CN106205149A - 一种测车高、车长的机动车测速装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测车高、车长的机动车测速装置及其检测方法，它包括以下步骤：1)启动各测距模块，控制与运算单元获得背景值；2)控制与运算单元分别得到三个测距模块的开始时间和结束时间；3)得到机动车经过三个测距模块时的初速度和末速度，第一测距模块和第二测距模块之间的加速度，第二测距模块和第三测距模块之间的加速度，第一测距模块和第三测距模块之间的加速度；4)得到机动车的平均加速度、机动车的车长、三个测距模块计算的平均速度以及机动车的车高；5)控制与运算单元将三个平均速度、加速度、机动车的车长和车高均传输至显示器。本发明能测量机动车的高度和长度，并提高测量速度和加速度的准确性。

Description

一种测车高、车长的机动车测速装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种机动车测速装置及其检测方法，特别是关于一种在交通控制技术领域中使用的测车高、车长的机动车测速装置及其检测方法。

背景技术

根据《2015年中国机动车污染防治年报》可知，按车型分类，2014年全国货车排放的NO_x(氮氧化物)和PM(颗粒物)明显高于客车，其中重型货车是主要贡献者，而轻型车尤其是客车的CO(一氧化碳)和HC(碳氢化合物)排放量则明显高于货车。因此，环境执法部门对轻型车和重型车进行尾气合格环保检查时依据的标准也不同，在进行机动车尾气检查时必须根据车型依照不同的标准进行检测。机动车尾气遥感监测技术是近年来新兴的技术，已经列入到《中华人民共和国污染防治法》中。该技术能够快速检测正常行驶车辆的尾气成分，但其本身不具备判断轻型车和重型车车型的功能，目前只能根据车牌号码和车管所车辆离线信息数据库对被检测到的车辆进行分类，这就使得尾气遥感监测技术在实际道路应用时具有一定的局限性。

一种机动车测速装置及测速方法，该装置包括分别固定安装于支撑杆两端的距离传感器，通过距离传感器和控制元件实现机动车的车速测量。其不足之处在于：当机动车行驶过测速装置，完成一次测量，仅能够得到一组测量数据，并且得到的数据有效率低，误差较大，在算法上也并未通过数据计算得出机动车高度、长度信息。

机动车的车高与车长数据是重要的信息，通过车长、车高数据可以将绝大多数的轻型汽油车和重型柴油车区分开来，应用于机动车尾气遥感监测时能在检测的同时对车型进行较为准确的判断，对机动车尾气遥感监测技术的实际应用有极大的帮助。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种测车高、车长的机动车测速装置及其检测方法，其能测量机动车的高度和长度，并且提高测量速度和加速度的准确性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种测车高、车长的机动车测速装置的检测方法，其特征在于它包括以下步骤：1)启动各测距模块，当无机动车经过时，控制与运算单元接收三个测距模块的电压信号，得到第一测距模块、第二测距模块和第三测距模块分别到路面的高度值，控制与运算单元对三个高度值求平均值，并将该平均值设置为背景值存储在控制与运算单元内；2)如果控制与运算单元接收第一测距模块采集的高度值与背景值的差值大于预先设定值，则控制与运算单元记录第一测距模块的开始时间T₁；如果控制与运算单元接收第二测距模块采集的高度值与背景值的差值大于预先设定值，则控制与运算单元记录第二测距模块的开始时间T₂；如果控制与运算单元接收第三测距模块采集的高度值与背景值的差值大于预先设定值，则控制与运算单元记录第三测距模块的开始时间T₃；3)如果控制与运算单元接收第一测距模块采集的高度值与背景值的差值小于预先设定值，则控制与运算单元记录第一测距模块的结束时间T_1-1；如果控制与运算单元接收第二测距模块采集的高度值与背景值的差值小于预先设定值，则控制与运算单元记录第二测距模块的开始时间T_2-2；如果控制与运算单元接收第三测距模块采集的高度值与背景值的差值小于预先设定值，则控制与运算单元记录第三测距模块的开始时间T_3-3；4)根据已有速度公式、位移公式、开始时间T₁、开始时间T₂、结束时间T_1-1、结束时间T_2-2和第一测距模块到第二测距模块的距离L_1-2，得到机动车经过第一测距模块时的初速度v₁、机动车经过第一测距模块时的末速度v_1-1以及机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第二测距模块之间的加速度a_1-2；5)根据已有速度公式、位移公式、开始时间T₂、开始时间T₃、结束时间T_2-2、结束时间T_3-3和第一测距模块到第二测距模块的距离L_2-3，得到机动车经过第二测距模块时的初速度v₂、机动车通过第二测距模块时的末速度v_2-2以及机动车车头经过第二测距模块和机动车车尾经过第三测距模块之间的加速度a_2-3；6)根据已有速度公式、位移公式、开始时间T₁、开始时间T₃、结束时间T_1-1、结束时间T_3-3和第一测距模块到第三测距模块的距离L_1-3，得到机动车经过第三测距模块时的初速度v₃、机动车经过第三测距模块时的末速度v_3-3以及机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第三测距模块之间的加速度a_1-3；7)对加速度a_1-2、加速度a_2-3和加速度a_1-3求平均值，得到机动车的加速度a；8)对通过第一测距模块计算机动车的车长L_车1、通过第二测距模块计算机动车的车长L_车2和通过第三测距模块计算机动车的车长L_车3求平均值，得到机动车的车长L_车；9)根据已有平均速度公式、机动车经过第一测距模块的初速度v₁和末速度v_1-1、机动车经过第二测距模块时的初速度v₂和末速度v_2-2以及机动车经过第三测距模块时的初速度v₃和末速度v_3-3，得到机动车经过第一测距模块的平均速度机动车经过第二测距模块的平均速度和机动车经过第三测距模块的平均速度10)对最大高度值H₁、最大高度值H₂和最大高度值H₃求平均值，得到机动车的车高H_车；11)控制与运算单元将机动车经过第一测距模块的平均速度机动车经过第二测距模块的平均速度机动车经过第三测距模块的平均速度机动车的加速度a以及机动车的车长L_车和车高H_车均传输至显示器，完成对机动车行驶车速、车高以及车长的检测。

优选地，所述步骤4)中，将开始时间T₁、开始时间T₂、结束时间T_1-1、结束时间T_2-2以及第一测距模块到第二测距模块的距离L_1-2代入已有速度公式中，得到；v_1-1＝v₁+a_1-2(T_1-1-T₁)，式中，v₁表示机动车经过第一测距模块时的初速度，v_1-1表示机动车经过第一测距模块时的末速度，a_1-2表示机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第二测距模块之间的加速度；将开始时间T₁、开始时间T₂、结束时间T_1-1、结束时间T_2-2以及第一测距模块到第二测距模块的距离L_1-2代入已有位移公式中，得到；

$L_{1-2}=v_1(T_2-T_1)+\frac{1}{2}{a}_{1-2}{(T_2-T_1)}^2,L_{1-2}=v_{1-1}(T_{2-2}-T_{1-1})+\frac{1}{2}{a}_{1-2}{(T_{2-2}-T_{1-1})}^2;$

得到机动车经过第一测距模块时的初速度v₁、机动车经过第一测距模块时的末速度v_1-1，以及机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第二测距模块之间的加速度a_1-2；

$v_1=\frac{L_{1-2}\[{(T_{2-2}-T_{1-1})}^2-{(T_2-T_1)}^2+2(T_2-T_1)(T_{2-2}-T_{1-1})+2(T_{1-1}-T_2)(T_{2-2}-T_{1-1})\]}{(T_2-T)(T_{2-2}-T_{1-1})\[(T_2-T_1)+2(T_{1-1}-T_2)+(T_{2-2}-T_{1-1})\]},$

$v_{1-1}=\frac{L_{1-2}\[{(T_2-T_1)}^2+2(T_2-T_1)(T_{1-1}-T_2)+{(T_{2-2}-T_{1-1})}^2\]}{(T_2-T_1)(T_{2-2}-T_{1-1})\[(T_2-T_1)+2(T_{1-1}-T_2)+(T_{2-2}-T_{1-1})\]};$

$a_{1-2}=\frac{2L_{1-2}\[(T_2-T_1)-(T_{2-2}-T_{1-1})\]}{(T_2-T_1)(T_{2-2}-T_{1-1})\[(T_2-T_1)+2(T_{1-1}-T_2)+(T_{2-2}-T_{1-1})\]};$

所述步骤5)中，根据已有速度公式、位移公式、开始时间T₂、开始时间T₃、结束时间T_2-2、结束时间T_3-3以及第二测距模块到第三测距模块的距离L_2-3，得到机动车经过第二测距模块时的初速度v₂、机动车通过第二测距模块时的末速度v_2-2以及机动车车头经过第二测距模块和机动车车尾经过第三测距模块之间的加速度a_2-3；

$v_2=\frac{L_{2-3}\[{(T_{3-3}-T_{2-2})}^2-{(T_3-T_2)}^2+2(T_3-T_2)(T_{3-3}-T_{2-2})+2(T_{2-2}-T_3)(T_{3-3}-T_{2-2})\]}{(T_3-T_2)(T_{3-3}-T_{2-2})\[(T_3-T_2)+2(T_{2-2}-T_3)+(T_{3-3}-T_{2-2})\]},$

$v_{2-2}=\frac{L_{2-3}\[{(T_3-T_2)}^2+2(T_3-T_2)(T_{2-2}-T_3)+{(T_{3-3}-T_{2-2})}^2\]}{(T_3-T_2)(T_{3-3}-T_{2-2})\[(T_3-T_2)+2(T_{2-2}-T_3)+(T_{3-3}-T_{2-2})\]},$

$a_{2-3}=\frac{2L_{2-3}\[(T_3-T_2)-(T_{3-3}-T_{2-2})\]}{(T_3-T_2)(T_{3-3}-T_{2-2})\[(T_3-T_2)+2(T_{2-2}-T_3)+(T_{3-3}-T_{2-2})\]}.$

优选地，所述步骤6)中，将开始时间T₁、开始时间T₃、结束时间T_1-1、结束时间T_3-3以及第一测距模块到第三测距模块的距离L_1-3代入已有速度公式中，得到：v_1-1＝v₁+a_1-3(T_1-1-T₁)，式中，a_1-3表示机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第三测距模块之间的加速度；v₃＝v₁+a_1-3(T₃-T₁)，式中，v₃表示机动车经过第三测距模块时的初速度；v_3-3＝v_1-1+a_1-3(T_3-3-T_1-1)，式中，v_3-3表示机动车通过第三测距模块时的末速度；将开始时间T₁、开始时间T₃、结束时间T_1-1、结束时间T_3-3以及第一测距模块到第三测距模块的距离L_1-3代入已有位移公式中，得到：

$L_{1-3}=v_1(T_3-T_1)+\frac{1}{2}{a}_{1-3}{(T_3-T_1)}^2,L_{1-3}=v_{1-1}(T_{3-3}-T_{1-1})+\frac{1}{2}{a}_{1-3}{(T_{3-3}-T_{1-1})}^2;$

得到机动车经过第三测距模块时的初速度v₃、机动车经过第三测距模块时的末速度v_3-3，以及在第一测距模块和第三测距模块之间的加速度a_1-3；

$v_3=\frac{L_{1-3}\[{(T_{3-3}-T_{1-1})}^2+{(T_3-T_1)}^2+2(T_{1-1}-T_3)(T_{3-3}-T_{1-1})\]}{(T_3-T_1)(T_{3-3}-T_{1-1})\[(T_3-T_1)+2(T_{1-1}-T_3)+(T_{3-3}-T_{1-1})\]},$

$v_{3-3}=\frac{L_{1-3}\[{(T_3-T_1)}^2+2(T_3-T_1)(T_{1-1}-T_3)+{(T_{3-3}-T_{1-1})}^2\]}{(T_3-T_1)(T_{3-3}-T_{1-1})\[(T_3-T_1)+2(T_{1-1}-T_3)+(T_{3-3}-T_{1-1})\]},$

$a_{1-3}=\frac{2L_{1-3}\[(T_3-T_1)-(T_{3-3}-T_{1-1})\]}{(T_3-T_1)(T_{3-3}-T_{1-1})\[(T_3-T_1)+2(T_{1-1}-T_3)+(T_{3-3}-T_{1-1})\]}.$

优选地，所述步骤8)中，根据已有位移公式、开始时间T₁、结束时间T_1-1、机动车经过第一测距模块时的初速度v₁以及加速度a，得到通过第一测距模块计算机动车的车长L_车1；

根据已有位移公式、开始时间T₂、结束时间T_2-2、机动车经过第二测距模块时的初速度v₂以及加速度a，得到通过第二测距模块计算机动车的车长L_车2；

根据已有位移公式、开始时间T₃、结束时间T_3-3、机动车经过第三测距模块时的初速度v₃以及加速度a，得到通过第三测距模块计算机动车的车长L_车3；

优选地，所述步骤10)中，在开始时间T₁至结束时间T_1-1时间段内，控制与运算单元选择第一测距模块内采集高度值与背景值差值的最大高度值H₁，在开始时间T₂至结束时间T_2-2时间段内，控制与运算单元选择第二测距模块内采集高度值与背景值差值的最大高度值H₂，在开始时间T₃至结束时间T_3-3时间段内，控制与运算单元选择第三测距模块内采集高度值与背景值差值的最大高度值H₃。

一种测车高、车长的机动车测速装置，其特征在于它包括支撑杆、第一测距模块、第二测距模块、第三测距模块、控制与运算单元、连接器和显示器；所述支撑杆设置在机动车行驶道路的龙门架上，并且与道路方向平行设置，所述支撑杆的一端设置有所述第一测距模块，所述支撑杆的中间位置处设置有所述第二测距模块，所述支撑杆的另一端设置有所述第三测距模块；在所述支撑杆上，所述第二测距模块和所述第三测距模块之间设置有所述控制与运算单元，紧邻所述控制与运算单元的所述支撑杆上设置有所述连接器，所述第一测距模块、所述第二测距模块、所述第三测距模块均将电压信号传输至所述控制与运算单元，所述控制与运算单元通过所述连接器将运算结果传输至所述显示器。

优选地，所述连接器能通过有线或无线传输至外部设备，外部设备采用显示器或数据存储设备。

优选地，所述支撑杆上能设置多个测距模块，所述支撑杆上优选设置为3个测距模块；每个测距模块均采用激光测距传感器。

优选地，所述支撑杆的长度为0.5m-3m，相邻测距模块之间的距离为0.25m-1.5m。

优选地，所述支撑杆的长度优选为1m，相邻测距模块之间的距离优选为0.5m。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用三个测距模块，通过一次测量便可得到多组机动行驶状态的数据，提高了速度和加速度的有效数据率和测量精度。2、本发明采用的测距模块，同时可获得机动车的车高和车长数据，进而能够根据车高、车长对机动车辆进行分类，有利于机动车尾气监管部门对不同类型的机动车排放尾气进行差别监管；在进行超标车辆识别时，减小因车型差异导致的误判。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的整体流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种测车高、车长的机动车测速装置，其包括支撑杆1、第一测距模块2、第二测距模块3、第三测距模块4、控制与运算单元5、连接器6和显示器；第一测距模块2、第二测距模块3、第三测距模块4仅用于以下描述方便，并不代表安装顺序及其重要程度。支撑杆1设置在机动车行驶道路的龙门架上，并且与道路方向平行设置，支撑杆1的一端设置有第一测距模块2，支撑杆1的中间位置处设置有第二测距模块3，支撑杆1的另一端设置有第三测距模块4，各测距模块均用于采集支撑杆1与路面或车辆顶部之间的高度数据，并将该高度数据转换成电压信号。在支撑杆1上，第二测距模块3和第三测距模块4之间设置有控制与运算单元5，紧邻控制与运算单元5的支撑杆1上设置有连接器6，第一测距模块2、第二测距模块3、第三测距模块4均将电压信号传输至控制与运算单元5，由控制与运算单元5对电压信号进行转换、存储和运算，控制与运算单元5通过连接器6将运算结果传输至显示器。

上述实施例中，连接器6可以通过有线或无线传输至外部设备。外部设备可以采用显示器或数据存储设备等。

上述各实施例中，每个测距模块均采用激光测距传感器。

上述各实施例中，支撑杆1上可以设置多个测距模块，本实施例中，支撑杆1上优选设置为3个测距模块。

上述各实施例中，支撑杆1的长度可以为0.5m-3m，相邻测距模块之间的距离可以为0.25m-1.5m。本实施例中，支撑杆1的长度优选为1m，相邻测距模块之间的距离优选为0.5m。

基于上述装置，本发明还提供一种测车高、车长的机动车测速装置的检测方法，其具体步骤如下：

1)启动各测距模块，当无机动车经过时，控制与运算单元接收三个测距模块的电压信号，得到第一测距模块、第二测距模块和第三测距模块分别到路面的高度值，控制与运算单元对三个高度值求平均值，并将该平均值设置为背景值存储在控制与运算单元内；

2)如图2所示，如果控制与运算单元接收第一测距模块采集的高度值与背景值的差值大于预先设定值，则控制与运算单元记录第一测距模块的开始时间T₁；如果控制与运算单元接收第二测距模块采集的高度值与背景值的差值大于预先设定值，则控制与运算单元记录第二测距模块的开始时间T₂；如果控制与运算单元接收第三测距模块采集的高度值与背景值的差值大于预先设定值，则控制与运算单元记录第三测距模块的开始时间T₃；

3)如图2所示，如果控制与运算单元接收第一测距模块采集的高度值与背景值的差值小于预先设定值，则控制与运算单元记录第一测距模块的结束时间T_1-1；如果控制与运算单元接收第二测距模块采集的高度值与背景值的差值小于预先设定值，则控制与运算单元记录第二测距模块的开始时间T_2-2；如果控制与运算单元接收第三测距模块采集的高度值与背景值的差值小于预先设定值，则控制与运算单元记录第三测距模块的开始时间T_3-3；

4)已有速度和位移公式如下：

v_t＝v₀+at (1)

$s=v_{0}t+\frac{1}{2}{\mathrm{at}}^2---\left(2\right)$

式中，v_t表示末速度，v₀表示初速度，a表示加速度，t表示时间，s表示位移；

将开始时间T₁、开始时间T₂、结束时间T_1-1、结束时间T_2-2以及第一测距模块到第二测距模块的距离L_1-2代入已有速度公式(1)中，得到；

v_1-1＝v₁+a_1-2(T_1-1-T₁) (3)

式中，v₁表示机动车经过第一测距模块时的初速度，v_1-1表示机动车经过第一测距模块时的末速度，a_1-2表示机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第二测距模块之间的加速度；

将开始时间T₁、开始时间T₂、结束时间T_1-1、结束时间T_2-2以及第一测距模块到第二测距模块的距离L_1-2代入已有位移公式(2)中，得到；

$L_{1-2}=v_1(T_2-T_1)+\frac{1}{2}{a}_{1-2}{(T_2-T_1)}^2---\left(4\right)$

$L_{1-2}=v_{1-1}(T_{2-2}-T_{1-1})+\frac{1}{2}{a}_{1-2}{(T_{2-2}-T_{1-1})}^2---\left(5\right)$

5)根据(3)、(4)和(5)得到机动车经过第一测距模块时的初速度v₁、机动车经过第一测距模块时的末速度v_1-1，以及机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第二测距模块之间的加速度a_1-2；

$v_1=\frac{L_{1-2}\[{(T_{2-2}-T_{1-1})}^2-{(T_2-T_1)}^2+2(T_2-T_1)(T_{2-2}-T_{1-1})+2(T_{1-1}-T_2)(T_{2-2}-T_{1-1})\]}{(T_2-T_1)(T_{2-2}-T_{1-1})\[(T_2-T_1)+2(T_{1-1}-T_2)+(T_{2-2}-T_{1-1})\]}---\left(6\right)$

$v_{1-1}=\frac{L_{1-2}\[{(T_2-T_1)}^2+2(T_2-T_1)(T_{1-1}-T_2)+{(T_{2-2}-T_{1-1})}^2\]}{(T_2-T_1)(T_{2-2}-T_{1-1})\[(T_2-T_1)+2(T_{1-1}-T_2)+(T_{2-2}-T_{1-1})\]}---\left(7\right)$

$a_{1-2}=\frac{2L_{1-2}\[(T_2-T_1)-(T_{2-2}-T_{1-1})\]}{(T_2-T_1)(T_{2-2}-T_{1-1})\[(T_2-T_1)+2(T_{1-1}-T_2)+(T_{2-2}-T_{1-1})\]}---\left(8\right)$

6)根据已有速度公式、位移公式、开始时间T₂、开始时间T₃、结束时间T_2-2、结束时间T_3-3以及第二测距模块到第三测距模块的距离L_2-3，得到机动车经过第二测距模块时的初速度v₂、机动车通过第二测距模块时的末速度v_2-2以及机动车车头经过第二测距模块和机动车车尾经过第三测距模块之间的加速度a_2-3；

$v_2=\frac{L_{2-3}\[{(T_{3-3}-T_{2-2})}^2-{(T_3-T_2)}^2+2(T_3-T_2)(T_{3-3}-T_{2-2})+2(T_{2-2}-T_3)(T_{3-3}-T_{2-2})\]}{(T_3-T_2)(T_{3-3}-T_{2-2})\[(T_3-T_2)+2(T_{2-2}-T_3)+(T_{3-3}-T_{2-2})\]}---\left(9\right)$

$v_{2-2}=\frac{L_{2-3}\[{(T_3-T_2)}^2+2(T_3-T_2)(T_{2-2}-T_3)+{(T_{3-3}-T_{2-2})}^2\]}{(T_3-T_2)(T_{3-3}-T_{2-2})\[(T_3-T_2)+2(T_{2-2}-T_3)+(T_{3-3}-T_{2-2})\]}---\left(10\right)$

$a_{2-3}=\frac{2L_{2-3}\[(T_3-T_2)-(T_{3-3}-T_{2-2})\]}{(T_3-T_2)(T_{3-3}-T_{2-2})\[(T_3-T_2)+2(T_{2-2}-T_3)+(T_{3-3}-T_{2-2})\]}---\left(11\right)$

7)将开始时间T₁、开始时间T₃、结束时间T_1-1、结束时间T_3-3以及第一测距模块到第三测距模块的距离L_1-3代入已有速度公式(1)中，得到：

v_1-1＝v₁+a_1-3(T_1-1-T₁) (12)

式中，a_1-3表示机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第三测距模块之间的加速度；

v₃＝v₁+a_1-3(T₃-T₁) (13)

式中，v₃表示机动车经过第三测距模块时的初速度；

v_3-3＝v_1-1+a_1-3(T_3-3-T_1-1) (14)

式中，v_3-3表示机动车通过第三测距模块时的末速度；

将开始时间T₁、开始时间T₃、结束时间T_1-1、结束时间T_3-3以及第一测距模块到第三测距模块的距离L_1-3代入已有位移公式(2)中，得到：

$L_{1-3}=v_1(T_3-T_1)+\frac{1}{2}{a}_{1-3}{(T_3-T_1)}^2---\left(15\right)$

$L_{1-3}=v_{1-1}(T_{3-3}-T_{1-1})+\frac{1}{2}{a}_{1-3}{(T_{3-3}-T_{1-1})}^2---\left(16\right)$

8)根据(12)、(13)、(14)、(15)和(16)，得到机动车经过第三测距模块时的初速度v₃、机动车经过第三测距模块时的末速度v_3-3以及机动车车头经过第二测距模块和机动车车尾经过第三测距模块之间的加速度a_1-3；

$v_3=\frac{L_{1-3}\[{(T_{3-3}-T_{1-1})}^2+{(T_3-T_1)}^2+2(T_{1-1}-T_3)(T_{3-3}-T_{1-1})\]}{(T_3-T_1)(T_{3-3}-T_{1-1})\[(T_3-T_1)+2(T_{1-1}-T_3)+(T_{3-3}-T_{1-1})\]}---\left(17\right)$

$v_{3-3}=\frac{L_{1-3}\[{(T_3-T_1)}^2+2(T_3-T_1)(T_{1-1}-T_3)+{(T_{3-3}-T_{1-1})}^2\]}{(T_3-T_1)(T_{3-3}-T_{1-1})\[(T_3-T_1)+2(T_{1-1}-T_3)+(T_{3-3}-T_{1-1})\]}---\left(18\right)$

$a_{1-3}=\frac{2L_{1-3}\[(T_3-T_1)-(T_{3-3}-T_{1-1})\]}{(T_3-T_1)(T_{3-3}-T_{1-1})\[(T_3-T_1)+2(T_{1-1}-T_3)+(T_{3-3}-T_{1-1})\]}---\left(19\right)$

7)对加速度a_1-2、加速度a_2-3和加速度a_1-3求平均值，得到机动车的加速度a；

$a=\frac{a_{1-2}+a_{2-3}+a_{1-3}}{3}---\left(20\right)$

8)根据已有位移公式、开始时间T₁、结束时间T_1-1、机动车经过第一测距模块时的初速度v₁以及加速度a，得到通过第一测距模块计算机动车的车长L_车1；

9)根据已有位移公式、开始时间T₂、结束时间T_2-2、机动车经过第二测距模块时的初速度v₂以及加速度a，得到通过第二测距模块计算机动车的车长L_车2；

10)根据已有位移公式，以及开始时间T₃、结束时间T_3-3、机动车经过第三测距模块时的初速度v₃以及加速度a，得到通过第三测距模块计算机动车的车长L_车3；

11)对机动车的车长L_车1、机动车的车长L_车2和机动车的车长L_车3求平均值，得到机动车的车长L_车；

12)已有平均速度公式为：

式中，表示平均速度；

根据已有平均速度公式、机动车经过第一测距模块的初速度v₁和末速度v_1-1、机动车经过第二测距模块时的初速度v₂和末速度v_2-2以及机动车经过第三测距模块时的初速度v₃和末速度v_3-3，得到机动车经过第一测距模块的平均速度机动车经过第二测距模块计算的平均速度机动车经过第三测距模块的平均速度

${\stackrel{\‾}{v}}_1=\frac{v_1+v_{1-1}}{2}---\left(26\right)$

${\stackrel{\‾}{v}}_2=\frac{v_2+v_{2-2}}{2}---\left(27\right)$

${\stackrel{\‾}{v}}_3=\frac{v_3+v_{3-3}}{2}---\left(28\right)$

13)在开始时间T₁至结束时间T_1-1时间段内，控制与运算单元选择第一测距模块内采集高度值与背景值差值的最大高度值H₁，在开始时间T₂至结束时间T_2-2时间段内，控制与运算单元选择第二测距模块内采集高度值与背景值差值的最大高度值H₂，在开始时间T₃至结束时间T_3-3时间段内，控制与运算单元选择第三测距模块内采集高度值与背景值差值的最大高度值H₃；

14)对最大高度值H₁、最大高度值H₂和最大高度值H₃求平均值，得到机动车的车高H_车；

15)控制与运算单元将机动车经过第一测距模块的平均速度机动车经过第二测距模块的平均速度机动车经过第三测距模块的平均速度机动车的加速度a、机动车的车长L_车和车高H_车均传输至显示器，完成对机动车行驶车速、车高以及车长的检测。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种测车高、车长的机动车测速装置的检测方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)启动各测距模块，当无机动车经过时，控制与运算单元接收三个测距模块的电压信号，得到第一测距模块、第二测距模块和第三测距模块分别到路面的高度值，控制与运算单元对三个高度值求平均值，并将该平均值设置为背景值存储在控制与运算单元内；

2)如果控制与运算单元接收第一测距模块采集的高度值与背景值的差值大于预先设定值，则控制与运算单元记录第一测距模块的开始时间T₁；如果控制与运算单元接收第二测距模块采集的高度值与背景值的差值大于预先设定值，则控制与运算单元记录第二测距模块的开始时间T₂；如果控制与运算单元接收第三测距模块采集的高度值与背景值的差值大于预先设定值，则控制与运算单元记录第三测距模块的开始时间T₃；

3)如果控制与运算单元接收第一测距模块采集的高度值与背景值的差值小于预先设定值，则控制与运算单元记录第一测距模块的结束时间T_1-1；如果控制与运算单元接收第二测距模块采集的高度值与背景值的差值小于预先设定值，则控制与运算单元记录第二测距模块的开始时间T_2-2；如果控制与运算单元接收第三测距模块采集的高度值与背景值的差值小于预先设定值，则控制与运算单元记录第三测距模块的开始时间T_3-3；

4)根据已有速度公式、位移公式、开始时间T₁、开始时间T₂、结束时间T_1-1、结束时间T_2-2和第一测距模块到第二测距模块的距离L_1-2，得到机动车经过第一测距模块时的初速度v₁、机动车经过第一测距模块时的末速度v_1-1以及机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第二测距模块之间的加速度a_1-2；

5)根据已有速度公式、位移公式、开始时间T₂、开始时间T₃、结束时间T_2-2、结束时间T_3-3和第一测距模块到第二测距模块的距离L_2-3，得到机动车经过第二测距模块时的初速度v₂、机动车通过第二测距模块时的末速度v_2-2以及机动车车头经过第二测距模块和机动车车尾经过第三测距模块之间的加速度a_2-3；

6)根据已有速度公式、位移公式、开始时间T₁、开始时间T₃、结束时间T_1-1、结束时间T_3-3和第一测距模块到第三测距模块的距离L_1-3，得到机动车经过第三测距模块时的初速度v₃、机动车经过第三测距模块时的末速度v_3-3以及机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第三测距模块之间的加速度a_1-3；

7)对加速度a_1-2、加速度a_2-3和加速度a_1-3求平均值，得到机动车的加速度a；8)对通过第一测距模块计算机动车的车长L_车1、通过第二测距模块计算机动车的车长L_车2和通过第三测距模块计算机动车的车长L_车3求平均值，得到机动车的车长L_车；

9)根据已有平均速度公式、机动车经过第一测距模块的初速度v₁和末速度v_1-1、机动车经过第二测距模块时的初速度v₂和末速度v_2-2以及机动车经过第三测距模块时的初速度v₃和末速度v_3-3，得到机动车经过第一测距模块的平均速度机动车经过第二测距模块的平均速度和机动车经过第三测距模块的平均速度

10)对最大高度值H₁、最大高度值H₂和最大高度值H₃求平均值，得到机动车的车高H_车；

11)控制与运算单元将机动车经过第一测距模块的平均速度机动车经过第二测距模块的平均速度机动车经过第三测距模块的平均速度机动车的加速度a以及机动车的车长L_车和车高H_车均传输至显示器，完成对机动车行驶车速、车高以及车长的检测。

2.如权利要求1所述的一种测车高、车长的机动车测速装置的检测方法，其特征在于：所述步骤4)中，将开始时间T₁、开始时间T₂、结束时间T_1-1、结束时间T_2-2以及第一测距模块到第二测距模块的距离L_1-2代入已有速度公式中，得到；

v_1-1＝v₁+a_1-2(T_1-1-T₁)，

式中，v₁表示机动车经过第一测距模块时的初速度，v_1-1表示机动车经过第一测距模块时的末速度，a_1-2表示机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第二测距模块之间的加速度；

将开始时间T₁、开始时间T₂、结束时间T_1-1、结束时间T_2-2以及第一测距模块到第二测距模块的距离L_1-2代入已有位移公式中，得到；

$L_{1-2}=v_1(T_2-T_1)+\frac{1}{2}{a}_{1-2}{(T_2-T_1)}^2,$

$L_{1-2}=v_{1-1}(T_{2-2}-T_{1-1})+\frac{1}{2}{a}_{1-2}{(T_{2-2}-T_{1-1})}^2;$

得到机动车经过第一测距模块时的初速度v₁、机动车经过第一测距模块时的末速度v_1-1，以及机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第二测距模块之间的加速度a_1-2；

$v_1=\frac{L_{1-2}\[{(T_{2-2}-T_{1-1})}^2-{(T_2-T_1)}^2+2(T_2-T_1)(T_{2-2}-T_{1-1})+2(T_{1-1}-T_2)(T_{2-2}-T_{1-1})\]}{(T_2-T_1)(T_{2-2}-T_{1-1})\[(T_2-T_1)+2(T_{1-1}-T_2)+(T_{2-2}-T_{1-1})\]},$

$v_{1-1}=\frac{L_{1-2}\[{(T_2-T_1)}^2+2(T_2-T_1)(T_{1-1}-T_2)+{(T_{2-2}-T_{1-1})}^2\]}{(T_2-T_1)(T_{2-2}-T_{1-1})\[(T_2-T_1)+2(T_{1-1}-T_2)+(T_{2-2}-T_{1-1})\]};$

$a_{1-2}=\frac{2L_{1-2}\[(T_2-T_1)-(T_{2-2}-T_{1-1})\]}{(T_2-T_1)(T_{2-2}-T_{1-1})\[(T_2-T_1)+2(T_{1-1}-T_2)+(T_{2-2}-T_{1-1})\]};$

所述步骤5)中，根据已有速度公式、位移公式、开始时间T₂、开始时间T₃、结束时间T_2-2、结束时间T_3-3以及第二测距模块到第三测距模块的距离L_2-3，得到机动车经过第二测距模块时的初速度v₂、机动车通过第二测距模块时的末速度v_2-2以及机动车车头经过第二测距模块和机动车车尾经过第三测距模块之间的加速度a_2-3；

$v_2=\frac{L_{2-3}\[{(T_{3-3}-T_{2-2})}^2-{(T_3-T_2)}^2+2(T_3-T_2)(T_{3-3}-T_{2-2})+2(T_{2-2}-T_3)(T_{3-3}-T_{2-2})\]}{(T_3-T_2)(T_{3-3}-T_{2-2})\[(T_3-T_2)+2(T_{2-2}-T_3)+(T_{3-3}-T_{2-2})\]},$

$v_{2-2}=\frac{L_{2-3}\[{(T_3-T_2)}^2+2(T_3-T_2)(T_{2-2}-T_3)+{(T_{3-3}-T_{2-2})}^2\]}{(T_3-T_2)(T_{3-3}-T_{2-2})\[(T_3-T_2)+2(T_{2-2}-T_3)+(T_{3-3}-T_{2-2})\]},$

$a_{2-3}=\frac{2L_{2-3}\[(T_3-T_2)-(T_{3-3}-T_{2-2})\]}{(T_3-T_2)(T_{3-3}-T_{2-2})\[(T_3-T_2)+2(T_{2-2}-T_3)+(T_{3-3}-T_{2-2})\]}.$

3.如权利要求1所述的一种测车高、车长的机动车测速装置的检测方法，其特征在于：所述步骤6)中，将开始时间T₁、开始时间T₃、结束时间T_1-1、结束时间T_3-3以及第一测距模块到第三测距模块的距离L_1-3代入已有速度公式中，得到：

v_1-1＝v₁+a_1-3(T_1-1-T₁)，

式中，a_1-3表示机动车车头经过第一测距模块和机动车车尾经过第三测距模块之间的加速度；

v₃＝v₁+a_1-3(T₃-T₁)，

式中，v₃表示机动车经过第三测距模块时的初速度；

v_3-3＝v_1-1+a_1-3(T_3-3-T_1-1)，

式中，v_3-3表示机动车通过第三测距模块时的末速度；

将开始时间T₁、开始时间T₃、结束时间T_1-1、结束时间T_3-3以及第一测距模块到第三测距模块的距离L_1-3代入已有位移公式中，得到：

$L_{1-3}=v_1(T_3-T_1)+\frac{1}{2}{a}_{1-3}{(T_3-T_1)}^2,$

$L_{1-3}=v_{1-1}(T_{3-3}-T_{1-1})+\frac{1}{2}{a}_{1-3}{(T_{3-3}-T_{1-1})}^2;$

得到机动车经过第三测距模块时的初速度v₃、机动车经过第三测距模块时的末速度v_3-3，以及在第一测距模块和第三测距模块之间的加速度a_1-3；

$v_3=\frac{L_{1-3}\[{(T_{3-3}-T_{1-1})}^2+{(T_3-T_1)}^2+2(T_{1-1}-T_3)(T_{3-3}-T_{1-1})\]}{(T_3-T_1)(T_{3-3}-T_{1-1})\[(T_3-T_1)+2(T_{1-1}-T_3)+(T_{3-3}-T_{1-1})\]},$

$v_{3-3}=\frac{L_{1-3}\[{(T_3-T_1)}^2+2(T_3-T_1)(T_{1-1}-T_3)+{(T_{3-3}-T_{1-1})}^2\]}{(T_3-T_1)(T_{3-3}-T_{1-1})\[(T_3-T_1)+2(T_{1-1}-T_3)+(T_{3-3}-T_{1-1})\]},$

$a_{1-3}=\frac{2L_{1-3}\[(T_3-T_1)-(T_{3-3}-T_{1-1})\]}{(T_3-T_1)(T_{3-3}-T_{1-1})\[(T_3-T_1)+2(T_{1-1}-T_3)+(T_{3-3}-T_{1-1})\]}.$

4.如权利要求1所述的一种测车高、车长的机动车测速装置的检测方法，其特征在于：所述步骤8)中，根据已有位移公式、开始时间T₁、结束时间T_1-1、机动车经过第一测距模块时的初速度v₁以及加速度a，得到通过第一测距模块计算机动车的车长L_车1；

根据已有位移公式、开始时间T₂、结束时间T_2-2、机动车经过第二测距模块时的初速度v₂以及加速度a，得到通过第二测距模块计算机动车的车长L_车2；

根据已有位移公式、开始时间T₃、结束时间T_3-3、机动车经过第三测距模块时的初速度v₃以及加速度a，得到通过第三测距模块计算机动车的车长L_车3；

5.如权利要求1所述的一种测车高、车长的机动车测速装置的检测方法，其特征在于：所述步骤10)中，在开始时间T₁至结束时间T_1-1时间段内，控制与运算单元选择第一测距模块内采集高度值与背景值差值的最大高度值H₁，在开始时间T₂至结束时间T_2-2时间段内，控制与运算单元选择第二测距模块内采集高度值与背景值差值的最大高度值H₂，在开始时间T₃至结束时间T_3-3时间段内，控制与运算单元选择第三测距模块内采集高度值与背景值差值的最大高度值H₃。

6.一种如权利要求1-5任一项所述检测方法的测车高、车长的机动车测速装置，其特征在于：所述测速装置包括支撑杆、第一测距模块、第二测距模块、第三测距模块、控制与运算单元、连接器和显示器；所述支撑杆设置在机动车行驶道路的龙门架上，并且与道路方向平行设置，所述支撑杆的一端设置有所述第一测距模块，所述支撑杆的中间位置处设置有所述第二测距模块，所述支撑杆的另一端设置有所述第三测距模块；在所述支撑杆上，所述第二测距模块和所述第三测距模块之间设置有所述控制与运算单元，紧邻所述控制与运算单元的所述支撑杆上设置有所述连接器，所述第一测距模块、所述第二测距模块、所述第三测距模块均将电压信号传输至所述控制与运算单元，所述控制与运算单元通过所述连接器将运算结果传输至所述显示器。

7.如权利要求6所述的一种测车高、车长的机动车测速装置，其特征在于：所述连接器能通过有线或无线传输至外部设备，外部设备采用显示器或数据存储设备。

8.如权利要求6所述的一种测车高、车长的机动车测速装置，其特征在于：所述支撑杆上能设置多个测距模块，所述支撑杆上优选设置为3个测距模块；每个测距模块均采用激光测距传感器。

9.如权利要求6所述的一种测车高、车长的机动车测速装置，其特征在于：所述支撑杆的长度为0.5m-3m，相邻测距模块之间的距离为0.25m-1.5m。

10.如权利要求9所述的一种测车高、车长的机动车测速装置，其特征在于：所述支撑杆的长度优选为1m，相邻测距模块之间的距离优选为0.5m。