CN102542798A - 车辆的移动监测设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆的移动监测设备和方法。监测车辆(4)的移动监测设备(6)具有：测量通过第一检测范围(8)的车辆(4)的速度的传感器(7)，所述传感器(7)向测速值(vr)提供时间戳(TS1)；至少间接测量通过第二检测范围(10)的车辆(4)的几何尺寸的传感器(9)，所述传感器(9)向几何尺寸测量值(L)提供时间戳(TS2)；记录通过第三检测范围(12)的车辆(4)的图像(B)的照相机(11)，所述照相机(11)向每个图像(B)提供时间戳(TS3)；和与所述照相机(11)和所述传感器(7，9)连接的评估设备(17)，其根据测速值(vr)、时间戳(TS1)和第一检测范围(8)，以及还根据几何尺寸测量值(L)、时间戳(TS2)和第二检测范围(10)，计算在第三检测范围(12)中预期车辆通过的地点和时间，以便由此根据图像的时间戳(TS3)和第三检测范围(12)，确定匹配图像(B)。

Description

车辆的移动监测设备和方法
技术领域
本发明涉及监测车辆的移动监测设备。本发明还涉及所述监测的方法。
背景技术
在车辆监测的情况下，常常使测速值与车辆的记录图像结合，以致能够清楚地识别车辆监视，以便执行交通违章的处罚。如果从移动运动监测平台进行这样的监测操作，那么这目前需要测速值相对于记录图像，和记录图像相对于测速值的复杂人工匹配，因为通常的测速传感器和图像记录照相机的检测范围决不会精确重叠。由此并且考虑到车流中的不断变化的相对速度，在不同的记录图像和测速值之间会产生不定性，这使绝对匹配变得不可能。
发明内容
本发明的目的是提供移动监测设备和方法，所述设备和方法基本上使得能够在即具有运动监测平台和待监测的运动车辆两者的车流中，自动地监测车辆。
在本发明的第一方面，利用移动监测设备实现该目的，所述移动监测设备具有：
测量通过第一检测范围的车辆的速度的传感器，所述传感器向车辆通过的测速值提供时间戳；
至少间接测量通过第二检测范围的车辆的几何尺寸，优选测量所述车辆的长度的传感器，所述传感器向车辆通过的几何尺寸测量值提供时间戳；
记录通过第三检测范围的车辆的图像的照相机，所述照相机向每个车辆通过的图像提供时间戳；和
与所述照相机和所述传感器连接的评估设备，所述评估设备被配置成：
根据测速值、其时间戳和第一检测范围，以及还根据几何尺寸测量值、其时间戳和第二检测范围，计算在第三检测范围中预期车辆通过的地点和时间，以便由此根据图像的时间戳和第三检测范围，确定匹配图像。
在本发明的第二方面，利用监测车辆的方法实现所述目的，所述方法包括按照任何期望序列的下述步骤：
测量通过第一检测范围的车辆的速度，并向所述测速值提供时间戳；
至少间接测量通过第二检测范围的车辆的几何尺寸，优选是车辆的长度，并向所述几何尺寸测量值提供时间戳；
记录通过第三检测范围的车辆的图像，并向每个图像提供时间戳；
另外还包括后续步骤：
根据测速值、其时间戳和第一检测范围，以及还根据几何尺寸测量值、其时间戳和第二检测范围，计算在第三检测范围中预期车辆通过的地点和时间，和
由此根据图像的时间戳和第三检测范围，确定匹配图像。
本发明考虑到移动监测设备的各个传感器和照相机具有的不同检测范围，并计算在检测范围内的被监测车辆的运动的预期值，以致能够使在一个检测范围中记录的车辆图像与源于与所述一个检测范围不同的检测范围的测速值自动关联。
这里使用的术语“检测范围”覆盖从移动监测设备的当前位置，借助传感器或照相机能够覆盖的每段周围区域，不论所述每段周围区域是区域等的圆锥形区段、金字塔形区段、柱形区段、线形区段还是平面区段等。
也可以后处理的形式进行计算，即，也可在进行和保存了所有各个测量之后分派检测范围或时间戳。
原则上也可设想，借助所述方法使其传感器数据与相应的通过车辆匹配的其它传感器的使用：废气传感器、音量传感器、轮胎或刹车检查用温度传感器、轮胎检查用视频传感器、危险品运输装载标记、徽章、张贴物等等。
这里提及的所有图像也可以都是视频序列的组成部分。
本发明的用于监测装备DSRC OBU(专用短程通信车载单元)，比如用作DSRC道路收费系统的一部分的那些DSRC OBU，的车辆的特别优选的实施例例如以与通过第四检测范围的车辆的DSRC OBU进行DSRC通信的DSRC收发器为区别特征，所述DSRC收发器向每个车辆通过的DSRC通信提供时间戳，其中评估设备另外被配置成根据DSRC通信的时间戳和第四检测范围，判定相对于所确定图像的匹配DSRC通信。
按照本发明的方法的对应优选实施例以下述附加步骤为区别特征：与通过第四检测范围的车辆的DSRC OBU进行DSRC通信，并向每个DSRC通信提供时间戳；和根据DSRC通信的时间戳和第四检测范围，判定相对于所确定图像的匹配DSRC通信。
在DSRC道路收费系统中，DSRC OBU用于与路旁的无线电信号台(beacon)(路旁设备，RSE)进行DSRC通信。DSRC通信最终结果为道路收费系统中的通行费交易。移动监测平台也用于监测具有DSRC OBU的车辆，这些移动监测平台询问车流中的车辆的DSRCOBU，以从DSRC OBU检索用于监测在道路收费系统中发生的通行费交易的数据，或者只是检查车辆中的可工作DSRC OBU的存在。这种监测造成移动监测设备的DSRC收发器和在其无线电通信所必需的重叠范围中的被监测车辆的DSRC OBU的收发范围形成与移动监测设备的其它传感器和照相机的检测范围可大不相同的检测范围的附加问题。这现在导致一方面的DSRC无线电通信和另一方面的为执法目的而记录的图像之间的匹配问题。本发明通过计算与之已进行DSRC通信的车辆何时何地在照相机的检测范围中的时间和地点的预期值，以便能够实现图像和DSRC通信的明确匹配，而解决这个问题。
应当理解，在本实施例中，测速值的确定可能只是匹配DSRC通信和图像的过程中的中间结果，即，不代表监测设备或监测方法本身的输出信号或结果，而只用于计算所述预期值，从而匹配DSRC通信和图像。
事实上，可以用本领域中已知的任意方式测量车辆的速度。按照本发明的预定用于DSRC系统的第一优选实施例，利用移动监测设备本身的DSRC收发器，即，优选借助DSRC通信的多普勒测量(即，在无线电通信中发生的基于相对速度的多普勒效应的评估)测量速度。因而，在该实施例中，第一和第四检测范围相同，因为测速传感器由DSRC收发器本身形成。作为该实施例的结果，不必安装独立的测速传感器。
在还适合于未装备DSRC OBU的车辆的备选的优选实施例中，利用移动监测设备的激光扫描器测量速度，或者通过评估照相机的两个连续图像测量速度。
优选还可利用这样的激光扫描器检测通过车辆的几何尺寸，例如，轴数、长度或高度。例如，激光扫描器能够在垂直于或者与行进方向成一定角度的平面中，把扫描光束发射到车辆上。由按照这种方式检测的轴数或车辆高度，例如能够根据轴数或车辆高度和一般与之相关的车辆几何尺寸的表格，确定车辆的相关几何尺寸，例如长度。作为替代，几何尺寸测量传感器可由DSRC收发器构成，作为DSRC通信的一部分，DSRC收发器从DSRC OBU接收车辆数据，根据所述数据，DSRC收发器计算车辆的几何尺寸，优选是长度，在这种情况下，第二和第四检测范围相同。此外，几何尺寸传感器的数据还可用于另外的似真性检查，比如车辆体积、车辆类别等的确定，对照车辆体积、车辆类别等，可关于匹配的似真性，复查记录图像、测速值和/或DSRC通信。
附图说明
参考附图，根据优选的例证实施例的下述说明，将明白本发明的其它特征和优点：
图1-3表示安装在监测车辆上的，用于在三个不同的使用位置监测车流中的车辆的移动监测设备，图1-3同时图解说明本发明的方法的三个阶段。
具体实施方式
参见图1-3，图中分别表示了沿着行进方向3，以速度v1在道路2的车道上运动的监测车辆1。监测车辆1用于监测道路2上的车流中的其它车辆4，在这里所示的例子中，所述其它车辆4沿着相反的行进方向5，以速度v2在道路2的反向车道上运动，并在迎面而来的车流中驶过监测车辆1。不过，应当理解，监测车辆1当然也可监测沿着相同方向行驶的车辆4，或者车辆1和/或4可以在走走停停的车流中暂时处于停顿状态。监测车辆1和被监测车辆4的不同行进方向3和5以及速度v1、v2产生使监测车辆1和车辆4之间的严格几何匹配变得不可能的时变条件。
为了监测车辆4，监测车辆1携带有移动监测设备6，移动监测设备6包含下述组件，其中的一些组件也可重合：
第一传感器7，用于当车辆4位于传感器7的检测范围8中，或者正在从中通过时，测量车辆4相对于监测车辆1的相对速度vr＝v2-v1；
第二传感器9，当车辆4位于传感器9的检测范围10中时，第二传感器9至少间接测量车辆4的几何尺寸，这里为长度L；
至少一个照相机11，用于当车辆4位于照相机11的检测范围12中，或者正在从中通过时，记录车辆4的图像B；
(可选的)DSRC收发器13，当车辆4位于DSRC收发器13的检测范围16中，或者正在从中通过时，DSRC收发器13能够与车辆4的(可选的)DSRC OBU 15进行无线电通信14；
检测范围16是DSRC收发器13的收发器范围和DSRC OBU 15的收发器范围的交集；和
与上述组件相连的评估设备17。
在工作期间，传感器7测量经过的车辆4的(相对)速度vr，并向每个测速值vr提供检测该测速值vr的时间的相应时间戳TS1。在知道车辆1的固有速度v1的情况下，能够根据相对速度vr推断车辆4的固有速度v2。
按照相同的方式，传感器9测量经过的车辆4的至少一个几何尺寸，这里为长度L，并向每个几何尺寸测量值L提供检测该测量值L的时间的时间戳TS2。照相机11拍摄经过其检测范围12的车辆4，并向每个记录图像11提供检测所述图像的时间的时间戳TS3。可选的是，DSRC收发器13与经过的车辆4的DSRC OBU 15进行DSRC通信14，并且保存具有进行该DSRC通信14时的时间戳TS4的每个进行的DSRC通信14。
评估设备17通过考虑到其相应的时间戳TS1-TS4，和检测范围8、10、12、16，链接从传感器5、9、照相机11和可选的DSRC收发器13接收的测速值、几何尺寸测量值、照相机图像和DSRC通信，以致它们能够相互匹配。由于相对于监测设备6的坐标系，已知相应的检测范围8、10、12和16，例如，用立体角、平面、扇区等限定，因此根据在相应时间151、152、153、154发生的速度测量值、几何尺寸测量值、照相机图像和/或DSRC通信，能够计算在照相机11的检测范围12中发生可归因于车辆4的车辆通过的地点和时间的预期值，以致能够与此比较在检测范围12中，用照相机11记录的具有其时间戳TS3的图像B。从而，即使当速度传感器7和照相机11的检测范围8、12不重叠时，也能够确定相对于每个测速值vr的相应匹配图像B，反之亦然。还随其评估车辆几何尺寸，尤其是轴数A和/或车辆长度L，以排除不定性，例如，根据与传感器9测量的长度L对比的在图像中检测的车辆4的长度，验证记录在图像B中的车辆4，或者区分由于车流密集而记录在完全相同的图像B中的几个车辆4。
在一个实施例中，按照这种方式确定的车辆4的测速值vr或v2也可只用作匹配DSRC通信14和记录图像B的过程中的中间结果。从而，在知道DSRC收发器13的检测范围16的情况下，也能够使传感器7、9的上述速度和几何尺寸测量值、检测范围8、10和时间戳TS1-TS4、以及车辆4的DSRC通信与车辆4的相应图像B匹配。为此，例如与相应时间戳TS1-TS4和检测范围8、10、11、12、16关联地评估车辆4的测量的或计算的速度向量v2和监测车辆1的已知速度向量v1，以便估计或外推与其发生DSRC通信14的车辆4应出现在照相机11的检测范围12中的地点和时间，从而匹配照相机11的图像B，其中记录在图像B中的车辆4的时间戳TS3和位置与这些检测值匹配。
本领域中已知的任何传感器都可用于测速传感器7和几何尺寸测量传感器9。在第一实施例中，激光扫描器被用于几何尺寸测量传感器9，该传感器9例如在与行进方向垂直或者成一定角度的平面中发射扫描光束，即其检测范围10是平面，并借助监测车辆1和/或车辆4的运动扫描车辆4，以便生成车辆4的3D图像。
由于车速v2的缘故，在车辆4的这种3D图像中，经常失真地表现车辆长度L。在这种情况下，可以由此间接确定车辆长度L：从而例如，根据正确检测的车辆高度(或者车辆体积)，可以得出关于车辆的具体类别的结论，比如小汽车、卡车、带有拖车的卡车等等，对于所述具体类别，能够确定具体的典型车辆长度L。为此，传感器9可包含例如典型车辆高度和相关的典型车辆长度的表格，从而能够根据测量的车辆高度，确定车辆4的适当长度L(只要近似就行)。
作为替代，传感器9可以是例如在一次操作中，类似照相地很快提供匹配车辆4的3D图像的3D激光扫描器，根据所述3D图像，能够直接确定几何尺寸，比如车辆长度L。
另一种替代方案可以是例如，传感器9例如利用车辆4的转轮的激光扫描或者LIDAR或雷达多普勒测量确定车辆4的轴数A。然后，传感器9可再次包含特定轴数A典型的车辆长度L或尺寸的表格，从而例如确定诸如车辆4的长度L之类的相关几何尺寸(只要近似就行)。
测速传感器7也可用激光扫描器，例如以LIDAR测速枪的方式构成。作为替代，也可用2D或3D激光扫描器测量车辆4的速度，例如，借助很快的连续两次测量和所述两次测量之间车辆4的局部位移的确定。于是，同一个激光扫描器可视情况用于测速传感器7和用于几何尺寸测量传感器9两者。
在替代实施例中，也可借助于可选的DSRC收发器13测量速度。为此，可以对于DSRC通信14进行多普勒测量，例如以确定相对速度vr。作为替代，可利用在车辆通信的过程中具有红外发射的收发器13测量速度。
还可以设想，DSRC OBU 15测量它自己的速度，并且作为DSRC通信14的一部分，把所述速度发给DSRC收发器13，按照这里的定义，还包含DSRC收发器13构成测速传感器的情况。
如果用DSRC收发器13测量速度，应当理解，第一和第四检测范围8和16重合。
此外，如果作为DSRC无线电通信14的一部分，DSRC收发器13从DSRC OBU 15接收车辆数据，根据所述车辆数据，它能够计算车辆4的几何尺寸，例如长度L的话，DSRC收发器13也可构成几何尺寸测量传感器9。例如，DSRC OBU 15传送关于车辆4的车辆类别或轴数的信息，根据该信息(同样借助典型车辆类别或轴数的典型车辆几何尺寸的表格)能够计算相关的车辆几何尺寸。如果几何尺寸测量传感器9和DSRC收发器13重合，应当理解，检测范围10，16当然也相应地重合。
作为替代，也可为除DSRC之外的短程发射技术，例如红外或者任何期望的微波技术，配置收发器13。
从而，本发明并不局限于说明的实施例，相反，本发明覆盖落在附带权利要求的框架内的所有变形和修改。

Claims (15)

1.用于监测车辆(4)的移动监测设备(6)，具有：
测量通过第一检测范围(8)的车辆(4)的速度的传感器(7)，所述传感器(7)向车辆通过的测速值(vr)提供时间戳(TS1)；
至少间接测量通过第二检测范围(10)的车辆(4)的几何尺寸，优选测量所述车辆(4)的长度的传感器(9)，所述传感器(9)向车辆通过的几何尺寸测量值(L)提供时间戳(TS2)；
记录通过第三检测范围(12)的车辆(4)的图像(B)的照相机(11)，所述照相机(11)向每个车辆通过的图像(B)提供时间戳(TS3)；和
与所述照相机(11)和所述传感器(7，9)连接的评估设备(17)，所述评估设备被配置成：
根据测速值(vr)、其时间戳(TS1)和第一检测范围(8)，以及还根据几何尺寸测量值(L)、其时间戳(TS2)和第二检测范围(10)，计算在第三检测范围(12)中预期车辆通过的地点和时间，以便由此根据图像(B)的时间戳(TS3)和第三检测范围(12)，确定匹配图像(B)。
2.按照权利要求1所述的移动监测设备，所述移动监测设备监测装备有DSRC OBU的车辆，另外具有：
与通过第四检测范围(16)的车辆(4)的DSRC OBU(15)进行DSRC通信(14)的DSRC收发器(13)，所述DSRC收发器(13)向每个车辆通过的DSRC通信(14)提供时间戳(TS4)；
其中评估设备(17)另外被配置成根据DSRC通信(14)的时间戳(TS4)和第四检测范围(16)，确定相对于所确定图像(B)的匹配DSRC通信(14)。
3.按照权利要求2所述的移动监测设备，其特征在于第一和第四检测范围(8，16)相同，并且测速传感器(7)由DSRC收发器(13)构成。
4.按照权利要求1或2所述的移动监测设备，其特征在于测速传感器(7)由激光扫描器构成。
5.按照权利要求2-4之一所述的移动监测设备，其特征在于第二和第四检测范围(10，16)相同，并且几何尺寸测量传感器(9)由DSRC收发器(13)构成，作为DSRC通信(14)的一部分，DSRC收发器(13)从DSRC OBU(15)接收车辆数据，根据所述数据，DSRC收发器(13)计算车辆(4)的几何尺寸，优选是长度(L)。
6.按照权利要求1-4之一所述的移动监测设备，其特征在于几何尺寸测量传感器(9)由激光扫描器形成。
7.按照权利要求6所述的移动监测设备，其特征在于激光扫描器(9)检测车辆高度或轴数，由所述车辆高度或轴数，根据车辆高度或轴数和相关车辆几何尺寸的表格，其确定车辆(4)的相关几何尺寸，优选是长度(L)。
8.监测车辆的方法，所述方法包括按照任何期望序列的下述步骤：
测量通过第一检测范围(8)的车辆(4)的速度，并向所述测速值(vr)提供时间戳(TS1)；
至少间接测量通过第二检测范围(10)的车辆(4)的几何尺寸，优选是车辆(4)的长度，并向所述几何尺寸测量值(L)提供时间戳(TS2)；
记录通过第三检测范围(12)的车辆(4)的图像(B)，并向每个图像(B)提供时间戳(TS3)；
另外还包括后续步骤：
根据测速值(vr)、其时间戳(TS1)和第一检测范围(8)，以及还根据几何尺寸测量值(L)、其时间戳(TS2)和第二检测范围(10)，计算在第三检测范围(12)中预期车辆通过的地点和时间，和
由此根据图像(B)的时间戳(TS3)和第三检测范围(12)，确定匹配图像(B)。
9.按照权利要求8所述的监测车辆的方法，所述车辆装备有DSRC OBU，另外具有下述步骤：
与通过第四检测范围(16)的车辆(4)的DSRC OBU(15)进行DSRC通信(14)，并向每个DSRC通信(14)提供时间戳(TS4)；和
根据DSRC通信(14)的时间戳(TS4)和第四检测范围(16)，确定相对于所确定图像(B)的匹配DSRC通信(14)。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于第一和第四检测范围(8，16)相同，并且利用DSRC通信(14)的多普勒测量测量速度(vr)。
11.按照权利要求8或9所述的方法，其特征在于利用激光扫描器或者借助照相机的两个连续图像的评估测量速度。
12.按照权利要求9-11之一所述的方法，其特征在于第二和第四检测范围(10，16)相同，并且作为DSRC通信(14)的一部分，接收来自DSRC OBU(15)的车辆数据，根据所述数据，计算车辆(4)的几何尺寸，优选是长度(L)。
13.按照权利要求8-11之一所述的方法，其特征在于几何尺寸是用激光扫描器(9)测量的。
14.按照权利要求13所述的方法，其特征在于用激光扫描器(9)检测车辆高度，并且由所述车辆高度，根据车辆高度和相关车辆几何尺寸的表格，确定车辆(4)的相关几何尺寸，优选是长度(L)。
15.按照权利要求8-14之一所述的方法，其特征在于所述方法是从行驶中的监测车辆(1)进行的。
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