CN105957355B - 一种车辆测速方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆测速方法，沿平行于车道方向间隔设置有第一磁阻传感器和第二磁阻传感器，所述方法包括：所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器分别在车辆经过时获取车辆磁场扰动信息，并发送至基站；所述基站根据所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息判断经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆是否为同一辆车，并在判断结果为同一辆车时，计算所述车辆的车速，提高了车辆速度的检测精度。

Description

一种车辆测速方法

技术领域

本发明实施例涉及车辆检测技术领域，尤其涉及一种车辆测速方法。

背景技术

近年城市的汽车数量越来越多，不文明行车以及交通拥堵等问题日益严重。现有的车辆探测设备，如交通摄像头、雷达、环形线圈感应器等，成本高、体积大、功耗大、不易施工，探测准确率受天气和环境影响大。

基于磁阻传感器的车辆检测技术因其检测灵敏度高，不易受气候影响，可小型化而得到快速发展。传统的基于磁阻传感器的车速检测系统，当车辆通过上下游传感器时，每个传感器根据阈值单独判断是否是车辆通过信号，并将检测到该信号的时间发送到基站，基站根据上下游节点的前后两个车辆的时间间隔计算出车速。上述基于磁阻传感器在探测车辆及其行驶速度时检测精度低，并且基站在计算车速时，并不能确定通过上下游传感器的车辆是否为同一辆车，车辆行驶过程中可能会超车，如果先后通过上下游节点不是同一车辆，车辆速度的计算是错误的。因此，现有的车辆速度的测量具有局限性。

发明内容

本发明提供一种车辆测速方法，以实现提高车辆速度检测精度。

本发明实施例提供了一种车辆测速方法，沿平行于车道方向间隔设置有第一磁阻传感器和第二磁阻传感器，所述方法包括：

所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器分别在车辆经过时获取车辆磁场扰动信息，并发送至基站；

所述基站根据所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息判断经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆是否为同一辆车，并在判断结果为同一辆车时，计算所述车辆的车速。

本发明通过在同一车道上下游位置间隔设置第一磁阻传感器和第二磁阻传感器，车辆经过时，第一磁阻传感器和第二磁阻传感器先后检测到该车辆的磁场扰动信息，并发送至基站。基站根据所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息判断经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆是否为同一辆车，若判断结果为同一辆车时，基站在此基础上再进行车速计算，因此可以避免通过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆不是同一辆车时速度计算错误的情况，并且即使车辆在通过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器时出现了变道，也不会引发误判，提高了车辆速度的检测精度。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种车辆测速方法的流程图；

图2为车辆经过磁阻传感器时周围磁场扰动示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种车辆测速方法的流程示意图；

图4为本发明实施例三提供的一种车辆测速方法的流程示意图；

图5为本发明实施例三提供的一种第一磁阻传感器p与所述第二磁阻传感器q位置部署示意图；

图6为本发明实施例三提供的一种车辆测速方法的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种车辆测速方法的流程图。该方法适用于对道路行驶车辆的速度进行检测。所述方法具体包括：

S110、所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器分别在车辆经过时获取车辆磁场扰动信息，并发送至基站。

本发明在车道的上下游分别设置两个磁阻传感器：第一磁阻传感器和第二磁阻传感器。第一磁阻传感器和第二磁阻传感器沿平行于车道方向间隔设置。由于当车辆经过每个磁阻传感器时，磁阻传感器周围磁场均会产生扰动，此时磁阻传感器获取车辆经过时的车辆磁场扰动信息。所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器分别在车辆经过时获取车辆磁场扰动信息之后，通过无线通信的方式将上述车辆磁场扰动信息发送至基站。

S120、所述基站根据所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息判断经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆是否为同一辆车，并在判断结果为同一辆车时，计算所述车辆的车速。

由于先后通过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆并不一定是同一车辆。并且不同车辆对磁场的扰动影响不同，所以本发明实施例在计算车辆速度之前，先根据所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息判断经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆是否为同一辆车。图2为车辆经过磁阻传感器时周围磁场扰动示意图。其中横坐标为磁阻传感器的采样时间，纵坐标为磁场强度。例如比较所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息的波形是否相似，如果相似表示是同一车辆产生的车辆磁场扰动信息。在此基础上再进行车速计算，避免了经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆不是同一辆车时车辆速度计算错误的情况，并且即使车辆在通过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器时出现了变道，也不会引发误判，提高了车辆速度的检测精度。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种车辆测速方法的流程示意图，如图2所示，所述方法包括：

S210、所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器分别在车辆经过时获取车辆磁场扰动信息特征值序列，并发送至基站。

车辆经过磁阻传感器时会引起周围磁场的波动，具体的，所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器可以周期性的进行采样获取及车辆经过时的周围的磁场强度。并将采样点磁场强度组成车辆磁场扰动信息特征值序列发送至基站。

S220、所述基站根据所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息特征值序列计算所述车辆磁场扰动信息的相似度。

S230、所述基站判断所述车辆磁场扰动信息的相似度是否小于设定相似度阈值。

若是，执行操作S240，否则返回执行操作S210。

S240、所述基站确定经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆为同一辆车，并计算所述车辆的车速。

基站接收到上下游的第一磁阻传感器和第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息特征值序列之后，可以根据第一磁阻传感器和第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息特征值序列的相似度。相似度的计算有多种实现方式，例如计算每个对应极值点的差值，然后求平均；还可以累记每个对应极值点的差值求和等，本实施例对此不作限定。本实施例预先选择一设定相似度阈值，若第一磁阻传感器和第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息特征值序列的相似度小于设定相似度阈值，则认为经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆为同一辆车。由于第一磁阻传感器和第二磁阻传感器之间间隔距离已知，然后再根据上下游节点的前后两个车辆的时间间隔即可计算出车辆的速度。

本发明实施例通过提取车辆磁场扰动信息特征值序列，并通过比对第一磁阻传感器和第二磁阻传感器发送的车辆磁场扰动信息特征值序列，通过计算相似度判断经过第一磁阻传感器和第二磁阻传感器的车辆是否为一辆车，简化了基站对所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息比对计算，并且同样可以实现提高车辆速度检测精度的目的。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种车辆测速方法的流程示意图。图5为本发明实施例三提供的一种第一磁阻传感器与所述第二磁阻传感器位置部署示意图，如图5所示，在同一车道中，沿平行于车道方向间隔设置有第一磁阻传感器p第二磁阻传感器q。基站R可以与第一磁阻传感器p第二磁阻传感器q进行无线通信。在其他实施方式中，根据本发明构思，可以在道路的所有车道中均设置间隔2个磁阻传感器，例如图5中，第一磁阻传感器p第二磁阻传感器q设置在第一车道，第三磁阻传感器m和第四磁阻传感器n设置在第二车道。下面以第一车道中的车辆测速为例进行介绍。

如图4示，所述方法包括：

S310、所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器分别在车辆经过时获取车辆磁场扰动信息特征值序列。并发送至基站。

S320、所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器分别将获取的所述车辆磁场扰动信息特征值序列进行归一化处理。

由于车辆不一定为匀速行驶，因此在经过第一磁阻传感器p和第二磁阻传感器q时获取的车辆磁场扰动信息特征值序列的采样数量不一定相同。因此，为方便后续相似度的计算，本实施例优选的在进行相似度计算之前，先分别将所述第一磁阻传感器p和所述第二磁阻传感器q发送的所述车辆磁场扰动信息特征值序列进行归一化处理。

按照如下公式将第一磁阻传感器p获取的所述车辆磁场扰动信息特征值序列进行归一化处理：

W_p＝{(i，t_pi，x_p(t_pi))，1≤i≤A}；

T_pN(0～N)＝{T_p0，T_p1，T_p2，...，T_pN}；

G_pN(0～N)＝{G_p0，G_p1，G_p2，...，G_pN}；

按照如下公式将第二磁阻传感器q获取的所述车辆磁场扰动信息特征值序列进行归一化处理：

W_q＝{(i，t_qi，x_q(t_qi))，1≤i≤B}；

T_qN(0～N)＝{T_q0，T_q1，T_q2，...，T_qN}；

G_qN(0～N)＝{G_q0，G_q1，G_q2，...，G_qN}；

其中，W_p＝{(i，t_pi，x_p(t_pi))，1≤i≤A}为第一磁阻传感器p获取的所述车辆磁场扰动信息特征值序列；t_pi为第一磁阻传感器p的采集时间点；x_p(t_pi)为第一磁阻传感器p在t_pi采样时间点对应的磁场强度；ΔT_p为第一磁阻传感器p的归一化采样时间间隔；T_pk为第一磁阻传感器p的归一化采样时间点；T_pN(0～N)为第一磁阻传感器p的归一化采样时间序列；G_pk为第一磁阻传感器p在时间间隔[T_p(k-1)，T_pk]内对应的归一化磁场强度G_pk；G_pN(0～N)为第一磁阻传感器p的归一化车辆磁场扰动信息特征值序列；

W_q＝{(i，t_qi，x_q(t_qi)，1≤i≤B}为第二磁阻传感器q获取的所述车辆磁场扰动信息特征值序列；t_qi为第二磁阻传感器q的采集时间点；x_q(t_qi)为第二磁阻传感器q在t_qi采样时间点对应的磁场强度；ΔT_q为第二磁阻传感器q的归一化采样时间间隔；T_qk为第二磁阻传感器q的归一化采样时间点；T_qN(0～N)为第二磁阻传感器q的归一化采样时间序列；G_qk为第二磁阻传感器q在时间间隔[T_q(k-1)，T_qk]内对应的归一化磁场强度G_qk；G_qN(0～N)为第二磁阻传感器q的归一化车辆磁场扰动信息特征值序列；i、k、A和N均为大于或等于1的正整数；i为第一磁阻传感器p或者第二磁阻传感器q的采样序号；k为第一磁阻传感器p或者第二磁阻传感器q的归一化采样序号；A为第一磁阻传感器p的采样数量；B为第二磁阻传感器q的采样数量；N为第一磁阻传感器p或者第二磁阻传感器q的归一化采样数量。

例如车辆到达第一磁阻传感器p的时间为t_p1(第一磁阻传感器p车辆磁信号采集开始时间)，车辆离开第一磁阻传感器p的时间为t_pA(第一磁阻传感器p车辆磁信号采集结束时间)。车辆到达和离开磁阻传感器感测范围的时间可以通过设定一个磁场强度阈值，例如当磁阻传感器感测到周围的磁场强度值大于设定阈值时，将此时的时间作为采集开始时间，也即车辆到达时间；此后当磁阻传感器感测到周围的磁场强度值小于该设定阈值时，将此时的时间作为采集结束时间，也即车辆离开时间。本实施例将车辆经过第一磁阻传感器p的时间或分为N个时间序列：T_pN(0～N)＝{T_p0,T_p1,T_p2,…,T_pN}，由于N小于第一磁阻传感器p的采样数量A，因此每段归一化的时间间隔[T_pk-1,T_pk]中至少包括一个第一磁阻传感器p采集的磁场强度值。使用落入时间间隔[T_p(-1),T_pk]内的第一磁阻传感器p采集的磁场强度值的平均值代替第一磁阻传感器p原始值。若第一磁阻传感器p有2个采样时间点落入归一化的时间间隔[T_p(k-1),T_pk]中，那么归一化的时间间隔[T_p(k-1),T_pk]所对应的归一化磁场强度为2个采样时间点采集的磁场强度的均值，依次对所有N个时间序列中的所有归一化的时间间隔对应的归一化磁场强度进行计算，获得第一磁阻传感器的归一化车辆磁场扰动信息特征值序列G_pN(0～N)＝{G_p0,G_p1,G_p2,…,G_pN}。

类似的，根据上述方法获取第二磁阻传感器q的归一化车辆磁场扰动信息特征值序列G_qN(0～N)＝{G_q0,G_q1,G_q2,…,G_qN}。

S330、所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器将归一化车辆磁场扰动信息特征值序列发送基站。

S340、所述基站根据第一磁阻传感器的归一化车辆磁场扰动信息特征值序列以及所述第二磁阻传感器的归一化车辆磁场扰动信息特征值序列计算所述车辆磁场扰动信息的相似度。

具体的，按照如下公式计算所述车辆磁场扰动信息的相似度：

其中，S(G_pN(0～N)，G_qN(0～N)为所述车辆磁场扰动信息的相似度。

一辆车通过同一车道的上下游的第一磁阻传感器p和第二磁阻传感器q后，会产生一对车辆磁场扰动信息特征值序列，进行归一化之后，记为G_pN(0～N)＝{G_p0,G_p1,G_p2,…,G_pN}和G_qN(0～N)＝{G_q0,G_q1,G_q2,…,G_qN}。通过公式

计算G_pN(0～N)和G_qN(0～N)的相似度。该相似度S(G_pN(0～N)，G_qN(0～N)能够反映第一磁阻传感器p和第二磁阻传感器q获取的车辆磁场扰动信息的相似程度。

S350、所述基站判断所述车辆磁场扰动信息的相似度是否小于设定相似度阈值。

若是，执行操作S360，否则返回执行操作S310。

若相似度S(G_pN(0～N)，G_qN(0～N)小于设定相似度阈值，则认为经过第一磁阻传感器p和第二磁阻传感器的q的车辆为同一辆，避免误判现象。

S360、所述基站确定经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆为同一辆车，并计算所述车辆的车速。

具体的，可按照如下公式计算所述车辆的车速:

其中，V为所述车辆的车速；T_P为车辆经过第一磁阻传感器p的时间；T_q为车辆经过第二磁阻传感器q的时间；L为第一磁阻传感器p与第二磁阻传感器q的间隔距离。

需要说明的是，图6为本发明实施例三提供的一种车辆测速方法的原理示意图，本实施例中优选设置第一磁阻传感器p与所述第二磁阻传感器q的间隔距离L的取值范围为10m至20m，在其他实施方式中，可以根据实际道路情况以及磁阻传感器性能调整第一磁阻传感器p与所述第二磁阻传感器q的间隔距离L。

可选的，所述设定相似度阈值设置为25％，即相似度S(G_pN(0～N)，G_qN(0～N)小于25％时，确定经过第一磁阻传感器p和第二磁阻传感器q的车辆为同一辆车，并计算车辆的车速。

可选的，上述归一化处理过程中，第一磁阻传感器和第二磁阻传感器的归一化采样数量归一化采样数量N，具体可以根据所述车道的最高限速值确定，只要保证第一磁阻传感器和第二磁阻传感器的归一化采样数量归一化采样数量N小于第一磁阻传感器的采样数量A以及小于为第二磁阻传感器的采样数量B即可。

本发明实施例在各磁阻传感器感知到车辆磁场扰动并发送基站后，基站并不立即进行车辆检测，而是将车辆磁场扰动信息特征值序列进行归一化处理，然后根据归一化处理后的归一化车辆磁场扰动信息特征值序列判断它们是否相似，因为同一辆车的对磁场的扰动影响相近，所以归一化车辆磁场扰动信息特征值序列也是相似的，并在二者的相似度小于一定阈值时再计算其行驶速度，避免了经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆不是同一辆车时车辆速度计算错误的情况，并且还可以避免因为车辆在行驶过程中变道而引起的计算错误，提高了车辆速度的检测精度。

需要说明的是，对所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器获取的所述车辆磁场扰动信息特征值序列进行归一化处理，还可以由基站执行。即，所述基站根据所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息特征值序列计算所述车辆磁场扰动信息的相似度之前，还包括：所述基站分别将所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息特征值序列进行归一化处理。所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器将获取的所述车辆磁场扰动信息特征值序列发送基站，基站分别将所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息特征值序列进行归一化处理。然后再根据归一化处理后的车辆磁场扰动信息特征值序列进行相似度的计算。其中基站进行归一化处理的方法与所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器进行归一化处理的方法相似，本发明实施例在此不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种车辆测速方法，其特征在于，沿平行于车道方向间隔设置有第一磁阻传感器和第二磁阻传感器，所述方法包括：

所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器分别在车辆经过时获取车辆磁场扰动信息，其中，所述车辆磁场扰动信息包括车辆磁场扰动信息特征值序列；

所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器分别将获取的所述车辆磁场扰动信息特征值序列进行归一化处理，并发送至基站；或者，所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器分别将获取的所述车辆磁场扰动信息特征值序列发送到基站，所述基站分别将所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息特征值序列进行归一化处理；

所述基站根据所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息判断经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆是否为同一辆车，并在判断结果为同一辆车时，计算所述车辆的车速；

其中，按照如下公式将所述第一磁阻传感器对应的所述车辆磁场扰动信息特征值序列进行归一化处理：

W_p＝{(i，t_pi，x_p(t_pi))，1≤i≤A}；

N≤A；

T_pk＝T_p(k-1)+ΔT_p，T_p0＝t_p1，

T_pN(0～N)＝{T_p0，T_p1，T_p2，...，T_pN}；

G_pN(0～N)＝{G_p0，G_p1，G_p2，...，G_pN}；

按照如下公式将所述第二磁阻传感器对应的所述车辆磁场扰动信息特征值序列进行归一化处理：

W_q＝{(i，t_qi，x_q(t_qi))，1≤i≤B}；

N≤B；

T_qk＝T_q(k-1)+ΔT_q，T_q0＝t_q1，

T_qN(0～N)＝{T_q0，T_q1，T_q2，...，T_qN}；

G_qN(0～N)＝{G_q0，G_q1，G_q2，...，G_qN}；

其中，W_p＝{(i，t_pi，x_p(t_pi))，1≤i≤A}为第一磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息特征值序列；t_pi为第一磁阻传感器的采集时间点；x_p(t_pi)为第一磁阻传感器在t_pi采样时间点对应的磁场强度；ΔT_p为第一磁阻传感器的归一化采样时间间隔；T_pk为第一磁阻传感器的归一化采样时间点；T_pN(0～N)为第一磁阻传感器的归一化采样时间序列；G_pk为第一磁阻传感器在时间间隔[T_p(k-1)，T_pk]内对应的归一化磁场强度；G_pN(0～N)为第一磁阻传感器的归一化车辆磁场扰动信息特征值序列；

W_q＝{(i，t_qi，x_q(t_qi))，1≤i≤B}为第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息特征值序列；t_qi为第二磁阻传感器的采集时间点；x_q(t_qi)为第二磁阻传感器在t_qi采样时间点对应的磁场强度；ΔT_q为第二磁阻传感器的归一化采样时间间隔；T_qk为第二磁阻传感器的归一化采样时间点；T_qN(0～N)为第二磁阻传感器的归一化采样时间序列；G_qk为第二磁阻传感器在时间间隔[T_q(k-1)，T_qk]内对应的归一化磁场强度；G_qN(0～N)为第二磁阻传感器的归一化车辆磁场扰动信息特征值序列；i、k、A和N均为大于或等于1的正整数；i为第一磁阻传感器或者第二磁阻传感器的采样序号；k为第一磁阻传感器或者第二磁阻传感器的归一化采样序号；A为第一磁阻传感器的采样数量；B为第二磁阻传感器的采样数量；N为第一磁阻传感器或者第二磁阻传感器的归一化采样数量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息判断经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆是否为同一辆车，包括：

所述基站根据所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器发送的所述车辆磁场扰动信息特征值序列计算所述车辆磁场扰动信息的相似度；

判断所述车辆磁场扰动信息的相似度是否小于设定相似度阈值，若是则确定经过所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的车辆为同一辆车。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照如下公式计算所述车辆磁场扰动信息的相似度：

其中，S(C_pN(0～N)，G_qN(0～N))为所述车辆磁场扰动信息的相似度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照如下公式计算所述车辆的车速：

其中，V为所述车辆的车速；TP为所述车辆经过所述第一磁阻传感器的时间；T_q为所述车辆经过所述第二磁阻传感器的时间；L为所述第一磁阻传感器与所述第二磁阻传感器的间隔距离。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述设定相似度阈值为25％。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述车道的最高限速值确定所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器的归一化采样数量N。