專利名稱：激光車型識別系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種公路運輸車輛電子監(jiān)控技術(shù)，包括由超聲探測器、激光發(fā)射裝置、激光接收裝置和計算機終端處理器組成的識別系統(tǒng)，以及由單車、拖掛車識別方法和車型識別方法組成的車型識別系統(tǒng)的識別方法。
現(xiàn)在車型識別系統(tǒng)及其方法，為錄像識別。一類采用電視攝像的方法，對被拍攝的車輛錄像進行處理，并與存儲在微機中的標(biāo)準(zhǔn)錄像進行比較，從而判別車型；另一類采用垂直排列的紅外發(fā)光管對車輛輪廓進行測量，配合測速紅外裝置，測出車輛外形，從而判定車型。該兩種錄像處理方法，當(dāng)車輛裝載情況變化時，實際車型與標(biāo)準(zhǔn)車型往往有較大差異，改裝車型更不規(guī)范。因而，利用標(biāo)準(zhǔn)錄像進行判別的準(zhǔn)確度較低，同時，這兩種方法組成的系統(tǒng)較為復(fù)雜，造價昂貴，難以廣泛推廣。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提出一種激光車型識別系統(tǒng)及其方法。它能較準(zhǔn)確的識別運行于道路上的車輛車型。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達到。
車型識別系統(tǒng)由超聲波探測器，激光發(fā)射裝置、激光接收裝置和計算機終端處理器組成。
超聲探測器為反射接收式，發(fā)射探測超聲波經(jīng)被測車輛反射回來后，接收超聲回波，其探測距離為1.3米至3米。
激光發(fā)射裝置、激光接收裝置位于超聲探測器前后或后面，為雙光束發(fā)射、接收單元。發(fā)射、接收單元分別于車輛行進道路左右兩側(cè)，每組發(fā)射、接收相對應(yīng)，兩組的光束在同一平面上，并與路面平行，發(fā)射和接收單元間距為5米至10米，其光束與行進車輛道路方向α為30度至60度夾角，兩組測量光束之間距離L0為0.3米至1米，兩組光束距地面高度為0.05米至0.3米。每組激光光束發(fā)射功率為3毫瓦至10毫瓦，激光波長0.6微米至1.1微米。
計算機終端處理器由計算器、選址器、存儲器和控制器構(gòu)成。
該車型識別系統(tǒng)的識別方法包括單車、拖掛車和車型識別方法。
超聲探測器為反射接收式，輸出連續(xù)信號，運行于道路上的車輛反射接收到回波信號，對單車、拖掛車接收到連續(xù)電壓信號，對于兩輛分離的單車接收到非連續(xù)信號，則區(qū)分單車、拖掛車。
對于機動車輛而言，車型、載重量和載客量等主要取決于車輛底盤的相關(guān)特性參數(shù)，如車輪測量投影、前后軸距、左右輪距。
激光發(fā)射裝置、激光接收裝置由兩組光束組成，每組光束與行進車輛的道路夾角為α，兩組光束間距L0。相鄰四輪的前后邊緣經(jīng)過兩束激光的時刻分別為T11、T12……T44。
車型相關(guān)特性參數(shù)如下計算車輪速率Vi＝{[(Ti4+Ti3-Ti2-Ti1)L0]/[(Ti4-Ti2)(Ti3-Ti1)]}/2車輪投影TYi＝(Ti2-Ti1)Vi×tgα前后軸距ZJ＝[∑Vi∑(T4i+T3i-T2i-T1i)]/16左右輪距LJ1＝[∑(T2i-T1i)(V1+V2)]/8
LJ2＝[∑(T4i-T3i)(V3+V4)]/8i＝1，2，3，4對應(yīng)前左、前右、后左、后右四個車輪預(yù)先把車型相關(guān)特性參數(shù)對應(yīng)的有關(guān)車型參數(shù)、載重量、載客量存儲在計算機終端處理器的存儲器中，在計算機終端處理器的控制器控制下，在計算器完成車型相關(guān)特性參數(shù)計算，通過選址器從存儲器選出與該組車型相關(guān)特性參數(shù)對應(yīng)的車型參數(shù)、載重量和載客量信號。完成車型識別。
由于上述解決方案采用超聲探測器區(qū)別單車、拖掛車，激光發(fā)射裝置、激光接收裝置探測車型，對運行于道路上的車輛識別實現(xiàn)非接觸測量，準(zhǔn)確度高，設(shè)備簡單，不需在被測車輛上設(shè)置合作標(biāo)志，不受人為因素影響，全天候測量，便于實現(xiàn)自動征收費用和管理。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明

圖1車型識別系統(tǒng)道路布置2超聲探測器回波信號3激光發(fā)射、接收信號4計算機終端處理器方框5計算機終端處理器信號流程1所示車型識別系統(tǒng)道路布置圖中，超聲探測器[1]為反射接收式，于道路行進的車輛垂直放置，其探測超聲頻率為40千赫，探測距離為2.5米。雙光束激光發(fā)射裝置[2]、激光接收裝置[3]位于被測車輛行進道路的左右兩側(cè)斜對應(yīng)排放，兩束光束在同一平面上，同路面平行。兩光束間距L0＝0.5米，光束與車輛行進方向為α＝45度夾角，與地面高度為0.2米，激光波長為1.06微米，每組激光發(fā)射功率為5毫瓦。激光發(fā)射裝置[2]為處于大氣窗口的半導(dǎo)體激光器，調(diào)制發(fā)射和接收信號解調(diào)的方式，提高抗干擾能力。激光接收裝置[3]為高靈敏度的光電探測和小孔徑光纜，以提高檢測精度。
圖2所示超聲探測器回波信號圖，從圖中可明確看出運行于道路上的車輛反射接收到的回波信號，單車、拖掛車接收到連續(xù)電壓信號，兩輛分離的單車接收到非連續(xù)信號，其拖掛車接收到的回波信號持續(xù)時間大于單車接收到的回波信號1.5倍以上，以區(qū)分單車、拖掛車。
圖3所示為激光發(fā)射接收裝置信號圖，根據(jù)行車方向，T11為前左輪前沿經(jīng)光束1T12為前左輪后沿經(jīng)光束1T13為前左輪前沿經(jīng)光束2T14為前左輪后沿經(jīng)光束2T21為前右輪前沿經(jīng)光束1T22為前右輪后沿經(jīng)光束1T23為前右輪前沿經(jīng)光束2T24為前右輪后沿經(jīng)光束2T31為后左輪前沿經(jīng)光束1T32為后左輪后沿經(jīng)光束1T33為后左輪前沿經(jīng)光束2T34為后左輪后沿經(jīng)光束2T41為后右輪前沿經(jīng)光束1T42為后右輪后沿經(jīng)光束1T43為后右輪前沿經(jīng)光束2T44為后右輪后沿經(jīng)光束2為簡化設(shè)計，一般設(shè)光束與車輛行進道路成45度夾角，則tgα＝1，則以上計算車輪投影公式可簡化。
圖4所示計算機終端處理器方框圖，圖5計算機終端處理器信號流程圖，激光發(fā)射接收裝置檢測相鄰四輪的前后邊緣經(jīng)過兩束激光的時刻T11、T12……T44與原始初設(shè)值L0、α，輸入計算機終端處理器[4]的計算器[8]中，在控制器[5]控制下算出車型相關(guān)特性參數(shù)TY、ZJ、LJ1、LJ2，經(jīng)選址器[6]在存儲器[7]中選出該組車型相關(guān)特性參數(shù)對應(yīng)的車型參數(shù)、載重量和載客量信號。圖5計算機終端處理器信號流程圖用圖表達出其信號流程。
該車型識別系統(tǒng)及其方法經(jīng)實地檢測，在日車流量6000～8000輛條件下，可全天候工作，無一漏檢，實現(xiàn)動態(tài)條件下的車輛識別。
當(dāng)把被檢測車型分為以下五類的條件下1.2噸以下貨車或1 6座以下客車；2.2噸至7噸貨車或1 6座至40座客車；3.7噸至12噸貨車或40座以上客車；4.12噸至20噸貨車；5.20噸以上貨車；其識別率達97％。
權(quán)利要求
1.一種車型識別系統(tǒng)，由超聲探測器[1]、激光發(fā)射裝置[2]、激光接收裝置[3]和計算機終端處理器[4]構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車型識別系統(tǒng)，其超聲探測器[1]為對射接收式，置于道路一側(cè)，探測距離為1.3米至3米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車型識別系統(tǒng)，其激光發(fā)射裝置[2]、激光接收裝置[3]位于超聲探測器[1]前面或后面，為雙光束發(fā)射和接收單元，分別位于車輛行進道路左右兩側(cè)，每組發(fā)射，接收相對應(yīng)，兩組的光束在同一平面，并與路面平行，發(fā)射和接收單元間距為5米至10米，其光束與行進車輛道路方向成α為30度至60度夾角，兩束測量光束之間距離L0為0.3米至1米，兩組光束距離地面高度為0.05米至0.3米，每組光束發(fā)射功率3毫瓦至10毫瓦，激光波長0.6微米至1.1微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車型識別系統(tǒng)，其計算機終端處理器[4]，由計算器[5]、選址器[6]、存儲器[7]和控制器[8]構(gòu)成。
5.一種車型識別系統(tǒng)的識別方法，包括單車、拖掛車識別方法和車型識別方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車型識別系統(tǒng)的識別方法，其單車、拖掛車識別方法如下超聲探測器[1]為反射接收式，對單車、拖掛車接收到連續(xù)電壓信號，對于兩輛分離的單車接收到非連續(xù)信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車型識別系統(tǒng)的識別方法，其車型識別方法如下激光發(fā)射裝置[2]和激光接收裝置[3]由兩組光束組成，每組光束與行進車輛的道路夾角為α，兩組光束間距L0，相鄰四輪的前后邊緣經(jīng)過兩束激光的時刻分別為T11、T12……T44，車型相關(guān)特性參數(shù)計算如下車輪速率Vi＝{[(Ti4+Ti3-Ti2-Ti1)L0]/[(Ti4-Ti2)(Ti3-Ti1)]}/2車輪投影TYi＝(Ti2-Ti1)Vi×tgα前后軸距ZJ＝[∑Vi∑(T4i+T3i-T2i-T1i)]/16左右輪距LJ1＝[∑(T2i-T1i)(V1+V2)]/8LJ2＝[∑(T4i-T3i)(V3+V4)]/8i＝1，2，3，4對應(yīng)前左、前右、后左、后右四個車輪預(yù)先把車型相關(guān)特性參數(shù)對應(yīng)的有關(guān)車型參數(shù)、載重量、載客量存儲在計算機終端處理器[4]的存儲器[7]中，在計算機終端處理器[4]的控制器[8]控制下，在計算器[5]完成車型相關(guān)特性參數(shù)計算，通過選址器[8]從存儲器[9]選出與該組車型相關(guān)特性參數(shù)對應(yīng)的車型參數(shù)、載重量和載客量信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及公路運輸車輛電子監(jiān)控技術(shù)。用于識別運行道路上的單車、拖掛車和車型。由超聲探測器、激光發(fā)射裝置、激光接收裝置和計算機終端處理器組成。超聲探測器接收車輛回波信號，區(qū)分單車、拖掛車。激光發(fā)射裝置、激光接收裝置測量車輪邊緣經(jīng)過光束時刻，計算機終端處理器計算出車型底盤相關(guān)參數(shù)，選出與該組參數(shù)對應(yīng)的車型參數(shù)，達到識別車型目的?？蓪崿F(xiàn)無接觸全天候識別，無漏檢，識別率達97％。
文檔編號G08G1/04GK1159039SQ9610036
公開日1997年9月10日 申請日期1996年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月16日
發(fā)明者陳為民, 樊青海, 李合林, 曹金海, 宋青存, 陳根座, 陳乃平, 林昕, 薛寶慶, 黃海霞, 楊青海, 職連杰, 吳翔, 尼玉東 申請人:中原光電測控技術(shù)公司