CN108106534A - 一种驱动轴识别的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种驱动轴识别的装置及方法，该装置由安装在路面下的激光测距传感器和数据处理模块组成，激光测距传感器实时对经过的物体进行扫描，并将扫描数据传输至数据处理模块。数据处理模块根据扫描数据对车辆的驱动轴进行识别。该装置通过激光测距传感器对通过测量位置的物体进行实时检测，效率高、精度高、环境适应性好、后期维护少。同时，该装置实现了对经过激光测距传感器上方的扫描激光所在区域的物体的全面检测，检测的准确性高。解决了现有技术中采用人工检测效率低，视频监控适应性差，接触式检测方式后期维护工作量大的问题。

Description

一种驱动轴识别的装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及智能交通技术领域，尤其是涉及一种驱动轴识别的装置及方法。

背景技术

车辆轴型是车型划分的一种重要依据，也是判断车辆载重限重的一个重要指标。对单独一个车轴来说，可以按照是否是双轮以及是否是驱动轴来进行划分。在实际应用中，往往侧重的是车辆的轴数以及单双胎类型。驱动轴的识别也有重要意义，超限运输车辆行驶公路管理规定(交通运输部令2016年第62号)中明确规定六轴及六轴以上汽车列车，其车货总质量超过49000千克,其中牵引车驱动轴为单轴的，其车货总质量超过46000千克。

桥壳，是安装主减速器、差速器、半轴、轮装配基体，其主要作用是支承并保护主减速器、差速器和半轴等。一般来说，普通非断开式驱动桥桥壳是一根支承在左、右驱动车轮上的刚性空心梁，主减速器、差速器、半轴等传动件均装在其中，桥壳经纵置钢板弹簧与车架或车厢相联。它是驱动桥的重要组成部分又是行驶系的主要组成件之一。从外形来看，桥壳是一个包含传动件的球状结构。通过识别是否存在桥壳来检测是否为驱动轴。

为加强超限运输车辆行驶公路管理，保障公路设施和人民生命财产安全，不仅需要识别车辆轮轴的胎型，还需要识别车辆轮轴是否为驱动轴。现有技术中对驱动轴的检测方法主要采用人工直接观测、视频监控设备进行检测、接触式检测方法。采用人工直接观测方式效率低而且不方便。采用视频监控方式因观测角度问题以及补光困难等问题而环境适应性较差。采用接触式的检测方式往往存在后期维护工作量大等缺陷。

在实现本发明实施例的过程中，发明人发现现有的采用人工观察、视频监控、接触式驱动轴识别的方法效率低、环境适应性查、后期维护工作量大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何解决现有的采用人工观察、视频监控、接触式驱动轴识别的方法效率低、环境适应性查、后期维护工作量大的问题。

针对以上技术问题，本发明的实施例提供了一种驱动轴识别装置，包括数据处理模块和激光测距传感器，所述激光测距传感器连接所述数据处理模块；

所述激光测距传感器安装在路面下方，且距路面所在的目标平面的距离为目标距离；

所述激光测距传感器进行激光扫描时，其形成的扫描平面与所述目标平面的夹角处于第一预设角度范围，且在所述扫描平面内，所述激光测距传感器的最大扫描范围处于第二预设角度范围；

其中，所述激光测距传感器实时将扫描的扫描数据传输至所述数据处理模块，所述数据处理模块根据接收到的扫描数据对经过所述激光测距传感器的物体进行识别。

可选地，还包括防尘模块；

所述防尘模块设置在所述激光测距传感器的感光出光口；

所述防尘模块用于在所述激光测距传感器的出光口上方生成向上的气流；

所述防尘模块形成的向上的气流的风量大于或等于300m³/h。

可选地，所述激光测距传感器所在的道路设置有贯通所述激光测距传感器所在位置和路面的槽，所述槽垂直于路面延伸的方向，所述槽的长度小于或等于所述激光测距传感器所在位置的路面的宽度，所述槽的宽度为2cm；

所述槽的设置，使得所述激光测距传感器发出的扫描激光通过所述槽到达路面上，对路面上经过所述槽的物体进行扫描；

所述激光测距传感器的扫描频率大于或等于25Hz；

所述目标距离位于区间[15cm，100cm]，所述第一预设角度范围为[80°，100°]，所述第二预设角度范围为[160°，180°]。

可选地，所述数据处理模块为嵌入式平台，与所述激光测距传感器通过网线连接，用于实时处理扫描式激光测距传感器的扫描数据。

第二方面，本实施例体用了一种适用于以上所述的装置的方法，包括：

所述激光测距传感器将扫描得到的多帧扫描数据发送至所述数据处理模块，所述数据处理模块接收所述扫描数据，得到第一扫描数据集合；

从所述第一扫描数据集合中获取表征所扫描物体与所述地面存在接触的扫描数据，得到第二扫描数据集合；

根据所述第二扫描数据集合，判断所述所扫描物体与所述地面的接触过程是否符合轮胎与所述地面接触过程，若是，判定所述所扫描物体为车辆；

从所述第二扫描数据集合中获取所述所扫描物体的轮胎与所述激光测距传感器距离最近时扫描得到的目标扫描数据，根据所述目标扫描数据判断所述所扫描物体是否为驱动轴车辆。

可选地，所述从所述第一扫描数据集合中获取表征所扫描物体与所述地面存在接触的扫描数据，得到第二扫描数据集合，包括：

针对所述第一扫描数据集合中的任一第一扫描数据，计算所述第一扫描数据中每一扫描点距所述目标平面的距离，得到路面距离值；

若存在路面距离值处于路面距离区间的扫描点，则所述第一扫描数据为表征所述所扫描物体与所述地面存在接触的扫描数据，将所述第一扫描数据添加至所述第二扫描数据集合中；

其中，所述路面距离区间为[-2cm，6cm]。

可选地，所述根据所述第二扫描数据集合，判断所述所扫描物体与所述地面的接触过程是否符合轮胎与所述地面接触过程，若是，判定所述所扫描物体为车辆，包括：

从所述第二扫描数据集合的任一帧扫描数据中获取与所述目标平面的路面距离值处于所述相对距离区间的一扫描点，作为目标扫描点；

从所述第二扫描数据集合中获取连续时间内扫描得到的一组扫描数据，作为扫描数据组，根据所述扫描数据组，判断所述目标扫描点对应的路面距离值是否符合先减小后增大的规律，若是，则所述所扫描物体与所述地面的接触过程符合轮胎与所述地面接触过程，判定所述所扫描物体为车辆。

可选地，所述从所述第二扫描数据集合中获取所述所扫描物体的轮胎与所述激光测距传感器距离最近时扫描得到的目标扫描数据，根据所述目标扫描数据判断所述所扫描物体是否为驱动轴车辆，包括：

从所述扫描数据组获取所述目标扫描点对应的路面距离值最小的一帧扫描数据，作为所述所扫描物体的轮胎与所述激光测距传感器距离最近时扫描得到的所述目标扫描数据；

获取所述目标扫描数据中的各扫描点在所述目标平面上的投影点，得到相对距离最远的一组投影点对应的一组扫描点，分别作为第一边界点和第二边界点；

作由所述第一边界点和所述第二边界点为端点的线段的垂直平分线，获取所述目标扫描数据中位于所述垂直平分线上的扫描点，作为中心待检测点；

判断在所述目标扫描数据中，所述中心待检测点是否为连续点集内的点，且在所述连续点集中所述中心待检测点与所述目标平面的路面距离值最小，若是，则所述所扫描物体满足为所述驱动轴车辆的第一规律；

若所述所扫描物体满足为所述驱动轴车辆的第一规律，则判断位于所述中心待检测点的第一侧的第一待检测点对应的第一曲率半径是否等于位于所述中心待检测点的第二侧的第二待检测点对应的第二曲率半径，若是，则所述所扫描物体满足为所述驱动轴车辆的第二规律；

若所述所扫描物体满足为所述驱动轴车辆的第二规律，则判断所述中心待检测点距离所述目标平面的路面距离值是否小于预设距离，若是，所述所扫描物体是否为驱动轴车辆；

其中，所述第一边界点位于所述中心待检测点的第一侧，所述第二边界点位于所述中心待检测点的第二侧；选取所述垂直平分线上的任一点作为预设参考点，则所述第一待检测点与所述预设参考点连线确定的第一直线与所述垂直平分线的第一夹角等于所述第二待检测点与所述预设参考点连线确定的第二直线与所述垂直平分线的第二夹角。

可选地，还包括：

若判断所述物体为驱动轴车辆，则获取所述目标扫描数据中路面距离值最小的点组成的线段，作为车轮线段；

若位于所述垂直平分线同一侧的车轮线段是否为两条，则所述车辆的轮胎类型为双胎；

若位于所述垂直平分线同一侧的车轮线段为一条，则所述车辆的轮胎类型为单胎。

可选地，所述预设距离为35cm。

本实施例提供了一种驱动轴识别的装置即方法，该装置由安装在路面下的激光测距传感器和数据处理模块组成，激光测距传感器实时对经过的物体进行扫描，并将扫描数据传输至数据处理模块。数据处理模块根据扫描数据对车辆的驱动轴进行识别。该装置通过激光测距传感器对通过测量位置的物体进行实时检测，效率高、精度高、环境适应性好、后期维护少。同时，该装置实现了对经过激光测距传感器上方的扫描激光所在区域的的全面检测，检测的准确性高。解决了现有技术中采用人工检测效率低，视频监控适应性差，接触式检测方式后期维护工作量大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的驱动轴识别系统的主视图的结构示意图；

图2是本发明另一个实施例提供的驱动轴识别系统的侧视图的结构示意图；

图3是本发明另一个实施例提供的激光测距传感器对车辆的底盘进行扫描的扫描数据；

图4是本发明另一个实施例提供的一种驱动轴识别的方法的流程示意图；

图5是本发明另一个实施例提供的对车辆轮轴数量的检测方法的流程示意图；。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本实施例提供的一种驱动轴识别装置的结构的主视图的示意图，图2是本实施例提供的驱动轴识别装置的结构的侧视图的示意图，参见图1和图2，该装置包括数据处理模块108和激光测距传感器104，所述激光测距传感器104连接所述数据处理模块108；

所述激光测距传感器104安装在路面下方，且距路面所在的目标平面105的距离为目标距离；

所述激光测距传感器进行激光扫描时，其形成的扫描平面与所述目标平面的夹角处于第一预设角度范围，且在所述扫描平面内，所述激光测距传感器104的最大扫描范围处于第二预设角度范围；

其中，所述激光测距传感器104实时将扫描的扫描数据传输至所述数据处理模块108，所述数据处理模块108根据接收到的扫描数据对经过所述激光测距传感器的物体进行识别。

需要说明的是，本实施例提供的数据处理模块可以是计算机。激光测距传感器位于路面下方，例如，激光测距传感器位于路面下方对应于道路中央的位置，且距离目标平面下的目标距离为15cm到100cm处。

激光测距传感器104形成的扫描平面106的最大扫描范围处于第二预设角度范围，通常该第二预设角度范围中的较小端点值大于160°，例如，该第二预设角度范围为[160°，180°]。理想状况下，扫描平面垂直于目标平面。然而，实际当中扫描平面会偏离垂直于目标平面的平面，例如，相对于垂直于目标平面的平面偏离10°或者-10°。即扫描平面与所述目标平面的夹角处于[80°，100°]。

在实际的操作中，可以根据目标平面的位置，将不是对物体进行扫描得到点从扫描数据中剔除，例如，将扫描数据中扫描到的槽内的岩石的点去除，以使扫描数据中只包含对物体进行扫描的点。例如，如图1和图2所示，车辆经过激光测距传感器104时，激光测距传感器104发射的激光束形成的扫描平面106对车辆的车轮101、轴103和驱动轴的桥壳102进行扫描，得到扫描数据。若激光测距传感器所扫描物体为驱动轴车辆，则其扫描的扫描数据如图3所示。

由于车辆经过设置在路面上的槽时，轮胎的最低点可能位于路面所在的目标平面(图3中L2表示该目标平面，激光测距传感器位于坐标系XOY的坐标系的OX所在的和目标平面平行的平面内)下。

本实施例提供了一种驱动轴识别的装置，该装置由安装在路面下的激光测距传感器和数据处理模块组成，激光测距传感器实时对经过的物体进行扫描，并将扫描数据传输至数据处理模块。数据处理模块根据扫描数据对车辆的驱动轴进行识别。该装置通过激光测距传感器对通过测量位置的物体进行实时检测，效率高、精度高、环境适应性好、后期维护少。同时，该装置实现了对激光测距传感器上方的扫描激光所在区域的物体的全面检测，检测的准确性高。解决了现有技术中采用人工检测效率低，视频监控适应性差，接触式检测方式后期维护工作量大的问题。

更进一步地，在上述实施例的基础上，还包括防尘模块107；

所述防尘模块107设置在所述激光测距传感器104的感光出光口；

所述防尘模块107用于在所述激光测距传感器104的出光口上方生成向上的气流；

所述防尘模块107形成的向上的气流的风量大于或等于300m3/h。

进一步地，在上述各实施例的基础上，所述激光测距传感器所在的道路设置有贯通所述激光测距传感器所在位置和路面的槽，所述槽垂直于路面延伸的方向，所述槽的长度小于或等于所述激光测距传感器所在位置的路面的宽度，所述槽的宽度为2cm；

所述槽的设置，使得所述激光测距传感器发出的扫描激光通过所述槽到达路面上，对路面上经过所述槽的物体进行扫描；

所述激光测距传感器的扫描频率大于或等于25Hz；

所述目标距离位于区间[15cm，100cm]，所述第一预设角度范围为[80°，100°]，所述第二预设角度范围为[160°，180°]。

需要说明的是，路面延伸方向为路面自路面上的某一点向两侧延伸的方向中的一个方向。例如，某条道路是东西走向，该槽垂直于路面向东延伸的方向，或者该槽垂直于路面向西延伸的方向，本实施例对此不做具体限制。

进一步地，在上述各实施例的基础上，所述数据处理模块为嵌入式平台，与所述激光测距传感器通过网线连接，用于实时处理扫描式激光测距传感器的扫描数据。

第二方面，本实施例提供了适用于以上所述的装置的方法，如图4所示，该方法包括：

401：所述激光测距传感器将扫描得到的多帧扫描数据发送至所述数据处理模块，所述数据处理模块接收所述扫描数据，得到第一扫描数据集合；

402：从所述第一扫描数据集合中获取表征所扫描物体与所述地面存在接触的扫描数据，得到第二扫描数据集合；

403：根据所述第二扫描数据集合，判断所述所扫描物体与所述地面的接触过程是否符合轮胎与所述地面接触过程，若是，判定所述所扫描物体为车辆；

404：从所述第二扫描数据集合中获取所述所扫描物体的轮胎与所述激光测距传感器距离最近时扫描得到的目标扫描数据，根据所述目标扫描数据判断所述所扫描物体是否为驱动轴车辆。

本实施例提供了一种适用于上述驱动轴识别装置的方法，该方法中，数据处理模块接收到扫描数据中，通过扫描数据中表征其与地面接触的扫描数据中判断其是否有轮胎。在判断所扫描物体有轮胎的情况下，通过目标扫描数据对所扫描物体的驱动轴进行判断，实现对驱动轴的识别。该方法通过激光测距传感器对通过测量位置的物体进行实时检测，效率高、精度高、环境适应性好、后期维护少。同时，该方法实现了对经过激光测距传感器上方的扫描激光所在区域的物体的全面检测，检测的准确性高。解决了现有技术中采用人工检测效率低，视频监控适应性差，接触式检测方式后期维护工作量大的问题。

进一步地，所述从所述第一扫描数据集合中获取表征所扫描物体与所述地面存在接触的扫描数据，得到第二扫描数据集合，包括：

针对所述第一扫描数据集合中的任一第一扫描数据，计算所述第一扫描数据中每一扫描点距所述目标平面的距离，得到路面距离值；

若存在路面距离值处于路面距离区间的扫描点，则所述第一扫描数据为表征所述所扫描物体与所述地面存在接触的扫描数据，将所述第一扫描数据添加至所述第二扫描数据集合中；

其中，所述路面距离区间为[-2cm，6cm]。

需要说明的是，计算扫描数据中的扫描点与目标平面的路面距离值时，针对扫描数据上的点，可以得到激光测距传感器到该扫描点之间的距离和测量该距离时激光相对于目标平面的角度，据此可以通过几何知识可以计算出该点距离激光测距传感器所在的平面的第一距离。再结合激光测距传感器到目标平面的目标距离，计算第一距离减去目标距离的差值即可得到路面距离值。需要说明的是，当该扫描点在目标平面上方时，则该相对位置值为正值，当该点在目标平面下方时，则该相对位置值为负值。

更进一步地，在上述实施例的基础上，所述根据所述第二扫描数据集合，判断所述所扫描物体与所述地面的接触过程是否符合轮胎与所述地面接触过程，若是，判定所述所扫描物体为车辆，包括：

从所述第二扫描数据集合的任一帧扫描数据中获取与所述目标平面的路面距离值处于所述相对距离区间的一扫描点，作为目标扫描点；

从所述第二扫描数据集合中获取连续时间内扫描得到的一组扫描数据，作为扫描数据组，根据所述扫描数据组，判断所述目标扫描点对应的路面距离值是否符合先减小后增大的规律，若是，则所述所扫描物体与所述地面的接触过程符合轮胎与所述地面接触过程，判定所述所扫描物体为车辆。

进一步地，若所述目标扫描点对应的路面距离值不符合先减小后增大的规律，则所述所扫描物体不为车辆，发出提示信息。

需要说明的是，由于轮胎为圆形，对于单向运动的轮轴，相对于激光测距传感器，轮胎上任一接触地面的点与地面的距离应满足按照时间顺序先减小后增大，通过该变化趋势，可以对经过激光测距传感器的物体是否是轮胎进行判断。

本实施例提供了一种适用于上述驱动轴识别装置的方法，通过该方法可以对所扫描的物体是否有轮胎，即所扫描物体是否为车辆进行快速的判断。

更进一步地，在上述实施例的基础上，所述从所述第二扫描数据集合中获取所述所扫描物体的轮胎与所述激光测距传感器距离最近时扫描得到的目标扫描数据，根据所述目标扫描数据判断所述所扫描物体是否为驱动轴车辆，包括：

从所述扫描数据组获取所述目标扫描点对应的路面距离值最小的一帧扫描数据，作为所述所扫描物体的轮胎与所述激光测距传感器距离最近时扫描得到的所述目标扫描数据；

获取所述目标扫描数据中的各扫描点在所述目标平面上的投影点，得到相对距离最远的一组投影点对应的一组扫描点，分别作为第一边界点和第二边界点；

作由所述第一边界点和所述第二边界点为端点的线段的垂直平分线，获取所述目标扫描数据中位于所述垂直平分线上的扫描点，作为中心待检测点；

判断在所述目标扫描数据中，所述中心待检测点是否为连续点集内的点，且在所述连续点集中所述中心待检测点与所述目标平面的路面距离值最小，若是，则所述所扫描物体满足为所述驱动轴车辆的第一规律；

若所述所扫描物体满足为所述驱动轴车辆的第一规律，则判断位于所述中心待检测点的第一侧的第一待检测点对应的第一曲率半径是否等于位于所述中心待检测点的第二侧的第二待检测点对应的第二曲率半径，若是，则所述所扫描物体满足为所述驱动轴车辆的第二规律；

若所述所扫描物体满足为所述驱动轴车辆的第二规律，则判断所述中心待检测点距离所述目标平面的路面距离值是否小于预设距离，若是，所述所扫描物体是否为驱动轴车辆；

其中，所述第一边界点位于所述中心待检测点的第一侧，所述第二边界点位于所述中心待检测点的第二侧；选取所述垂直平分线上的任一点作为预设参考点，则所述第一待检测点与所述预设参考点连线确定的第一直线与所述垂直平分线的第一夹角等于所述第二待检测点与所述预设参考点连线确定的第二直线与所述垂直平分线的第二夹角。

进一步地，所述预设距离为35cm。

需要说明的是，若某一扫描数据中包括一与路面距离值最小的扫描点，则该扫描数据即为目标扫描数据。本实施例提供了如何判断车辆是否是驱动轴车辆的方法，具体来说，如图3所示，目标扫描数据的中，相对距离最远的一组投影点对应的扫描点，即为图3中的扫描点A和B，分别作为第一边界点A和第二边界点B。L1为由第一边界点A和第二边界点B为端点的线段的垂直平分线，与目标扫描数据中的点相交在点C，C即为中心待检测点。

判断中心待检测点是否为目标扫描数据中连续点集内的点，且在所述连续点集中所述中心待检测点距离所述目标平面的距离最小。也就是，判断中心待检测点C是否为一个极小值点，若是，则所扫描物体满足为驱动轴车辆的第一规律。否则，所扫描物体不为驱动轴车辆。

在判断所扫描物体满足为驱动轴车辆的第一规律后，继续判断位于中心待检测点C的第一侧的第一待检测点D对应的第一曲率半径是否等于位于中心待检测点C的第二侧的第二待检测点E对应的第二曲率半径，若是，则所扫描物体满足为驱动轴车辆的第二规律，否则，该车辆不包括驱动轴。

判断位于中心待检测点C的第一侧的第一待检测点D对应的第一曲率半径是否等于位于所述中心待检测点的第二侧的第二待检测点E对应的第二曲率半径，也就是判断中心待检测点C两侧是否为对称的圆弧结构。为了使得判断结果更加准确，可以选取多组第一待检测点和第二待检测点进行曲率半径的检测，本实施例对此不做具体限制。如图3所示，第一待检测点D和第二待检测点E位于垂直平分线L的两侧，且第一待检测点D与垂直平分线L1上的任一预设参考点F确定的第一直线DF与L的第一夹角∠DFC等于第二待检测点E和预设参考点F确定的第二直线DE与L的第二夹角∠EFC。在图3中，测量位置位于XOY坐标系的OX轴上。

在判断所扫描物体满足为驱动轴车辆的第一规律后，将继续判断中心待检测点与目标平面的路面距离值是否小于预设距离，若是，则判定所扫描物体为驱动轴车辆，否则，所扫描物体不是驱动轴车辆。

本实施例提供了一种基于上述驱动轴识别的装置的方法，该方法通过目标扫描数据判定车辆是否包括驱动轴，通过中心待检测点是否为极小值点和中心待检测点两侧是否为对称的圆弧结构的判断，从而确定车辆轮胎的中间是否存在桥壳结构，通过该方法能够对车辆是够包括驱动轴进行快速准确的判断。

更进一步地，在上述实施例的基础上，还包括：

若判断所述物体为驱动轴车辆，则获取所述目标扫描数据中路面距离值最小的点组成的线段，作为车轮线段；

若位于所述垂直平分线同一侧的车轮线段是否为两条，则所述车辆的轮胎类型为双胎；

若位于所述垂直平分线同一侧的车轮线段为一条，则所述车辆的轮胎类型为单胎。

进一步地，还包括：

若位于所述垂直平分线同一侧的车轮线段为两条，判断两条车轮线段的长度和是否大于第一预设长度，若是，则判断所述车辆的轮胎类型为双胎；

若位于所述垂直平分线同一侧的车轮线段为一条，判断这一条车轮线段的长度是否大于第二预设长度，若是，则判断所述车辆的轮胎类型为单胎。

进一步地，所述第一预设长度在区间[320mm，380mm]内；所述第一预设长度为350mm。所述第二预设长度在区间[160mm，190mm]内；所述第二预设长度为175mm。

目标扫描数据中路面距离值最小的点组成的车轮线段，即为轮胎和地面接触的点组成的线段。第一预设长度为预先设定的两个轮胎的宽度值之和，第二预设长度为预先设定的单个轮胎的宽度值。

本实施例提供了一种驱动轴识别的装置，该装置通过扫描数据中距离目标平面最近的点组成的线段的条数判断车辆的轮胎类型，实现了对车辆轮胎的类型的自动化检测，提高了对车辆进行检测的效率。

具体来说，对车辆轮轴数量的检测方法的流程包括：

获取扫描式激光测距传感器采集的车辆底盘测距数据(扫描数据)；

提取检测每帧扫描数据中车辆与地面的接触信息，用于确定是否检测到轮胎区域是否为轮轴；若存在轮轴，检测轮胎个数与位置信息；

依据若确定轮胎位置信息，检测双侧轮胎的中间位置是否存在预设特征信息，用于判断是否为桥壳，判断是否为驱动轴。

其中，所述获取扫描式激光测距传感器采集的车辆底盘测距数据。

进一步地，标定路面与扫描式激光测距传感器的相对位置(目标距离)，用以检测是否存在车辆以及车辆底盘与地面的位置关系，

其中，所述提取每帧扫描数据中车辆与地面的接触信息，用于确定是否检测到轮胎检测扫描区域是否为轮轴。

进一步地，通过车道内的测距值与所述的相对高度差和地面所在平面高度进行比较，得到差值，当该差值满足预设阈值(路面距离区间)时，则扫描区域与地面存在接触。所述预设阈值取值范围为-2cm到6cm。由于轮胎为圆形，对于单向运动的轮轴，满足所述差值序列应满足两端大，中间小的变化趋势(按照时间顺序先减小后增大)，通过该差值序列的变化趋势，可以检测扫描到的截面是否为轮轴区域。

其中，所述预设特征信息，进一步包括；

具有局部极值和/或高度信息和/或曲率特性，提取双侧轮胎的中间位置及其附件与车辆行车方向垂直方向上±10cm的测距数据，求取这些测距数据相对地面高度的极小值，对这些测距数据进行二次曲线拟合并抽样求取拟合点的曲率，若存在所述的极小值且极小值点两侧测距点相对地面的高度值均要大于该极小值，即满足局部极值特征，若该极小值处的对应的高度信息满足小于高度阈值，高度阈值35cm，即满足高度信息，若各个抽样点的曲率与抽样点的曲率平均值的差值变化在±20％内，即满足曲率特性。

具体地，如图5所示，该方法包括：

S501：获取扫描式激光测距传感器采集的车辆底盘测距数据；

需要说明的是，为了能使扫描式激光测距传感器能无遮挡的扫描到车辆底部信息，优选地，扫描式激光测距传感器安装于车道路面下方，路面需开槽，以便测距激光能无遮挡传输，激光器的扫描方向竖直向上，扫描截面与车辆行进方向垂直，从获取的激光测距数据中，采用人工或自动标定方式，确定路面与激光器的相对高度差，激光测距数据中，车道内大于该高度差的数据即为路面上的车辆信息。

S502：提取每帧扫描数据中车辆与地面的接触信息，用于确定是否检测到轮胎；

通过车道内的测距值与地面所在平面高度进行比较，得到差值，当该差值满足预设阈值时，则扫描区域与地面存在接触。对于单向运动的轮胎，由于轮胎为圆形，扫描到轮胎处对应的差值小于轮胎半径，满足所述预设阈值的差值序列应满足两端大，中间小的变化趋势，通过该差值序列的变化趋势，检测扫描到的截面是否为轮轴区域。实际检测中，预设阈值(路面距离区间)一般选取-2cm到6cm，通过差值与预设阈值进行比较以判断是否与地面接触，以及通过该差值的变化趋势，检测扫描到的截面是否为轮轴区域。

S503：检测轮胎个数与位置信息；

对于双胎的情况，由于单侧的双胎之间存在间隔，轮胎与地面接触线的宽度超过宽度阈值350mm，依据激光扫描的截面信息，与地面接触区域部分会出现不连续的情况，该不连续情况不是由激光测距误差或测距失效导致的，依据该特征判定单侧的轮胎的类型，依据扫描到轮胎的测距数据检测与地面的接触线的端点位置以确定轮胎的边缘位置信息。

S504：若确定轮胎位置信息，检测双侧轮胎的中间位置是否存在预设特征信息，用来判断是否为桥壳，从而判断是否为驱动轴。

对于桥壳，为了将传动部件包含其中，其外形为球状，所述的预设特征信息，包含但不限于局部极值、高度信息、曲率特性。

由于桥壳具有球状结构且位于车轴的中间位置，对于扫描到桥壳处的单帧数据，在两侧轮轴的中心位置，存在一个局部的极小值，该极值的两侧测距值均要大于该极小值，该极小值处的对应的高度信息满足小于高度阈值，高度阈值为距离地面高度35cm，即对于桥壳，满足局部极值和/或高度信息，对于单帧扫描到桥壳的测距数据，拟合后的曲线在极值点及极值点附近为圆弧段，具有相近的曲率。

通过本实施例提供的装置和所提供的上述方法步骤之间的配合，可以有效的识别车辆的轮轴类型，包括单双胎类型和是否为驱动轴，具有结构简单，识别效率高、精度高、环境适应性好、后期维护少的优点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种驱动轴识别装置，其特征在于，包括数据处理模块和激光测距传感器，所述激光测距传感器连接所述数据处理模块；

所述激光测距传感器安装在路面下方，且距路面所在的目标平面的距离为目标距离；

所述激光测距传感器进行激光扫描时，其形成的扫描平面与所述目标平面的夹角处于第一预设角度范围，且在所述扫描平面内，所述激光测距传感器的最大扫描范围处于第二预设角度范围；

其中，所述激光测距传感器实时将扫描的扫描数据传输至所述数据处理模块，所述数据处理模块根据接收到的扫描数据对经过所述激光测距传感器的物体进行识别。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括防尘模块；

所述防尘模块设置在所述激光测距传感器的感光出光口；

所述防尘模块用于在所述激光测距传感器的出光口上方生成向上的气流；

所述防尘模块形成的向上的气流的风量大于或等于300m³/h。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光测距传感器所在的道路设置有贯通所述激光测距传感器所在位置和路面的槽，所述槽垂直于路面延伸的方向，所述槽的长度小于或等于所述激光测距传感器所在位置的路面的宽度，所述槽的宽度为2cm；

所述槽的设置，使得所述激光测距传感器发出的扫描激光通过所述槽到达路面上，对路面上经过所述槽的物体进行扫描；

所述激光测距传感器的扫描频率大于或等于25Hz；

所述目标距离位于区间[15cm，100cm]，所述第一预设角度范围为[80°，100°]，所述第二预设角度范围为[160°，180°]。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据处理模块为嵌入式平台，与所述激光测距传感器通过网线连接，用于实时处理扫描式激光测距传感器的扫描数据。

5.一种适用于权利要求1-4任一项所述的装置的方法，其特征在于，包括：

所述激光测距传感器将扫描得到的多帧扫描数据发送至所述数据处理模块，所述数据处理模块接收所述扫描数据，得到第一扫描数据集合；

从所述第一扫描数据集合中获取表征所扫描物体与所述地面存在接触的扫描数据，得到第二扫描数据集合；

根据所述第二扫描数据集合，判断所述所扫描物体与所述地面的接触过程是否符合轮胎与所述地面接触过程，若是，判定所述所扫描物体为车辆；

从所述第二扫描数据集合中获取所述所扫描物体的轮胎与所述激光测距传感器距离最近时扫描得到的目标扫描数据，根据所述目标扫描数据判断所述所扫描物体是否为驱动轴车辆。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述从所述第一扫描数据集合中获取表征所扫描物体与所述地面存在接触的扫描数据，得到第二扫描数据集合，包括：

针对所述第一扫描数据集合中的任一第一扫描数据，计算所述第一扫描数据中每一扫描点距所述目标平面的距离，得到路面距离值；

若存在路面距离值处于路面距离区间的扫描点，则所述第一扫描数据为表征所述所扫描物体与所述地面存在接触的扫描数据，将所述第一扫描数据添加至所述第二扫描数据集合中；

其中，所述路面距离区间为[-2cm，6cm]。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二扫描数据集合，判断所述所扫描物体与所述地面的接触过程是否符合轮胎与所述地面接触过程，若是，判定所述所扫描物体为车辆，包括：

从所述第二扫描数据集合的任一帧扫描数据中获取与所述目标平面的路面距离值处于所述相对距离区间的一扫描点，作为目标扫描点；

从所述第二扫描数据集合中获取连续时间内扫描得到的一组扫描数据，作为扫描数据组，根据所述扫描数据组，判断所述目标扫描点对应的路面距离值是否符合先减小后增大的规律，若是，则所述所扫描物体与所述地面的接触过程符合轮胎与所述地面接触过程，判定所述所扫描物体为车辆。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述从所述第二扫描数据集合中获取所述所扫描物体的轮胎与所述激光测距传感器距离最近时扫描得到的目标扫描数据，根据所述目标扫描数据判断所述所扫描物体是否为驱动轴车辆，包括：

从所述扫描数据组获取所述目标扫描点对应的路面距离值最小的一帧扫描数据，作为所述所扫描物体的轮胎与所述激光测距传感器距离最近时扫描得到的所述目标扫描数据；

获取所述目标扫描数据中的各扫描点在所述目标平面上的投影点，得到相对距离最远的一组投影点对应的一组扫描点，分别作为第一边界点和第二边界点；

作由所述第一边界点和所述第二边界点为端点的线段的垂直平分线，获取所述目标扫描数据中位于所述垂直平分线上的扫描点，作为中心待检测点；

判断在所述目标扫描数据中，所述中心待检测点是否为连续点集内的点，且在所述连续点集中所述中心待检测点与所述目标平面的路面距离值最小，若是，则所述所扫描物体满足为所述驱动轴车辆的第一规律；

若所述所扫描物体满足为所述驱动轴车辆的第一规律，则判断位于所述中心待检测点的第一侧的第一待检测点对应的第一曲率半径是否等于位于所述中心待检测点的第二侧的第二待检测点对应的第二曲率半径，若是，则所述所扫描物体满足为所述驱动轴车辆的第二规律；

若所述所扫描物体满足为所述驱动轴车辆的第二规律，则判断所述中心待检测点距离所述目标平面的路面距离值是否小于预设距离，若是，所述所扫描物体是否为驱动轴车辆；

其中，所述第一边界点位于所述中心待检测点的第一侧，所述第二边界点位于所述中心待检测点的第二侧；选取所述垂直平分线上的任一点作为预设参考点，则所述第一待检测点与所述预设参考点连线确定的第一直线与所述垂直平分线的第一夹角等于所述第二待检测点与所述预设参考点连线确定的第二直线与所述垂直平分线的第二夹角。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

若判断所述物体为驱动轴车辆，则获取所述目标扫描数据中路面距离值最小的点组成的线段，作为车轮线段；

若位于所述垂直平分线同一侧的车轮线段是否为两条，则所述车辆的轮胎类型为双胎；

若位于所述垂直平分线同一侧的车轮线段为一条，则所述车辆的轮胎类型为单胎。

10.根据权利要8所述的方法，其特征在于，所述预设距离为35cm。