[0017] 本发明的目的在于解决上述现有技术的不知，提出了一种利用超声波测距进行避障的潮汐车道变更系统及方法，能够自动进行潮汐车道的变换，且能够实现自动避障，降低了生产和使用成本，降低人力因素对智能化潮汐车道的影响。
[0018] 本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种利用超声波测距进行避障的潮汐车道变更系统，包括远程控制中心、交通信号灯后台数据服务器、路段控制基站和车道变更机器人群组，远程控制中心的数据传输端口与交通信号灯后台数据服务器的数据传输端口通过光纤传输或者无线数据传输的方式进行实时数据传输，远程控制中心将潮汐车道变更信号实时发送至路段控制基站，路段控制基站通过无线数据传输的方式将行走命令控制信号实时发送至对应路段上所有的车道变更机器人群组上，各车道变更机器人群组在接收到各自的行走命令时执行相应的移动，并实时将位置信息反馈给路段控制基站；
[0019] 车道变更机器人群组包括多组沿潮汐车道方向分布的车道变更机器人组，相邻的车道变更机器人组之间间隔0.5～1米，每个车道变更机器人组均包括A墩、B墩和连接护栏，连接护栏的两端分别铰接在A墩的中心轴和B墩的中心轴上；
[0020] 所述A墩和B墩上均设置有北斗模块、嵌入式控制模块、报警灯、太阳能电池板、铅酸蓄电池、LoRa模块、底盘和外壳，嵌入式控制模块通过LoRa模块连接路段控制基站，铅酸蓄电池固定在底盘上，底盘套装在外壳底部，底盘上设置有凸块，外壳底部设置有与底盘上的凸块相配合的凹槽，外壳上还固定有底盘驱动电机，底盘驱动电机连接滚珠丝杠，底盘上设置有与所述滚珠丝杠相配合的丝杠螺母，所述丝杠螺母套装在所述滚珠丝杠上，底盘驱动电机带动滚珠丝杠转动时驱动底盘在外壳的底部上下运动；所述外壳上端设置有报警灯，外壳的外表面设置有太阳能电池板，太阳能电池板通过太阳能充电电路连接铅酸蓄电池，所述北斗模块均设置在外壳内部，移动机构和锁定机构均设置在底盘上；
[0021] 所述A墩和B墩的底盘上均还安装有三个定向轮、一个定向电机、超声波测距仪和测距仪驱动电机，三个定向轮包括一个主动轮和两个从动轮，定向电机连接主动轮并驱动所述主动轮转动，通过主动轮运动带动A墩或B墩的运动，所述主动轮上安装有增量式编码器，出厂时使增量式编码器的零位、隔离墩的运动方向和主动轮的朝向这三个方向保持一致；测距仪驱动电机固定在外壳上，测距仪驱动电机连接超声波测距仪并带动所述超声波测距仪的转动，外壳上开设有水平槽口，连接护栏穿过水平槽口连接中心轴且超声波测距仪透过水平槽口朝向隔离墩外部；
[0022] 所述A墩和B墩上还安装有电子罗盘和罗盘驱动电机，罗盘驱动电机固定在底盘上，罗盘驱动电机连接电子罗盘并驱动电子罗盘在水平面上旋转来校准角度，电子罗盘在转动后根据电子罗盘所在的角度辨别出A墩或B墩所在的角度。
[0023] 一种利用超声波测距进行避障的潮汐车道变更系统的车道变更方法，包括如下步骤：
[0024] S1：控制潮汐车道的信号灯，使潮汐车道入口处的信号灯转换为红灯，并启动第一组车道变更机器人；
[0025] S2：A墩和B墩分别进行上电初始化，并判断自身是否存在故障，故障判断包括蓄电池电量是否够用的判断、北斗模块是否能够定位的判断、无线传输模块是否能正常传递信息以及隔离墩内所有的电机是否能够正常工作；若A墩或B墩存在故障，则对存在故障的A墩或B墩进行重启后再对该隔离墩进行故障判断，若A墩或B墩仍存在故障，则将存在故障的A墩或B墩的故障信息传递给路段控制基站，并点亮该隔离墩的警报灯，不对该隔离墩进行移动；若A墩和B墩均不存在故障，则判断A墩和B墩可以进行移动，并进入S3步骤；
[0026] S3：A墩和B墩分别获取目标位置信息，并将当前位置与目标位置的连接划分成若干份，每份的长度为10cm，获取划分后的分段位置信息；A墩和B墩以轮流运动每次运动10cm的方式向目标位置移动；
[0027] S4：A墩的罗盘驱动电机启动，带动A墩上的电子罗盘转动一圈，确定A墩的朝向，根据S3步骤中的A墩当前位置和目标位置确定A墩的运动方向，A墩和主动轮之间装有增量式编码器，转动主动轮使之回归零位，获得A墩朝向信息和A墩运动方向信息；
[0028] S5：A墩首先打开自身的报警灯并进行障碍判断，障碍判断的方式为超声波测距法，在A墩每次运动前，B墩上的超声波测距仪沿连接护栏的方向正对A墩，检测时向潮汐车道方向转动B墩上的测距仪驱动电机，使B墩上的超声波测距仪的朝向与连接护栏呈5度，在B墩上的超声波测距仪发射出声波后进行障碍判断，连接护栏的长度为S，若测距仪转动电机转动的过程中超声波测距仪测得的距离始终大于 则判断超声波测距仪发出的声波并未被遮挡，即A墩的运动路径上有一段10cm长的行程并无障碍，进入S6步骤中；若测距仪转动电机转动的过程中超声波测距仪测得的距离出现过小于 的情况，则判断超声波测距仪发出的声波被阻挡过，则延时3s后再次对A墩进行障碍判断；
[0029] S6：松开A墩和B墩的锁定装置，转动A墩上的定向电机带动主动轮转动，使A墩直接朝向目标位置运动；A墩在定向电机的驱动下向分段目标位置方向进行直线运动，A墩的运动距离为10cm，控制电机使A墩直线运动10cm，在A墩运动时，B墩保持自由的跟随状态，在A墩移动完10cm后，A墩通过北斗模块确定当前自身的当前位置信息，并将当前位置信息与步骤S3中获得的第一个分段位置信息进行对比，若A墩的当前位置信息与第一个分段位置信息相重合，则A墩运动到分段位置后关闭报警灯并锁紧锁定装置，若A墩的当前位置信息与第一个分段位置信息不重合，则A墩继续运动直至A墩的当前位置信息与第一个分段位置信息相重合；
[0030] S7：B墩的罗盘驱动电机启动，带动B墩上的电子罗盘转动一圈，确定B墩的朝向，根据S3步骤中的B墩当前位置和目标位置确定B墩的运动方向，B墩和主动轮之间装有增量式编码器，转动主动轮使之回归零位，获得B墩朝向信息和B墩运动方向信息；
[0031] S8：在B墩每次运动前，A墩上的超声波测距仪沿连接护栏的方向直射到B墩上，检测时向潮汐车道方向转动A墩上的测距仪驱动电机，使A墩上的超声波测距仪的朝向与连接护栏呈5度，在A墩上的超声波测距仪发射出声波后进行障碍判断，若测距仪驱动电机转动的过程中超声波测距仪测得的距离始终大于 则判断超声波测距仪发出的声波并未被遮挡，即B墩的运动路径上有一段行程并无障碍，进入S9步骤中；若测距仪转动电机转动的过程中超声波测距仪测得的距离出现过小于 的情况，则判断超声波测距仪发出的声波被阻挡过，则延时3s后再次对B墩进行障碍判断；
[0032] S9：转动B墩上的定向电机带动主动轮转动，使B墩直接朝向目标位置运动；B墩在定向电机的驱动下向分段目标位置方向进行直线运动，B墩的运动距离为10cm，控制电机使B墩直线运动10cm，在B墩运动时，A墩保持自由的跟随状态，在B墩移动完10cm后，B墩通过北斗模块确定当前自身的当前位置信息，并将当前位置信息与步骤S3中获得的第一个分段位置信息进行对比，若B墩的当前位置信息与第一个分段位置信息相重合，则B墩运动到分段位置后关闭报警灯并锁紧锁定装置，若B墩的当前位置信息与第一个分段位置信息不重合，则B墩继续运动直至B墩的当前位置信息与第一个分段位置信息相重合；
[0033] S10：路段控制基站向A墩和B墩依次发送剩下的分段位置信息，并重复上述S5～S9步骤，直至A墩和B墩均达到目标位置，完成一组车道变更机器人的移动；
[0034] S11：第一组隔离墩组的移动完成后，剩下的隔离墩组依次重复上述S3～S10步骤，直至所有的隔离墩组均移动到潮汐车道的另一侧；
[0035] S12：控制潮汐车道的信号灯，使其新的入口方向为绿灯，完成整个潮汐车道的变换过程。
[0036] 本发明的有益效果在于：
[0037] 1、本发明利用在潮汐车道的一侧移动式隔离墩，需要变换车道时直接将移动时隔离墩移动到另一侧车道的方式实现潮汐车道的变换，灵活机动，成本低。
[0038] 2、本发明利用北斗系统进行隔离墩实时定位，控制精度高、安全性高。
[0039] 3、本发明利用北斗系统精确定位实现多车道变更，同时利用大数据实现城市交通道路网络实时变更，随时应对由于交通事故、车流量变化、恶劣天气等因素对道路需求的变化，实现自动控制。
[0040] 4、本发明采用A隔离墩带动B隔离墩一起移动的方式，减少了B墩上的万向轮驱动电机的使用，减少了整体的成本。
[0041] 5、本发明的刹车定位不仅依靠墩子内部的刹车机构，还可以直接将A墩或B墩的外壳整体下降放置到地面上，实现墩子的外壳侧面直接与地面接触，避免仅A墩和B墩的车轮与地面接触导致的隔离墩滑动，更好地实现了定位，而且外壳下降的定位方式能够有效的防止A墩或B墩内部进入杂物，从而影响隔离墩的正常使用。
[0042] 6、本发明通过在隔离墩的外壳上设置太阳能发电板和内部设置的铅酸蓄电池实现隔离墩的随时充电以及无电缆状态下的使用，因为一天中变更车道的次数一般仅一到两次，所以铅酸蓄电池完全可以实现每天变更车道的更能，同时太阳能发电板能够保证隔离墩更长时间的续航。
[0043] 7、本发明通过报警灯的设置可以是隔离墩不仅在使用时起到警示作用，还能在隔离墩内部出现故障时进行故障报警，防止因隔离墩故障导致的车道无法变更状况。
