[0001] 本发明涉及毫米波雷达技术领域，具体为一种基于道闸雷达的闸机控制方法及系统。

[0002] 交通流的管理和控制是城市规划和管理的重要组成部分，随着城市化进程的加速，车辆增多导致的交通拥堵和管理难度加剧，有效的道闸控制系统可以快速处理进出车辆，减少交通拥堵，提升整体交通流的效率，随着科学技术的发展和人民生活平的提高，汽车的数量日益剧增，为了规范人们停车，道闸的需求量也越来越多，道闸又称挡车器，现广泛应用于各公路收费路口、小区、企业园区、商城等门口，来管理车辆的进出，当闸机抬杆后，摄像头是不知道车辆是否已离开闸机区域，容易发生砸车事故，需要增加传感器辅助检测，随着科技的发展，自动化和智能化技术被广泛应用于各个领域，在交通管理系统中，自动化技术可以减少对人工操作的依赖，减少人为错误，提高系统的稳定性和响应速度，基于雷达的系统能够实现高度自动化和智能化的车辆识别和处理。

[0003] 如今，对道闸闸机控制的研究还存在一些不足，具体体现在传统的道闸系统依赖于人工监控且动态响应能力不足，容易发生操作失误或技术故障，从而引发安全事故，在紧急情况下，传统道闸系统可能无法实时做出有效响应，如车辆未授权进入或需要紧急撤离等情况，系统反应不够迅速，可能造成财产损失或人身安全事故。

[0018] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0019] 参照图1所示，本发明第一方面提供了一种基于道闸雷达的闸机控制方法，包括以下步骤：毫米波雷达的毫米波收发前端单元将接收到的点云信息和航迹信息发送给毫米波主控处理单元；毫米波主控处理单元在对点云信息和航迹信息处理后向驱动模块发送驱动信号并向控制模块发送控制信号；驱动模块接收到驱动信号后对闸机相机进行控制；控制模块接收到控制信号后对闸机杆子进行控制。

[0020] 毫米波雷达的收发前端单元能自动收集点云和航迹信息，这些信息经由毫米波主控处理单元快速处理，自动化程度高，减少了人为干预和操作错误，系统通过自动接收和处理数据，可以实时做出反应，如自动开关闸机，减少了车辆等待时间，提高了通行效率，毫米波雷达具有高精度和高分辨率的特点，能够准确探测到车辆和其他障碍物的位置和速度，有助于预防撞车事故和其他安全隐患，自动化的毫米波雷达系统减少了对人工监控的依赖，从长远来看，可以显著降低劳动力成本，自动化的控制可以减少车辆在进出时的等待时间，提升通行效率，改善用户体验。

[0021] 如图1所示，毫米波雷达安装高度为80cm，点云信息和航迹信息由毫米波雷达的MIMO天线在探测区域S内获取，获取后发送给毫米波收发前端单元。

[0022] 雷达系统的多个发射天线发出定向的高频毫米波信号，通过MIMO技术的波束成形功能，可以精确控制其传播方向和形状，从而优化信号的覆盖区域和质量，增强信号对特定区域的定向能力和探测距离，当这些毫米波信号遇到任何物体时，会产生反射，反射回的信号由雷达的多个接收天线捕获，这些接收天线能够同步收集来自各个方向的反射信号，从而为雷达提供高空间分辨率的输入数据，处理这些多路径信号，MIMO系统提高了雷达对目标的识别、定位和跟踪能力，接收到的数据随后被处理以形成点云信息，这些信息包括物体的位置、大小和形状等详细参数，航迹信息也通过分析物体在连续扫描中的位置变化来获得，从而追踪其动态轨迹，这样的技术应用使得雷达系统在自动道闸控制和监测环境中发挥了关键作用，确保了系统的高效性和安全性。

[0023] 探测区域S包括S1区域和S2区域，其中S1区域为触发区域，S2区域为防砸区域。

[0024] 毫米波主控处理单元通过点云信息判断目标有无；毫米波主控处理单元通过航迹信息判断目标的位置。

[0025] 毫米波主控处理单元通过点云信息判断目标是否存在，雷达首先通过其MIMO天线阵列发射和接收高频毫米波信号，这些信号在遇到车辆或其他物体时反射回来，并被雷达系统捕捉形成点云数据，点云数据是由多个点组成的数据集，每个点代表了信号被反射的具体位置，毫米波主控处理单元接收到这些点云信息后，将启动数据处理算法对这些点进行分析，通过对点云中的点分布、密度以及形状的分析，处理单元能够确定这些点是否构成一个连续的、有意义的物体形状，车辆通常会在点云数据中形成较大且规则的点聚集区，而散乱的点可能表示噪声或非目标物体，处理单元进一步通过设定的算法和阈值来评估这些聚集区的大小、形状和运动情况，从而判断出目标的存在与否，如果检测到的点云符合车辆等目标的特定特征，系统就判定目标存在，并可能触发相应的控制信号，如开启道闸等操作，基于点云信息的目标检测不仅提高了道闸系统的自动化水平，也增强了系统的安全性和响应速度。

[0026] 航迹信息，由雷达系统连续扫描获取，记录了目标对象随时间变化的位置点，为主控处理单元提供了目标的运动轨迹，在处理过程中，雷达首先通过其MIMO天线阵列发射毫米波信号，这些信号在遇到目标如车辆等物体时被反射回来，雷达的接收天线阵列捕捉这些反射信号，并连续记录目标的位置数据，生成航迹信息，这些信息包括目标每次被雷达探测到的确切位置坐标，以及相应的时间戳，毫米波主控处理单元接收这些航迹数据后，通过高级算法分析目标的运动轨迹，包括计算目标位置的连续变化，从而描绘出目标的移动路径，通过对航迹的分析，系统可以预测目标的未来位置，评估其运动趋势和速度，这种能力对于道闸系统尤为重要，因为它使系统能够根据车辆的接近速度和方向做出快速反应，如自动开启或关闭道闸。

[0027] 毫米波主控处理单元通过第一电路模块与驱动模块连接，毫米波主控处理单元通过第二电路模块与控制模块连接。

[0028] 第一电路模块包括电阻R3‑R6，电阻R3的一端与毫米波主控处理单元的GPIO2连接，电阻R3的另一端与电阻R4的一端和三极管Q3的基极连接，电阻R4的另一端和三极管Q3的发射极接地；三极管Q3的集电极与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端与电阻R5的一端和三极管Q2的栅极连接，三极管Q2的漏级与驱动模块的驱动接口连接；三极管Q2的源级和电阻R5的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的一端与电容C1的一端连接，电容C1和电容C2的另一端均接地，电容C1的一端与电源VCC端连接。

[0029] 毫米波主控处理单元的GPIO2输出高电平时，驱动电压VCC到达驱动模块的驱动接口，驱动闸机相机工作；当毫米波主控处理单元的GPIO2输出低电平时，不输出驱动电压VCC，闸机相机不工作，进入低功耗模式。

[0030] 如图3所示，毫米波主控处理单元的GPIO2通过电阻R3和电阻R4连接到三极管Q3的2'脚（基极），三接管Q3的1'脚（发射极）接地，三极管Q3的3'脚（集电极）通过电阻R6连接到MOS管Q2的栅极1脚，MOS管Q2的源级2脚连接驱动电压VCC，MOS管Q2的漏级3脚组成驱动模块，其中，MOS管Q2的漏级3脚连接驱动接口；毫米波主控处理单元的GPIO2输出高电平是三极管Q3的1'脚（发射极）3'脚（集电极）导通，MOS管Q2的栅极1脚变成低电平，MOS管Q2的源级
2脚和MOS管Q2的漏级3脚导通，驱动电压VCC到达驱动接口，可驱动闸机相机工作；当毫米波主控处理单元的GPIO2输出低电平时，三极管Q3和MOS管Q2不导通，不输出驱动电压VCC。

[0031] 第二电路模块包括电阻R1‑R2，电阻R1的一端与毫米波主控处理单元的GPIO1连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端和三极管Q1的基极连接，电阻R2的另一端和三极管Q1的发射极均接地；三极管Q1的集电极与继电器模块连接，继电器模块与控制模块的控制接口连接。

[0032] 毫米波主控处理单元的GPIO1输出高电平时，控制模块控制继电器模块导通，通过控制接口闸机控制板接收信号，闸机杆子保持抬杆状态；毫米波主控处理单元的GPIO1输出低电平时，控制模块不工作，继电器模块不导通，闸机杆子落杆。

[0033] 如图4所示，毫米波主控处理单元的GPIO1通过电阻R1连接到三级管Q1的基极b,在电阻R1和三极管Q1间并联电阻R2到地，三级管Q1的发射极e接地，三级管Q1的集电极c连接继电器模块组成控制模块；毫米波主控处理单元的GPIO1输出高电平时，控制模块控制继电器模块导通，通过控制接口闸机控制板接收信号，闸机杆子保持抬杆状态，实现防砸功能，毫米波主控处理单元的GPIO1输出低电平时，控制模块不工作，继电器模块不导通，闸机杆子落杆。

[0034] 如图2、图5所示，本发明第二方面提供了一种基于道闸雷达的闸机控制系统，包括MIMO天线、毫米波收发前端单元、毫米波主控处理单元、驱动模块、驱动接口、控制模块和控制接口，其中：MIMO天线连接毫米波收发前端单元，毫米波收发前端单元连接毫米波主控处理单元，毫米波主控处理单元连接驱动模块和控制模块，驱动模块连接驱动接口，驱动接口连接闸机相机，控制模块连接控制接口，控制接口连接闸机控制板控制杆子起落。

[0035] 以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。