和第二激光测距仪沿人行通道的方向依次设置,所述第一激光测距仪(1)的出光孔前方设置有用于反射激光的第一扫描镜(2),所述第一扫描镜(2)通过第一转轴(3)固定,所述第一扫描镜(2)上连接有用于使第一扫描镜(2)绕第一转轴(3)转动的第一驱动装置(4);所述第二激光测距仪的出光孔前方设置有用于反射激光的第二扫描镜,所述第二扫描镜通过第二转轴固定,所述第二扫描镜上连接有用于使第二扫描镜绕第二转轴转动的第二驱动装置;当第一扫描镜(2)、第二扫描镜均处于初始位置时,第一扫描镜(2)的反射面与第二扫描镜的反射面位于同一平面上;

还包括处理器,所述处理器分别与第一激光测距仪(1)的数据输出接口、第二激光测距仪的数据输出接口相连;第一激光测距仪(1)用于测定第一激光测距仪(1)与人行通道地面之间的距离并将检测到的距离数据L1(tN)传递给处理器,第二激光测距仪用于测定第二激光测距仪与人行通道地面之间的距离并将检测到的距离数据L2(tN)传递给处理器,处理器对接收到的距离数据L1(tN)和L2(tN)进行预处理,然后采用行人判定算法确定行人数量,并采用行人方向判定算法确定行人行走方向;

所述第一激光测距仪和第二激光测距仪均位于人行通道的正上方,所述处理器对接收到的距离数据L1(tN)和L2(tN)进行预处理的方法如下所述:

A、对距离数据L1(tN)和L2(tN)进行归一化处理;具体方法如下所述:

将距离数据分别L1(tN)和L2(tN)代入以下公式得到归一化后的距离数据l1(tN)和l2(tN):

N=1,2,3,4···,其中x为测量点到

人行通道左侧边缘的垂直距离,所述测量点是指第一激光测距仪或第二激光测距仪发出的激光与人行通道相交的点,d为人行通道的宽度,H1为第一激光测距仪的安装高度,H2为第二激光测距仪的安装高度;

B、将步骤A得到的距离数据l1(tN)和l2(tN)分别转化为数据函数l1,M(xi)和l2,M(xi),l1,M(xi)是指第一扫描镜在第M次扫描周期内,第一激光测距仪获得的距离l1(tN)随x变化函数,l2,M(xi)是指第二扫描镜在第M次扫描周期内,第二激光测距仪获得的距离l2(tN)随x变化函数,i=1,2,3···,I;M=1,2,3···;

将步骤A得到的距离数据l1(tN)转化为数据函数l1,M(xi)的方法如下所述:通过第一扫描镜的扫描频率fm1和第一激光测距仪测距的频率fl1确定扫描一次的数据点个数为将获得的距离数据l1(tN)每I1个点为一组转化为l1,M(xi),每扫描一次,M值增加1,最终获得随时间变化的数据函数l1,M(xi),其中不同的M值代表不同时间段的数据函数;fm1是指第一扫描镜在单位时间1秒内可以完成扫描的次数,fm1>5Vp,Vp是指人流的速度Vp,fl1是指第一激光测距仪在单位时间1秒内完成的激光测距次数,fl1>d×fm1×n,n为采样数据密度;

将步骤A得到的距离数据l2(tN)转化为数据函数l2,M(xi)的方法如下所述:通过第二扫描镜的扫描频率fm2和第二激光测距仪测距的频率fl2确定扫描一次的数据点个数为将获得的距离数据l2(tN)每I2个点为一组转化为l2,M(xi),每扫描一次,M值增加1,最终获得随时间变化的数据函数l2,M(xi),其中不同的M值代表不同时间段的数据函数;fm2是指第二扫描镜在单位时间1秒内可以完成扫描的次数,fm2>5Vp,Vp是指人流的速度Vp,fl2是指第二激光测距仪在单位时间1秒内完成的激光测距次数,fl2>d×fm2×n,n为采样数据密度;

所述第一激光测距仪和第二激光测距仪均位于人行通道的右侧上方,所述处理器对接收到的距离数据L1(tN)和L2(tN)进行预处理的方法如下所述:

A、对距离数据L1(tN)和L2(tN)进行归一化处理;具体方法如下所述:

将距离数据分别L1(tN)和L2(tN)代入以下公式得到归一化后的距离数据l1(tN)和l2(tN):

N=1,2,3,4···,其中x为测量点

到人行通道左侧边缘的垂直距离,所述测量点是指第一激光测距仪或第二激光测距仪发出的激光与人行通道相交的点,d为人行通道的宽度,H1为第一激光测距仪的安装高度,H2为第二激光测距仪的安装高度,c为第一激光测距仪与第二激光测距仪之间的距离;

B、将步骤A得到的距离数据l1(tN)和l2(tN)分别转化为数据函数l1,M(xi)和l2,M(xi),l1,M(xi)是指第一扫描镜在第M次扫描周期内,第一激光测距仪获得的距离l1(tN)随x变化函数,l2,M(xi)是指第二扫描镜在第M次扫描周期内,第二激光测距仪获得的距离l2(tN)随x变化函数,i=1,2,3···,I;M=1,2,3···;

将步骤A得到的距离数据l1(tN)转化为数据函数l1,M(xi)的方法如下所述:通过第一扫描镜的扫描频率fm1和第一激光测距仪测距的频率fl1确定扫描一次的数据点个数为将获得的距离数据l1(tN)每I1个点为一组转化为l1,M(xi),每扫描一次,M值增加1,最终获得随时间变化的数据函数l1,M(xi),其中不同的M值代表不同时间段的数据函数;fm1是指第一扫描镜在单位时间1秒内可以完成扫描的次数,fm1>5Vp,Vp是指人流的速度Vp,fl1是指第一激光测距仪在单位时间1秒内完成的激光测距次数,fl1>d×fm1×n,n为采样数据密度;

将步骤A得到的距离数据l2(tN)转化为数据函数l2,M(xi)的方法如下所述:通过第二扫描镜的扫描频率fm2和第二激光测距仪测距的频率fl2确定扫描一次的数据点个数为将获得的距离数据l2(tN)每I2个点为一组转化为l2,M(xi),每扫描一次,M值增加1,最终获得随时间变化的数据函数l2,M(xi),其中不同的M值代表不同时间段的数据函数;fm2是指第二扫描镜在单位时间1秒内可以完成扫描的次数,fm2>5Vp,Vp是指人流的速度Vp,fl2是指第二激光测距仪在单位时间1秒内完成的激光测距次数,fl2>d×fm2×n,n为采样数据密度。

2.根据权利要求1所述的基于扫描式激光测距的人流量测量系统,其特征在于:所述行人判定算法采用阈值判定算法,具体方法如下所述:设置一个阈值距离H,当归一化后的距离数据l1(tN)或l2(tN)连续小于阈值距离H时,判定为行人信号,小于阈值距离H的距离数据l1(tN)或l2(tN)的个数即为行人数量。

3.根据权利要求1所述的基于扫描式激光测距的人流量测量系统,其特征在于:所述行人判定算法采用拟合极小值判定算法,具体方法如下:通过极值判定算法判定出数据函数l1,M(xi)或l2,M(xi)极小值的数量即为行人数量。

4.根据权利要求2或3所述的基于扫描式激光测距的人流量测量系统,其特征在于:所述行人方向判定算法的具体方法如下所述:在对应的x处附近,若数据函数l1,M(xi)先出现极小值,l2,M(xi)后出现极小值,则行人的方向为第一激光测距仪指向第二激光测距仪;在对应的x处附近,若数据函数l2,M(xi)先出现极小值,l1,M(xi)后出现极小值,则行人的方向为第二激光测距仪指向第一激光测距仪。

5.根据权利要求1所述的基于扫描式激光测距的人流量测量系统,其特征在于:所述第一驱动装置(4)和第二驱动装置的结构相同,所述第一驱动装置(4)包括设置在第一扫描镜(2)背面的弧形板(401),所述弧形板(401)与第一扫描镜(2)的背面互相垂直且弧形板(401)与第一转轴(3)互相垂直,所述弧形板(401)的弧形端面设置有轮齿,所述弧形端面的圆弧中心轴线与第一转轴(3)的中心轴线重合,还包括第一半圆形齿轮(402)、第二半圆形齿轮(403)、驱轮齿轮(404)、从动齿轮(405),所述第一半圆形齿轮(402)通过第三转轴(406)固定,所述第一半圆形齿轮(402)的中心轴线与第三转轴(406)的中心轴线互相重合,所述第二半圆形齿轮(403)通过第四转轴(407)固定,所述第二半圆形齿轮(403)的中心轴线与第四转轴(407)的中心轴线互相重合,所述驱轮齿轮(404)通过第五转轴(408)固定,所述驱轮齿轮(404)的中心轴线与第五转轴(408)的中心轴线互相重合,所述从动齿轮(405)通过第六转轴(409)固定,所述从动齿轮(405)的中心轴线与第六转轴(409)的中心轴线互相重合;所述第三转轴(406)的中心轴线与第一转轴(3)的中心轴线之间的距离等于第一半圆形齿轮(402)的半径和弧形板(401)的圆弧半径之和,当第一半圆形齿轮(402)与弧形板(401)的弧形端面设置的轮齿接触时,所述第一半圆形齿轮(402)与弧形端面设置的轮齿相互啮合且所述第三转轴(406)的中心轴线、第一转轴(3)的中心轴线、第一半圆形齿轮(402)与弧形板(401)的弧形端面设置的轮齿啮合点位于同一平面内;所述第四转轴(407)的中心轴线与第一转轴(3)的中心轴线之间的距离等于第二半圆形齿轮(403)的半径和弧形板(401)圆弧的半径之和,当第二半圆形齿轮(403)与弧形板(401)的弧形端面设置的轮齿接触时,所述第二半圆形齿轮(403)与弧形端面设置的轮齿相互啮合且所述第四转轴(407)的中心轴线、第一转轴(3)的中心轴线、第一半圆形齿轮(402)与弧形板(401)的弧形端面设置的轮齿啮合点位于同一平面内;当第一半圆形齿轮(402)与弧形板(401)的弧形端面设置的轮齿相接触时,第二半圆形齿轮(403)与弧形板(401)的弧形端面设置的轮齿处于分离状态,当第二半圆形齿轮(403)与弧形板(401)的弧形端面设置的轮齿相接触时,第一半圆形齿轮(402)与弧形板(401)的弧形端面设置的轮齿处于分离状态;所述驱轮齿轮(404)与从动齿轮(405)互相啮合,所述驱轮齿轮(404)与第一半圆形齿轮(402)、第二半圆形齿轮(403)之间具有间隙,所述从动齿轮(405)与第一半圆形齿轮(402)、第二半圆形齿轮(403)之间具有间隙,所述第三转轴(406)的一端设置有第一皮带轮(410),所述第一皮带轮(410)的半径小于第一半圆形齿轮(402)的半径,所述第四转轴(407)的一端设置有第二皮带轮(411),所述第二皮带轮(411)的半径小于第二半圆形齿轮(403)的半径,所述第五转轴(408)的一端设置有第三皮带轮和第四皮带轮(413),所述第三皮带轮的半径、第四皮带轮(413)的半径均小于驱轮齿轮(404)的半径,所述第六转轴(409)的一端设置有第五皮带轮(414),所述第五皮带轮(414)的半径小于从动齿轮(405)的半径,所述第一皮带轮(410)与第三皮带轮之间、第二皮带轮(411)与第五皮带轮(414)之间均通过皮带相连,还包括驱动电机(415),所述驱动电机(415)的输出轴设置有第六皮带轮(416),所述第六皮带轮(416)与第四皮带轮(413)之间通过皮带相连。