CN103620439A - 用于对转动的车轮进行检测的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对车辆（1）的转动的车轮（4）进行检测的方法，该车辆沿行驶方向（3）行驶在行车道（2）上并且该车辆的车轮（4）至少部分在侧面露出，该方法包括如下步骤：将具有测量束频率的已知的时间变化曲线的电磁测量束（9）沿相对于竖直线（V）倾斜的方向并且沿相对于行驶方向（3）垂直或倾斜的方向发射到行车道（2）上方的第一区域上；接收所反射的测量束（9）并且相对于已知的变化曲线地记录测量束频率的时间变化曲线作为接收频率混合变化曲线（20）；以及在接收频率混合变化曲线（20）中检测频率的在一时间区段上连续上升或下降的频带（22）为车轮（4）。本发明还涉及一种用于执行所述方法的设备（7）。

Description

用于对转动的车轮进行检测的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于对车辆的转动的车轮进行检测的方法和装置，该车辆沿行驶方向行驶在行车道上并且该车辆的车轮至少部分地在侧面露出。

背景技术

在大量应用中感兴趣的是对车辆车轮进行检测。这样，从对车轮的识别可以可靠地识别行经某些交通区域，例如用于边界监控或用于触发某些动作，如触发警报、接通照明装置、打开栅栏、出于监控目而拍摄照片等。现代交通收费系统也常常按车辆的轴数来确定费用，从而使得对车轮（车轴）的检测也能是对于征收或核查过路费的重要根据，尤其是也借助于移动核查车辆，这些移动核查车辆在从旁边驶过中或在相向行驶中应核查需要收费的车辆的轴数。

由DE102008037233A1已知，对运动的车辆的车轮根据其相对于车辆其余部分所不同的、切线速度的水平分量来检测，该切线速度引起雷达测量束的相应的多普勒频移。为此，使用雷达测速仪，该雷达测速仪利用雷达辐射波瓣来辐射通过车辆的下部区域并且基于返回的接收频率混合在时间上平均出唯一的速度测量信号，该速度测量信号在车轮位置处显现出被用于车轮检测的信号最大值。然而，在牵引车与其拖车之间的空隙可能冒充信号最小值并且因此冒充处于其间的“伪”最大值，这些值导致错误的车轮检测。

发明内容

本发明的目的在于，提出用于检测车轮的方法和设备，该方法和该设备能实现相比于已知的解决方案更为可靠的检测。

该目的在本发明的第一方面中利用如下的方法来达到，该方法的特征在于如下步骤：

将具有测量束频率的已知的时间变化曲线的电磁测量束沿相对于竖直线倾斜的方向并且沿相对于行驶方向垂直或倾斜的方向发射到行车道上方的第一区域上；

接收经反射的测量束并且相对于已知的变化曲线地记录测量束频率的时间变化曲线作为接收频率混合变化曲线；以及

在接收频率混合变化曲线中检测频率的在一时间区段上连续上升或下降的频带为车轮。

本发明基于新式方案，即，借助在通过期间上升的（例如当多普勒传感器处于车轴之上，指向下方并且与车轮相向时）或下降的（例如当多普勒传感器处于车轴之下，指向上方并且与车轮相向时）接收频率混合变化曲线来检测在多普勒传感器旁大致水平地运动的车轮。与已知的现有技术（DE102008037233A1）不同，并不仅评价每个车轮的信号最大值，而且在车轮通过期间评价信号变化曲线。

在由上方或由侧面倾斜地且垂直于行驶方向击中车轮的测量束为线形的理想情况下，经反射的测量束的由多普勒效应决定的频移的变化曲线线形地上升或下降。在测量束相对于行驶方向不是垂直地而是倾斜地定向时，给所述变化曲线加上了通过车轮的切线速度的水平分量所决定的多普勒频移，该多普勒频移导致变化曲线的附加的偏置，但这对于在车轮通过期间上升或下降的接收频率变化曲线的检测标准不作改变。

此外，测量束的射束横截面在真实情况中从不是理想点状的而总是扩张的，例如扩张到在车辆上在几个厘米或几十个厘米的数量级内的入射区域上。由此，接收频率由所述的线形变化曲线加宽或展开成接收频率的“混合”或“频带”：因为在测量束的入射区域中的变化的高度位置和宽度位置上，转动的车轮分别具有切线速度的变化的竖直分量和水平分量并且因此产生不同的多普勒频移，这些不同的多普勒频移导致测量束的发射频率“分开”或“展开”到多个同时经反射的接收频率、即“接收频率混合”上；在时间上看，接收频率混合以在频率/时间平面内的频带的方式变化，具有所述的上升或下降的变化曲线。

该由车轮速度决定的展开效应与寄生的第二频率展开效应叠加，该寄生的第二频率展开效应归因于切线速度的竖直分量和水平分量朝向接收器的不同投影角度：该投影角度根据入射区域中的所观察的反射位置而变化。第二展开效应与车辆车身或转动的车轮是否恰好经过接收器无关，并且第二展开效应唯一地通过测量设备的几何边界条件来确定。两种效应叠加成所述在时间上的带状的接收频率混合变化曲线。

在本发明的第一实施形式中，所述的检测可以通过评价频带的频率平均值的变化曲线来进行，该频带的频率平均值在车轮通过期间显现所述的上升或下降。

在本发明的第二实施形式中，所述的检测可以通过检验频带是否落入到频率/时间平面内的预给定的轮廓中来进行。该轮廓为最大边界，在该最大边界内可能出现对于不同扫描曲线的接收频率变化曲线，并且当多普勒接收频率在时间上的测量值都落入到所述的轮廓中时，在接收频率混合变化曲线中存在频率的在一时间区段上连续上升或下降的频带，这表示车轮。

根据本发明的一种优选的实施形式，相对于行驶方向垂直地倾斜向下地发射测量束。由此，一方面可以使车轮的阴影（Abschattung）最小化并且可靠地识别在拖车与牵引车之间的空隙，并且另一方面（除上述的展开效应之外）转动的车轮的水平速度分量以及车辆的速度分量减弱，这便利于在接收频率混合变化曲线中检测所述上升和下降的频带。

为了进一步改善频带检测，根据本发明的方法可以在一种可选的实施形式中包括如下步骤：

测量车辆的车身相对于发射测量束并且接收经反射的测量束的位置的速度；以及

在执行检测频带的所述步骤之前，以通过车身的速度所引起的频率成分来补偿接收频率混合变化曲线。

出于相同原因，本发明的方法可选地也可以包括：

检测车辆的车身件在处于第一区域之上的第二区域中的存在，在时间变化曲线中作为通过时间窗；

其中，在接收频率混合变化曲线中仅在通过时间窗期间执行对车轮的检测。

在知晓车辆的通过时间窗的情况下，所测量的接收频率混合变化曲线可被进一步处理，以便便利于在其中检测频带，更确切地说，通过如下步骤：

在接收频率混合变化曲线的紧邻通过时间窗之前的区段中确定干扰信号成分；以及

在执行检测频带的所述的步骤之前，以干扰信号成分补偿通过时间窗中的接收频率混合变化曲线。

在根据本发明的方法的又另一种实施形式中，将在同一个通过时间窗期间所检测的各车轮配属给同一个车轮。车轮的车轮数可以被考虑作为用于例如与车轴有关的过路费结算的基础。

为了使所述的寄生展开效应保持得小并且实现接收频率混合的明显上升或下降的变化曲线，测量束在车辆上的入射区域优选被最小化。所述测量束为此优选地具有如下入射区域，该入射区域的直径小于要检测的车轮、优选小于10cm、特别优选小于5cm。

在本发明的一种变型方案中，为此可以使用经聚束的激光束，或在一种备选的、优选的变型方案中，所述测量束是由定向天线发射的雷达束、优选在超过70GHz的频率范围内的雷达束。在这样高的频率时，波长非常小并且由此能在机械上非常小地实现具有高天线增益的天线，例如以喇叭形天线或天线阵列的形式。

在第二方面，本发明创造一种用于对车辆的转动的车轮进行检测的设备，该车辆沿行驶方向行驶在行车道上并且该车辆的车轮至少部分地在侧面露出，其特征在于，

多普勒激光雷达或雷达仪，该多普勒激光雷达或雷达仪将具有测量束频率的已知的时间变化曲线的电磁测量束相对于竖直线倾斜地并且相对于行驶方向垂直或倾斜地发射到行车道上方的目标上，并且

该多普勒激光雷达或雷达仪相对于已知的变化曲线地记录由目标反射的测量束的频率的时间变化曲线作为接收频率混合变化曲线，以及

设置在下游的评价装置，该评价装置构成为用于在接收频率混合变化曲线中检测频率的在一时间区段上连续下降或上升的频带为车轮。

在根据本发明的设备的优点方面，参照针对根据本发明的方法的上述实施方式。

优选地，所述多普勒激光雷达或雷达仪的测量束相对于行驶方向垂直地倾斜向下地定向。

特别有利的是，所述设备具有与评价装置连接的、用于测量车辆的车身的速度的传感器，其中，所述评价装置以通过车身的速度引起的频率成分来补偿接收频率混合变化曲线。

根据另一优选的特征，所述设备包括与评价装置连接的如下传感器，该传感器检测车辆的车身件在测量束所指向的区域之上的存在，在时间变化曲线中作为通过时间窗，其中，所述评价装置在接收频率混合变化曲线中仅在通过时间窗期间对车轮进行检测。在此，所述评价装置可以可选地构成为用于在接收频率混合变化曲线的紧邻通过时间窗之前的区段中确定干扰信号成分，并且所述评价装置以干扰信号成分补偿通过时间窗中的接收频率混合变化曲线。

在多普勒雷达仪的情况下，多普勒雷达仪的测量束优选为由定向天线发射的雷达束、特别优选在超过70GHz的频率范围内的雷达束；在激光雷达仪的情况下，所述测量束优选为经聚束的激光束。

本发明的设备不仅适合于静止的应用而且适用于可运输的、尤其是移动的应用。在第一种情况下，所述设备（当该设备利用多普勒雷达仪来工作时）特别构成为用于与已经存在的无线电道路基础设施，如WLAN（无线局域网）、WAVE（车辆环境无线接入）或DSRC（专用短距通信）的无线电信标相组装。在一种符合目的的实施形式中，所述多普勒雷达仪通过道路侧的WLAN无线电信标、WAVE无线电信标或DSRC无线电信标形成。在第二种情况下，优选多普勒激光雷达或雷达仪装配在移动平台上、优选装配在核查车辆上，以便能实现对其他车道上或相向行驶的车辆进行核查。

附图说明

本发明的方法和设备的其他特征和优点从以下对优选的实施例参照附图的描述中得到，在附图中：

图1和2一方面以俯视图（图1）和一方面沿行驶方向来观察（图2）与由本发明的设备所核查的车辆相联系地示出了装配在核查车辆上的本发明的设备；

图3详细地示出了转动的车轮上的速度关系；

图4示出了在相向行驶中在侧面从上方并且相对于行驶方向垂直地测量图3中的车轮时在频率/时间平面内的示例性的接收频率混合变化曲线；

图5示出了用于在频率/时间平面内的接收频率混合变化曲线中检测上升或下降的频带的检测轮廓的导出；

图6示出了为了阐明由速度决定的和由几何形状决定的频率展开效应在真实扩张的测量束中的几何关系；

图7a至图7g示出了在多普勒测量束相对于车轮的不同的角度位置时接收频率混合变化曲线的示例性的、理想化的接收频率曲线或频率平均值；

图8以时间变化曲线示出了在车辆通过时由几何形状决定的频率展开效应；以及

图9示出了在具有两个示例性车轮的车辆通过时接收频率混合变化曲线的由速度决定的和由几何形状决定的频率展开效应的影响，其中，在图9的左半部和右半部中使用两种不同的测量束横截面。

具体实施方式

在图1和图2中，车辆1沿行驶方向3’在行车道2上运动，更确切地说在行车道2的车道2’上运动。车辆1有多个车轮4，这些车轮向下突出于车辆2的车身5并且在此（至少部分地）在车身5的侧面上在车身的凹进部中露出，亦即从侧面可看到。

在行车道2的第二车道2”上，核查车辆6沿着相反的行驶方向3”运动。行驶方向3’、3”优选是反向平行的，但也可以是平行的，亦即核查车辆6可以对车辆1超车或与之相反。核查车辆6也可以是静止的，并且行驶方向3’、3”可以是不平行的；此外，车辆1相对于核查车辆6的相对运动方向称作车辆1的行驶方向3。出于简洁原因，也由如下内容出发，即，行驶方向3垂直于车轮4的轴4’并且大致水平地延伸，即使在这并非是强制的并且与其的偏差仅反映在以下所观察的速度分量的相应改变的角度投影中。

核查车辆6带有具有多普勒激光雷达或雷达仪8的测量设备7，在通过时该多普勒激光雷达或雷达仪将电磁测量束9（在此为激光雷达或雷达测量束）发射到车辆1或其车轮4上，以便检测车辆1的车轮4。测量束9以相对于竖直线V的角度β并且以相对于行驶方向3的角度γ来定向。角度β为0≤β＜90°或90°＜β≤180°，无论如何≠90°，亦即测量束9相对于竖直线V倾斜地延伸，优选如所示地向下倾斜，例如以β=100°至170°、优选β=120°至150°的角度。在一种备选的（未示出的）实施形式中，当多普勒激光雷达/雷达仪8装配在地面附近，例如位置固定地装配在道路2旁边，并且由下方倾斜地朝着车辆1以及其车轮4时，测量束9也可以倾斜向上地指向，例如β=10°至80°、优选β=30°至60°。

角度γ优选为90°，亦即测量束8垂直于行驶方向3地定向。在本发明的备选的变型方案中，角度γ也可以≠90°，例如就核查车辆6而言地看，倾斜向前或倾斜向后地指向。

多普勒激光雷达或雷达仪8如技术中已知地评价由车辆1或其车轮4反射的测量束9的接收频率，其中，从在所发射的与所反射的测量束9之间由多普勒效应决定的频移可以确定车辆1的相对速度v的或者车轮4在测量束9（参见图3和图5）的入射区域的相应点P处的切线速度v_t的处于测量束9方向中（投影的）的分量v_p。在进一步的顺序中，从该信息可以检测车辆1的车轮4，如稍后还要详细阐述的。

多普勒激光雷达/雷达仪8本身可以是技术中已知的任意类型，该多普勒激光雷达/雷达仪利用连续的、调制过的测量束或者脉冲式测量束9。在连续的测量束9时，在所发射的与所反射的测量束9的固有频率（“载频”）之间的多普勒频移例如可以通过干涉测量来确定。在脉冲式或调制过的测量束时，在所发射的和所反射的测量束9的脉冲率或调制频率之间的多普勒偏移可以被测量。所有这样的固有频率、载频、脉冲频率或调制频率都理解为测量束9的“发射频率”和经反射的测量束9的“接收频率”的这里所使用的概念，亦即概念接收频率包括测量束9的每个能通过多普勒效应影响的频率。

如在图2中所示，测量设备7还包括用于测量车辆1相对于核查车辆6的（相对）速度v的速度传感器10以及用于在车辆1在核查车辆6旁通过时检测车身5的一部分的存在性的存在性传感器11。存在性传感器11在车辆通过时在测量束也指向到车辆1上的区域中“查看”并且检测车身5，由此可以确定车辆1相对于激光雷达/雷达仪8的通过时间窗T_F，如稍后还更详细地阐述的。存在性传感器11及其视轴12优选设置在激光雷达/雷达仪8的测量束9之上（或与此以已知的几何上关系），以便得到通过时间窗T_F与激光雷达/雷达仪8的测量信号之间的时间上的配属（Zuordnung）。在知晓由传感器10测量的速度v的情况下，从通过时间窗T_F也可以根据L=v·T计算车辆1的长度L。

激光雷达/雷达仪8以及速度传感器10和存在传感器11连接到设备7的评价装置14上，该评价装置执行现在所阐述的、用于检测车轮的评价计算。

图3借助多个在车轮4上的不同大小的示例性入射区域16、16’、16”示出了测量束9在其聚束或扩张方面的不同构型。在第一变型方案中，测量束9强烈地聚束，从而该测量束在车身5或车轮4上的入射区域16具有在几厘米、优选小于2cm的范围内的极其小的直径。根据仪器8距车辆1的距离为此对测量束9的聚束提出了一定要求：在理想情况下，测量束9是一束几乎平行的光束或雷达束，如优选可以利用激光器得到。即使雷达测量束时也仍然可以通过如下方式达到相应的聚束，即，使用非常高频率的雷达波、优选超过70GHz的雷达波，这些雷达波近似具有光特性并且可以如光一样地聚束，例如通过雷达透镜来聚束。使用具有尽可能平行的、小直径的发射特征的定向天线，例如喇叭天线、天线阵列和贴片天线来产生相应的雷达测量束。对此特别合适的是汽车领域中的雷达仪，如这些雷达仪例如作为碰撞和距离报警仪被安装在车辆中。这样的经聚束的测量束9具有小于1°（相当于小于约0.00024sr的立体角）的聚束（Bündelung）或者发散范围或扇形展开范围（张角）。

在第二实施形式中，测量束9强烈地扇形展开，例如面状或漏斗形地散射或扩展，以“测量束波瓣”的方式散射或扩张，带有明显更大的入射区域16’。这样的入射区域16’在激光雷达仪时例如可以通过设置在上游的发散透镜来达到，或者在聚束并不精确的雷达仪时出现。

在雷达的情况下，经扩展的测量束9通过所使用的雷达天线的张角来表征。如下点分别称为定向天线的张角（也或者半值宽度），在这些点处功率相对于最大值降低到一半（-3dB）。如本领域技术人员所熟悉的那样，对于定向天线由知晓相应张角利用如下公式可以估计天线在其主发射方向上的增益：

其中，

g=增益[dBi]

Δυ=竖直张角（以度为单位）

仪器8的雷达天线的张角应允许各个雷达4在要检测的车辆1的测量信号中良好分离（Separierung）。例如有利的是，测量束9的入射区域16’不超过半个车轮直径。优化的入射区域16’在此由到车辆1的测量距离得到，因此雷达天线的选择也取决于整个布置结构的几何形状。普遍地，特别适合的是如下天线，这些天线具有超过10dB的增益g，这与雷达仪8的布置结构和频率有关。

定向天线通常具有超过20dB的天线增益g（相当于张角

）。因此，在20dB的天线增益时在车辆1与核查车辆6之间的距离为1m时，能照射直径约28cm的区域16’。对于进一步远离的车辆1，30dB的天线增益g可能是必需的，以便达到张角

该张角在距离为3m时表示照射约30cm的区域16’。

在第三变型方案中，测量束9在车轮4上的入射区域16”的大小在两种变型方案16和16’之间例如在2-10cm的范围中、优选在2-5cm的范围中。

图3示出了在车辆1与核查车辆6相向通过期间入射区域16、16’、16”沿着扫描线17的运动，该扫描线在所示的示例中与车轮4大致在车轮的上半部的中间相交。沿着转动方向U转动的车轮4的点P的相应在扫描线17的点P处在半径r上出现的切线速度v_t或v_t（P）可以相应分解成水平分量v_t,h(P)和竖直分量v_t,v(P)。水平分量v_t,h(P)在车轮4通过时在预给定的水平扫描线17上保持基本上恒定，而竖直分量v_t,v(P)从轮缘上的点A处的负的最大值v_t,v(A)经轮轴4’之上的点B处的值0变化到直至轮缘的其他部分上的点C处的正的最大值v_t,v(C)。

详细而言，半径r上的切线速度v_t(r)与该半径r成比例，更确切地说根据：

$v_t\left(r\right)=\frac{r}{R}{v}_t---\left(1\right)$

在角度α的情况下，切线速度v_t(r)的竖直分量v_t,v(r)是余弦投影，对应于

$v_{t,v}\left(r\right)=\frac{r}{R}{v}_t\mathrm{coa\α}---\left(2\right)$

利用

$\cos \mathrm{\α}=\frac{g}{r}---\left(3\right)$

切线速度竖直分量v_t,v(r)由此得到为：

$v_{\mathrm{tv}}\left(r\right)=v_t\frac{g}{R}---\left(4\right)$

其中，g为距车轮中心的水平距离并且因此（在以恒定速度v扫描时）与时间t成比例，这描述了线性上升或者下降。

当测量束9垂直于行驶方向（γ=90°）并且例如由上方倾斜（90°<<β<180°）地指向时，则激光雷达/雷达仪8测量由多普勒决定的频移Δf，该频移恰好对应于该竖直分量v_t,v(P)。频移Δf在图4中在时间t上作为接收频率变化曲线18被绘制。接收频率相对于发射频率的多普勒移动Δf与车辆1或车轮4的相应被扫描的部分（点P）的竖直速度分量v_t,v成比例；在图4中所示的接收频率变化曲线18因此与竖直速度变化曲线同义。

图4的接收频率变化曲线18为对于具有点状射束横截面的理想化的测量束9的理想化的变化曲线。变化曲线18在与沿着扫描线17以速度v对车轮4的扫描相对应的时间区段T_R上显示穿过零点的、从v_t,v(A)到v_t,v(B)的线性上升。如果测量束9由下方倾斜地指向车轮4（β>90°）或沿反方向沿着扫描线17运动（例如核查车辆6对车辆1超车），则接收频率变化曲线18显示出下降，亦即关于图4的时间轴t成镜像。

由于真实的、非理想化的测量束9的入射区域16、16’或16”扩张，对于每个在确定时刻t所发射的发射频率不仅得到在所反射的测量束9中由多普勒决定而偏移的接收频率，而且由入射区域16、16’、16”中的每个不同点出发来得到略微偏差的接收频率。这一方面通过如下内容所决定，即，在车轮4的与扫描变化曲线17的高度h偏差的高度h₁上，车轮切线速度v_t的竖直分量v_t,v（并且还有水平分量v_t,h）分别具有略微不同的值，从而由处于区域16、16’、16”中的不同入射点P（参见图3中示例性的扫描变化曲线17’）所引起的接收频率叠加成不同接收频率或速度的混合，参见图4。

换言之，在车辆1通过T_F期间在车轮4出现时，接收频率f分开或者展开成接收频率（或速度）的由多普勒决定的混合F，这导致在时间t上的接收频率混合变化曲线20。

由车轮速度决定的频率展开寄生地与第二频率展开效应叠加，该第二频率扩张效应通过漏斗形扩展的测量束9本身的几何形状决定。如从图6中可看到，位置为P₁的雷达/激光雷达仪8从测量束9的入射区域16’中的不同点P₂’、P₂”以分别不同空间方向21’、21”观察，所述空间方向与车轮4的切线速度v_t的竖直分量v_t,v和水平分量v_t,h或者与车辆车身5的速度v在空间中分别成不同的角度。速度v_t,v或v_t,h到测量束9中的相应的测量束方向21’、21”等上的投影由此在区域16、16’、16”上导致由几何形状决定的分开或展开。

通过转动的车轮造成的、由速度决定的展开（图3）与由几何形状决定的展开（图6）叠加成图4中所示的“真实”接收频率混合变化曲线20，该接收频率混合变化曲线具有在时间t上变化的展开F。

如从图4可看到的，接收频率混合变化曲线20因此在车轮4的通过时间间隔T_F期间在测量束9由上方倾斜地或由下方倾斜地（0<β<180°）并且大致垂直于行驶方向3（γ=90°）地定向时显示出连续上升的或（根据观察方向）下降的频带22，这可以被用作对于车轮出现并且因此用于检测车轮4的标准。频带22例如可以按照信号分析的方式通过对相应出现的接收频率混合成分F求平均、亦即通过分析频率平均值（该频率平均值基本上又相当于理想化的变化曲线18）来检测。

图5示出了检测上升或下降的频带22的出现的一种备选的方式，更确切地说，通过如下方式来检验，即，接收频率混合变化曲线22是否落入到预给定的轮廓22’中，该轮廓为最大边界，在这些最大边界内部可能出现对于不同的扫描变化曲线17₀、17₁、17₂、...在不同高度h₀、h₁、h₂、...上的接收频率变化曲线18₀、18₁、18₂、...（统称18_i）。对于确定的入射区域16的所有可能的接收频率变化曲线18_i的叠加得出在图4或5中的频率/时间平面内的预给定的轮廓22’，频带22无论如何都处于该频率/时间平面内部。

轮廓22’的大小和形状尽管取决于入射区域16的大小，但是轮廓22’在时间t上的的全局变化曲线总是上升或者下降的。通过检验接收频率混合变化曲线20的所有（或至少主要部分，亦即除了几个少数统计上的“界外值”之外）接收频率测量值是否处于轮廓22’内部，又可以检测在一个时间区段上连续上升或下降的频带22的出现并且因此又可以检测车轮4。

当测量束9不是垂直于行驶方向3而是相对于行驶方向倾斜地指向车辆1或车轮4时，通过将车轮4的切线速度v_t的水平分量v_t,h到测量束方向上的投影来测量附加的水平速度分量，该水平速度分量对于扫描线17的确定的高度h、h₁相应是恒定的并且以图4的理想化的接收频率变化曲线18或真实的接收频率混合变化曲线20的偏置来表现。在图7中这针对图4的理想化的接收频率变化曲线18示出，并且下面的表1描述图7a）至g）的示例的β和γ的值：

图7	β	γ
			a）	135°	90°
b）	135°	135°
			c）	135°	45°
d）	90°	45°/135°
			e）	45°	90°
f）	45°	135°
			g）	45°	45°

表1

在知晓例如由速度传感器10也或者由仪器8本身所测量的速度v的情况下，接收频率变化曲线18或者接收频率混合变化曲线20可以消除或者补偿相应的由速度决定的成分v_t,h，这相当于图7a）至g）的偏置补偿并且又化为图4中所示的示例性的接收频率混合变化曲线或相对于此关于时间轴t成镜像的变化曲线。

图8示出了优选借助于分开的存在传感器11对整个车辆1在仪器8或测量束9旁通过的通过时间窗T_F的测量。存在传感器11例如又可以是雷达或激光雷达仪，该雷达或激光雷达仪将雷达或激光雷达测量束12发射到通过的车辆1上，以便测量车辆通过的持续时间T_F并且可以使所记录的接收频率混合变化曲线20与之关联。

在图8中出于比较目的，测量束9仅指向车辆1的车身5，更切切地说以γ≠90°的角度、亦即相对于行驶方向3倾斜地指向，从而可测量车辆1在车辆通过T_F期间的相对速度v作为矩形频率跳变，测量束扩张到在频带23中的接收频率混合F上，该频带仅通过根据图6的漏斗形扩展的测量束9的由几何形状决定的展开而决定。

用24标明在激光雷达/雷达仪8的接收信号中的、在车辆通过T_F之外出现的干扰信号成分。在知晓通过时间窗T_F的情况下，由此从接收频率混合变化曲线20得出紧邻通过时间窗T_F之前的区段25或紧邻通过时间窗之后的区段26并且在其中确定干扰信号成分24；该干扰信号成分24则可以被用于以该干扰信号成分24补偿接收频率混合变化曲线20。例如可以执行在区段25、26中出现的接收频率的频率分析并且将这里出现的接收频率从车辆通过T_F期间的接收频率混合F中去除、例如减去。

优选地，为此仅使用在车辆通过T_F之前的区段25，因为车辆1例如可能具有拖车，该拖车在后续的区段26中则将会被错误地考虑为干扰信号。

此外，通过时间窗T_F的确定可以用于将所有在通过时间窗T_F期间被检测的车轮4配属给同一个车辆1，这可以由设备7的评价装置14相应地进行计算。

代替通过分开的存在传感器11，也可以直接由雷达/激光雷达仪8确定车辆通过的通过时间窗T_F，亦即利用同一个测量束9。当测量束9以γ≠90°的角度（如在图8中）指向车辆1时，通过时间窗T_F例如可以借助频带23的频率跳变27、28来确定，和/或由在接收频率混合变化曲线20中出现由几何形状决定的频率展开来确定。

代替通过分开的速度传感器10，也可以例如由激光雷达/雷达仪8本身来执行车辆1的相对速度v的确定，例如借助频带23的频率跳变27、28的大小。

图9示出了在接收频率混合变化曲线一方面消除了归因于车辆1的自身速度v的分量并且另一方面消除了由在前的区段25所确定的干扰信号成分24之后的两个示例性的接收频率混合变化曲线20。在图9的左半部中可看到在接收频率混合变化曲线20中出现连续上升的频带22，该频带对于小的入射区域16的情况表示车轮4。在图9的右半部中显示了同一情况：测量束9在车轮4上的入射区域16’大于半个车轮直径，从而测量束9在确定的时刻同时测量车轮4的显著的正的和负的竖直分量v_t,v。这导致接收频率混合变化曲线20的起始峰值和结束峰值更接近的“结合”，亦即导致更陡峭的上升或下降18。

设备7不仅可以以移动的形式实现、例如安装在车辆6上，而且可以以静止的形式实现、例如在使用道路的存在的无线电基础设施的情况下，例如在使用过路费系统的WAVE或DSRC无线电信标或道路侧的因特网基础设施的WLAN无线电信标的情况下。由此，WLAN、WAVE或DSRC无线电信标的已经存在的发射部件可以被用作多普勒雷达仪18的发射部件；无线电信标的接收部件同样可以被用作多普勒雷达仪18的接收部件；或者后者至少被集成到无线电信标的接收部件中。例如，本发明的设备和方法可以按照这种方式例如被实现为在常规的移动或静止的WLAN、WAVE或DSRC控制装置或无线电信标上运行的软件应用。

直至现在由如下内容出发，即，雷达/激光雷达仪8或测量束9的发射频率是恒定的，亦即，发射频率的时间变化曲线是恒定的变化曲线。然而也可能的是，仪器8发射具有时间上非恒定的发射频率变化曲线的测量束9，例如在频率不断地（根据预给定的或已知的模式）变化的跳频方法的情况下。所记录的接收频率（混合）变化曲线18、20相对于测量束9的发射频率的已知的时间变化曲线被记录（无论该已知的时间变化曲线是恒定还是变化的），亦即按照该已知的时间变化曲线来参照或者归一化，从而可以补偿已知的发射频率变化曲线的效应。

因此，本发明不限于示出的实施形式，而是包含所有落入到所附的权利要求书的范围内的变型方案和改型方案。

Claims (15)

1.用于对车辆（1）的转动的车轮（4）进行检测的方法，该车辆沿行驶方向（3）行驶在行车道（2）上并且该车辆的车轮（4）至少部分地在侧面露出，其特征在于如下步骤：

将具有测量束频率的已知的时间变化曲线的电磁测量束（9）沿相对于竖直线（V）倾斜的方向并且沿相对于行驶方向（3）垂直或倾斜的方向发射到行车道（2）上方的第一区域上；

接收经反射的测量束（9）并且相对于已知的变化曲线地记录测量束频率的时间变化曲线作为接收频率混合变化曲线（20），以及

在接收频率混合变化曲线（20）中检测频率的在一时间区段上连续上升或下降的频带（22）为车轮（4）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的检测通过评价频带（22）的频率平均值（18）的变化曲线来进行。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的检测通过检验频带（22）是否落入到频率/时间平面内的预给定的轮廓（22’）中来进行。

4.根据权利要求1至3中之一所述的方法，其特征在于，相对于行驶方向（3）垂直地倾斜向下地发射测量束（9）。

5.根据权利要求1至4中之一所述的方法，其特征在于如下步骤：

测量车辆（1）的车身（5）相对于发射测量束（9）并且接收所反射的测量束（9）的位置的速度（v）；以及

在执行检测频带（22）的所述步骤之前，以通过车身（5）的速度（v）所引起的频率成分来补偿接收频率混合变化曲线（20）。

6.根据权利要求1至5中之一所述的方法，其特征在于如下步骤：

检测车辆（1）的车身件（5）在处于第一区域之上的第二区域中的存在，在时间变化曲线中作为通过时间窗（T_F）；

其中，在接收频率混合变化曲线（20）中仅在通过时间窗（T_F）期间执行对车轮（4）的检测。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于如下步骤：

在接收频率混合变化曲线（20）的紧邻通过时间窗（T_F）之前的区段（25）中确定干扰信号成分（24）；以及

在执行检测频带（22）的所述的步骤之前，以干扰信号成分（24）来补偿通过时间窗（T_F）中的接收频率混合变化曲线（20）。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，将在同一个通过时间窗（T_F）期间所检测的各车轮配属给同一个车辆（1）。

9.根据权利要求1至8中之一所述的方法，其特征在于，所述测量束（9）具有如下的入射区域（16、16’、16”），所述入射区域的直径小于要检测的车轮，优选小于10cm、特别优选小于5cm。

10.根据权利要求1至9中之一所述的方法，其特征在于，所述测量束（9）是由定向天线发射的雷达束、优选在超过70GHz的频率范围内的雷达束。

11.用于对车辆（1）的转动的车轮（4）进行检测的设备，该车辆沿行驶方向（3）行驶在行车道（2）上并且该车辆的车轮（4）至少部分地在侧面露出，其特征在于：

多普勒激光雷达或雷达仪（8），该多普勒激光雷达或雷达仪将具有测量束频率的已知的时间变化曲线的电磁测量束（9）相对于竖直线（V）倾斜地并且相对于行驶方向（3）垂直或倾斜地发射到行车道（2）上方的目标上，并且该多普勒激光雷达或雷达仪相对于已知的变化曲线地记录由目标所反射的测量束的频率的时间变化曲线作为接收频率混合变化曲线（20），以及

设置在下游的评价装置（14），该评价装置构成为用于在接收频率混合变化曲线（20）中检测频率的在一时间区段上连续上升或下降的频带（20）为车轮（4）。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于与评价装置（14）连接的、用于测量车辆（1）的车身（5）的速度（v）的传感器（10），其中，所述评价装置（14）以通过车身（5）的速度（v）引起的频率成分来补偿接收频率混合变化曲线（20）。

13.根据权利要求11或12所述的设备，其特征在于与评价装置（14）连接的如下传感器（11），该传感器检测车辆（1）的车身件（5）在测量束（9）所指向的区域之上的存在，在时间变化曲线中作为通过时间窗（T_F），其中，所述评价装置（14）在接收频率混合变化曲线（20）中仅在通过时间窗（T_F）期间对车轮（4）进行检测。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述评价装置（14）还构成为用于在接收频率混合变化曲线（20）的紧邻通过时间窗（T_F）之前的区段（25）中确定干扰信号成分（24），并且所述评价装置以干扰信号成分（24）补偿通过时间窗（T_F）中的接收频率混合变化曲线（20）。

15.根据权利要求11至14中之一所述的设备，其特征在于，所述多普勒激光雷达或雷达仪（8）装配在移动平台（6）上、优选装配在核查车辆上。

Images