CN110308455A - 车辆检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆检测系统和方法，系统包括激光测距装置、交换机和数据分析仪；激光测距装置通过交换机连接数据分析仪；激光测距装置包括第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪；第一激光测距仪用于扫描车辆顶端、左右两端上各扫描点与第一激光测距仪的距离，得到车辆宽度和高度；第二激光测距仪用于扫描车辆侧面上各扫描点与第二激光测距仪的距离，得到车辆轮轴数据；第三激光测距仪用于扫描到车辆车头各扫描点与第三激光测距仪的距离值；交换机将车辆宽度、高度、车辆轮轴数据和距离值发送至数据分析仪，数据分析仪对车辆宽度、高度、车辆轮轴数据和距离值进行分析处理，得到车辆信息。上述系统检测精度高。

Description

车辆检测系统和方法

技术领域

本发明涉及道路交通监控技术领域，尤其涉及一种车辆检测系统和方法。

背景技术

随着经济与科技的发展，人们生活水平不断提高，汽车已经成为生活中常用的交通工具。全国省界收费站的逐步取消，驶入高速公路的车辆将增加，各地对超限超载车辆的治理压力也会随之增加。高速公路按车型统一收费标准，车型及轮轴检测及识别的准确率，将极大的影响车辆通行及收费问题。目前通常采用安装于路面的称重传感器、车型识别器等进行车辆的车型及轮轴检测，容易受传感器本身易受漂移、倒车影响可靠性等问题的影响，从而导致检测精度较低。

发明内容

为了克服现有技术不足，本发明的目的之一在于提供一种车辆检测系统，以解决无法车辆信息检测精度不高的问题。

一种车辆检测系统，激光测距装置、交换机和数据分析仪；所述激光测距装置通过所述交换机连接所述数据分析仪；

所述激光测距装置包括第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪；所述第一激光测距仪设置于车辆检测区域的起始位置的高架顶部；所述第二激光测距仪设置于所述车辆检测区域的起始位置的高架侧面；所述第三激光测距仪设置于所述车辆检测区域的终点位置的高架顶部；

所述第一激光测距仪用于检测待检测车辆进入车辆检测区域，并分别扫描车辆顶端、左右两端上各扫描点与所述第一激光测距仪的距离，得到车辆宽度和高度；

所述第二激光测距仪用于扫描车辆侧面上各扫描点与所述第二激光测距仪的距离，得到车辆轮轴数据；

所述第三激光测距仪用于扫描到车辆车头各扫描点与所述第三激光测距仪的距离值；

所述交换机将所述车辆宽度、所述高度、所述车辆轮轴数据和所述距离值发送至数据分析仪，所述数据分析仪对所述车辆宽度、所述高度、所述车辆轮轴数据和所述距离值进行分析处理，得到车辆信息。

上述的车辆检测系统包括多个激光测距仪、交换机和数据分析仪，激光测距仪通过交换机连接数据分析仪；激光测距仪基于激光脉冲测距原理，脉冲激光束以固定角度分辨率和扫描频率在断面内高速扫描，实时获取扫描断面数据，车辆通过检测区域，其轮廓所形成的激光脉冲扫描距离的变化，构成了系统进行车辆轮廓和车型识别的数据基础，然后通过数据分析仪对数据进行分析从而得到车辆信息；避免了使用称重传感器、车型识别器等易受漂移、倒车影响可靠性的问题，检测精度高。上述系统主要用于车辆外廓尺寸检测、高速公路入口车型识别，有效的遏制ETC车型差异逃费和盗取通行卡等行为。

进一步地，所述第一激光测距仪设置于所述起始位置的高架顶部的中间位置，所述第一激光测距仪用于向下垂直扫描，扫描断面与所述待检测车辆的行驶方向相互垂直，且与水平地面相互垂直。

进一步地，所述第二激光测距仪设置于所述起始位置的高架侧面的下端；所述第二激光测距仪用于平行扫描，扫描断面与所述待检测车辆的行驶方向相互垂直，且与水平地面相互垂直。

进一步地，所述第二激光测距仪设置于所述起始位置的高架侧面距离地面50cm～100cm的位置。

进一步地，所述第三激光测距仪设置在终点位置的高架顶部的中间位置；所述第三极光测距仪用于向下垂直扫描，扫描断面与所述待检测车辆的行驶方向相互平行，且与水平地面相互垂直。

进一步地，还包括上位机；所述上位机连接所述数据分析仪；所述数据分析仪将所述车辆信息发送至所述上位机。

根据上述的一种车辆检测系统，本发明还提供了一种车辆检测方法。

一种利用所述的车辆检测系统的车辆检测方法，包括以下步骤：

当所述待检测车辆进入所述车辆检测区域时，所述第一激光测距仪分别扫描车辆顶端、左右两端上各扫描点与所述第一激光测距仪的距离，得到车辆宽度和高度；并将所述车辆宽度和高度通过所述交换机发送至所述数据分析仪；

所述第二激光测距仪扫描车辆侧面上各扫描点与所述第二激光测距仪的距离，得到车辆轮轴数据；并将所述车轮轮轴数据通过所述交换机发送至所述数据分析仪；

所述第三激光测距仪扫描到车辆车头各扫描点与所述第三激光测距仪的距离值；并将所述距离值通过所述交换机发送至所述数据分析仪；

所述数据分析仪对所述车辆宽度、所述高度、所述车辆轮轴数据和所述距离值进行分析处理，得到车辆信息。

进一步地，所述第一激光测距仪分别扫描车辆顶端、左右两端上各扫描点与所述第一激光测距仪的距离，得到车辆宽度和高度的步骤中还包括：

通过以下公式来计算车辆宽度和高度：

w＝d₁+d₂

d₁＝|r₁*cosα|

d₂＝|r₂*cosβ|

其中w表示车辆宽度，r₁表示第一激光测距仪到车辆左端扫描点的距离，r₂表示第一激光测距仪到车辆右端扫描点的距离，α表示所述第一激光测距仪到车辆左端扫描点与所述高架顶部形成的夹角；β表示所述第一激光测距仪到车辆右端扫描点与所述高架顶部形成的夹角；

h＝h₁–h₂

h₂＝r₃*sinθ

其中，h表示车辆高度，h₁表示第一激光测距仪距离地面的垂直距离，h₂表示第一激光测距仪到车辆顶端的垂直距离，r₃表示所述第一次激光测距仪到车辆顶端扫描点的距离，θ表示所述第一激光测距仪到车辆顶端扫描点与所述高架顶部形成的夹角。

进一步地，所述第二激光测距仪扫描车辆侧面上各扫描点与所述第二激光测距仪的距离，得到车辆轮轴数据的步骤中，包括：当所述待检测车辆进入所述车辆检测区域时，所述第二激光测距仪开始记录车轴，并记录车头的水平距离；当所述待检测车辆驶出所述车辆检测区域时，所述第二激光测距仪停止车轴记录。

进一步地，所述第三激光测距仪扫描到车辆车头各扫描点与所述第三激光测距仪的距离值的步骤中，还包括：

计算车辆长度；所述车辆长度通过以下公式计算：

l＝d₃-d₄

d₄＝|r₄*cosγ|

其中，d₃表示所述车辆检测区域的长度距离，d₄表示当车尾进入所述车辆检测区域的起始位置时车头距离所述终点位置的距离，r₄表示所述第三激光测距仪到车头扫描点的距离，γ表示所述第三激光测距仪到车头扫描点与所述高架顶部形成的夹角。

上述的车辆检测方法由于采用上述的车辆检测系统，如此该检测方法避免了使用称重传感器、车型识别器等易受漂移、倒车影响可靠性的问题，检测精度高。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的车辆检测系统结构图；

图2为本发明一种实施方式的激光检测仪安装结构图；

图3为本发明一种实施方式的车辆检测方法流程示意图；

图4为本发明一种实施方式的车辆检测方法流程示意图；

图5为本发明一种实施方式的车辆检测系统方法流程示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

如图1所示，一种车辆检测系统，激光测距装置10、交换机20和数据分析仪30；激光测距装置10通过交换机20连接数据分析仪30；激光测距装置20包括第一激光测距仪110、第二激光测距仪120和第三激光测距仪130；第一激光测距仪110设置于车辆检测区域的起始位置的高架顶部；第二激光测距仪120设置于车辆检测区域的起始位置的高架侧面；第三激光测距仪130设置于车辆检测区域的终点位置的高架顶部；第一激光测距仪110用于检测待检测车辆进入车辆检测区域，并分别扫描车辆顶端、左右两端上各扫描点与第一激光测距仪的距离，得到车辆宽度和高度；第二激光测距仪120用于扫描车辆侧面上各扫描点与第二激光测距仪120的距离，得到车辆轮轴数据；第三激光测距仪130用于扫描到车辆车头各扫描点与第三激光测距仪的距离值；交换机20将车辆宽度、高度、车辆轮轴数据和距离值发送至数据分析仪30，数据分析仪30对车辆宽度、高度、车辆轮轴数据和距离值进行分析处理，得到车辆信息。

具体的，如图2所示，激光测距装置20包括第一激光测距仪110、第二激光测距仪120和第三激光测距仪130，其中第一激光测距仪110通常安装在检测区域的起始位置，第一激光测距仪110通常安装在较高位置，用于对待检测车辆高度、宽度的测定；可选的，第一激光测距仪110可以安装在高架或门架上，高架或门架的高度大于车辆的高度，其中高架或门架的高度可以根据实际需要检测车辆车型(例如小汽车、大卡车)确定。

第二激光测距仪120安装在检测区域的起始位置，第二激光测距仪120通常安装在较低位置，用于检测车辆的车轴数。可选的，第一激光测距仪120可以安装在高架或门架的侧边。

第三激光测距仪130安装在检测区域的终点位置，第三激光检测仪130通常安装在较高位置，用于检测待检测车辆长度。可选的，第三激光检测仪130可以安装在终点位置的高架或门架上。

在本实施例中，连接关系均是通信连接。所采用的通信方式为网络通信，例如TCP或UDP。

上述的车辆检测系统包括多个激光测距仪、交换机和数据分析仪，激光测距仪通过交换机连接数据分析仪；激光测距仪基于激光脉冲测距原理，脉冲激光束以固定角度分辨率和扫描频率在断面内高速扫描，实时获取扫描断面数据，车辆通过检测区域，其轮廓所形成的激光脉冲扫描距离的变化，构成了系统进行车辆轮廓和车型识别的数据基础，然后通过数据分析仪对数据进行分析从而得到车辆信息；避免了使用称重传感器、车型识别器等易受漂移、倒车影响可靠性的问题，检测精度高。上述系统主要用于车辆外廓尺寸检测、高速公路入口车型识别，有效的遏制ETC车型差异逃费和盗取通行卡等行为。

进一步地，第一激光测距仪设置于起始位置的高架顶部的中间位置，第一激光测距仪用于向下垂直扫描，扫描断面与待检测车辆的行驶方向相互垂直，且与水平地面相互垂直。

具体的，第一激光测距仪通常安装在高架顶部的中间位置，用于向下垂直扫描，扫描断面与车辆行驶方式以及水平地面垂直；采用上述安装方式可以保障第一激光测距仪的激光均匀分布于车辆，对其进行均匀扫描，有效减少数据偏差，提高了检测精度。

进一步地，第二激光测距仪设置于起始位置的高架侧面的下端；第二激光测距仪用于平行扫描，扫描断面与待检测车辆的行驶方向相互垂直，且与水平地面相互垂直。

具体的，第二激光测距仪主要用于检测车辆的车轴数，为了检测的准确性，第二激光测距仪应该安装在最接近(即扫描)到车辆车轴的位置。在本实施例中，第二激光测距仪安装在车辆检测区域的起始位置的高架(或门架)的侧面，且靠近下端的位置。

在一种优选的实施方式中，第二激光测距仪设置于起始位置的高架侧面距离地面50cm～100cm的位置。

第二激光测距仪通常安装在距离地面位置约为50cm～100cm的高架侧面。由于第二激光测距仪实时测量车侧面底部与地面的距离，车轮与地面接触，第二激光测距仪扫描到车轮时与地面的距离接近于0(可以认为低于5cm的数据都是车轮的部分)，因此，选择将第二激光测距仪安装在50cm～100cm的高架侧面更加接近车辆车轮的位置，使得采集的轮轴更加准确。

进一步地，第三激光测距仪设置在终点位置的高架顶部的中间位置；第三极光测距仪用于向下垂直扫描，扫描断面与待检测车辆的行驶方向相互平行，且与水平地面相互垂直。

具体的，第三激光测距仪通常安装在高架顶部的中间位置，用于向下垂直扫描，扫描断面与车辆行驶方式以及水平地面垂直；采用上述安装方式可以保障第三激光测距仪的激光均匀分布于车辆，对其进行均匀扫描，有效减少数据偏差，提高了检测精度。

进一步地，还包括上位机；上位机连接数据分析仪；数据分析仪将车辆信息发送至上位机。

上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，屏幕上显示各种信号变化(液压，水位，温度等)。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。在本实施例中，数据分析仪可以将车辆信息发送给上位机，上位机可以对车辆信息进行存储，便于车辆驾驶人员以及有关机构后期的查询。另外，上位机也可以对数据分析仪进行控制，例如发送指令等至数据分析仪。

实施例2

根据实施例1中的车辆检测系统，本发明实施例中还提供了一种车辆检测方法。如图3所示，一种利用的车辆检测系统的车辆检测方法，包括以下步骤：

步骤S110，当待检测车辆进入车辆检测区域时，第一激光测距仪分别扫描车辆顶端、左右两端上各扫描点与第一激光测距仪的距离，得到车辆宽度和高度；并将车辆宽度和高度通过交换机发送至数据分析仪；

步骤S120，第二激光测距仪扫描车辆侧面上各扫描点与第二激光测距仪的距离，得到车辆轮轴数据；并将车轮轮轴数据通过交换机发送至数据分析仪；

步骤S130，第三激光测距仪扫描到车辆车头各扫描点与第三激光测距仪的距离值；并将距离值通过交换机发送至数据分析仪；

步骤S140，数据分析仪对车辆宽度、高度、车辆轮轴数据和距离值进行分析处理，得到车辆信息。

具体的，当待检测车辆驶入车辆检测区域时，第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪开始对待检测车辆进行数据测量。首先，第一激光测距仪实时采集，当其检测到车辆(即车头)进入车辆检测区域时，第一激光测距仪持续扫描车辆顶端、左右两端上各扫描点与第一激光测距仪的距离，从而得到车辆宽度和高度数据。第二激光测距仪实时采集车轴数量。第三激光测距仪实时采集车头与自身的水平距离。然后第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪分别将自己采集的数据通过交换机传输至数据分析仪，数据分析仪对这些数据进行处理分析，得到车辆信息。其中，车辆信息包括车辆长度、车辆宽度、车辆高度、轴数、车型以及检测时间等。

在其中一个实施例中，第一激光测距仪分别扫描车辆顶端、左右两端上各扫描点与第一激光测距仪的距离，得到车辆宽度和高度的步骤中还包括：

通过以下公式来计算车辆宽度和高度：

w＝d₁+d₂

d₁＝|r₁*cosα|

d₂＝|r₂*cosβ|

其中w表示车辆宽度，r₁表示第一激光测距仪到车辆左端扫描点的距离，r₂表示第一激光测距仪到车辆右端扫描点的距离，α表示第一激光测距仪到车辆左端扫描点与高架顶部形成的夹角；β表示第一激光测距仪到车辆右端扫描点与高架顶部形成的夹角；

h＝h₁–h₂

h₂＝r₃*sinθ

其中，h表示车辆高度，h₁表示第一激光测距仪距离地面的垂直距离，h₂表示第一激光测距仪到车辆顶端的垂直距离，r₃表示第一次激光测距仪到车辆顶端扫描点的距离，θ表示第一激光测距仪到车辆顶端扫描点与高架顶部形成的夹角。

具体的，如图4所示，车辆宽度w＝d₁+d₂，d1＝|r₁*cosα|，d₂＝|r₂*cosβ|。车辆高度h＝h₁–h₂，h₂＝r₃*sinθ。另外，第一次激光测距仪每一次激光扫描数据能测得一个车宽，但取车身的后2/3中最大的车宽作为最终车宽。并且每一次激光扫描数据可以求得一个车高(此次扫描中最大的高度),假设车辆总共被扫描了n次，则我们取n次测量中最大的车高作为最终车高。

在其中一个实施例中，第二激光测距仪扫描车辆侧面上各扫描点与第二激光测距仪的距离，得到车辆轮轴数据的步骤中，包括：当待检测车辆进入车辆检测区域时，第二激光测距仪开始记录车轴，并记录车头的水平距离；当待检测车辆驶出车辆检测区域时，第二激光测距仪停止车轴记录。

具体的，在对车轴进行计算时，第二激光测距仪采集的数据主要是激光沿垂直地面90°侧向扫描断面上各扫描点与激光测距仪的距离值。车辆驶入检测区域时，第二激光测距仪实时测量车侧面底部与地面的距离，因为车轮与地面接触，第二激光测距仪扫描到车轮时与地面的距离接近于0(可以认为低于5cm的数据都是车轮的部分)，当检测到一个车轮时，获取此时第三激光测距仪测量的与车头的水平距离，每个车轮绑定一个水平距离范围段(因为车轮有一定的宽度)，防止车辆来回倒车造成车轴重复统计。当第一激光测距仪110检测到车辆离开门架时，结束车轴统计，此时统计到的最大的车轴数量即为车轴数。

进一步地，第三激光测距仪扫描到车辆车头各扫描点与第三激光测距仪的距离值的步骤中，还包括：

计算车辆长度；车辆长度通过以下公式计算：

l＝d₃-d₄

d₄＝|r₄*cosγ|

其中，d₃表示车辆检测区域的长度距离，d₄表示当车尾进入车辆检测区域的起始位置时车头距离终点位置的距离，r₄表示第三激光测距仪到车头扫描点的距离，γ表示第三激光测距仪到车头扫描点与高架顶部形成的夹角。

具体的，如图5所示，车辆长度l＝d₃-d₄，d₄＝|r₄*cosγ|。d₄表示当车尾进入车辆检测区域的起始位置时车头距离终点位置的距离，r₄表示第三激光测距仪到车头扫描点的距离，γ表示第三激光测距仪到车头扫描点与高架顶部形成的夹角。

上述的车辆检测方法由于采用上述的车辆检测系统，如此该检测方法避免了使用称重传感器、车型识别器等易受漂移、倒车影响可靠性的问题，检测精度高。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种车辆检测系统，其特征在于，激光测距装置、交换机和数据分析仪；所述激光测距装置通过所述交换机连接所述数据分析仪；

所述激光测距装置包括第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪；所述第一激光测距仪设置于车辆检测区域的起始位置的高架顶部；所述第二激光测距仪设置于所述车辆检测区域的起始位置的高架侧面；所述第三激光测距仪设置于所述车辆检测区域的终点位置的高架顶部；

所述第一激光测距仪用于检测待检测车辆进入车辆检测区域，并分别扫描车辆顶端、左右两端上各扫描点与所述第一激光测距仪的距离，得到车辆宽度和高度；

所述第二激光测距仪用于扫描车辆侧面上各扫描点与所述第二激光测距仪的距离，得到车辆轮轴数据；

所述第三激光测距仪用于扫描到车辆车头各扫描点与所述第三激光测距仪的距离值；

所述交换机将所述车辆宽度、所述高度、所述车辆轮轴数据和所述距离值发送至数据分析仪，所述数据分析仪对所述车辆宽度、所述高度、所述车辆轮轴数据和所述距离值进行分析处理，得到车辆信息。

2.如权利要求1所述的车辆检测系统，其特征在于，所述第一激光测距仪设置于所述起始位置的高架顶部的中间位置，所述第一激光测距仪用于向下垂直扫描，扫描断面与所述待检测车辆的行驶方向相互垂直，且与水平地面相互垂直。

3.如权利要求2所述的车辆检测系统，其特征在于，所述第二激光测距仪设置于所述起始位置的高架侧面的下端；所述第二激光测距仪用于平行扫描，扫描断面与所述待检测车辆的行驶方向相互垂直，且与水平地面相互垂直。

4.如权利要求3所述的车辆检测系统，其特征在于，所述第二激光测距仪设置于所述起始位置的高架侧面距离地面50cm～100cm的位置。

5.如权利要求1-3任一项所述的车辆检测系统，其特征在于，所述第三激光测距仪设置在终点位置的高架顶部的中间位置；所述第三极光测距仪用于向下垂直扫描，扫描断面与所述待检测车辆的行驶方向相互平行，且与水平地面相互垂直。

6.如权利要求4或5所述的车辆检测系统，其特征在于，还包括上位机；所述上位机连接所述数据分析仪；所述数据分析仪将所述车辆信息发送至所述上位机。

7.一种利用权利要求1～6任一项所述的车辆检测系统的车辆检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

当所述待检测车辆进入所述车辆检测区域时，所述第一激光测距仪分别扫描车辆顶端、左右两端上各扫描点与所述第一激光测距仪的距离，得到车辆宽度和高度；并将所述车辆宽度和高度通过所述交换机发送至所述数据分析仪；

所述第二激光测距仪扫描车辆侧面上各扫描点与所述第二激光测距仪的距离，得到车辆轮轴数据；并将所述车轮轮轴数据通过所述交换机发送至所述数据分析仪；

所述第三激光测距仪扫描到车辆车头各扫描点与所述第三激光测距仪的距离值；并将所述距离值通过所述交换机发送至所述数据分析仪；

所述数据分析仪对所述车辆宽度、所述高度、所述车辆轮轴数据和所述距离值进行分析处理，得到车辆信息。

8.如权利要求7所述的车辆检测方法，其特征在于，所述第一激光测距仪分别扫描车辆顶端、左右两端上各扫描点与所述第一激光测距仪的距离，得到车辆宽度和高度的步骤中还包括：

通过以下公式来计算车辆宽度和高度：

w＝d₁+d₂

d₁＝|r₁*cosα|

d₂＝|r₂*cosβ|

其中w表示车辆宽度，r₁表示第一激光测距仪到车辆左端扫描点的距离，r₂表示第一激光测距仪到车辆右端扫描点的距离，α表示所述第一激光测距仪到车辆左端扫描点与所述高架顶部形成的夹角；β表示所述第一激光测距仪到车辆右端扫描点与所述高架顶部形成的夹角；

h＝h₁–h₂

h₂＝r₃*sinθ

其中，h表示车辆高度，h₁表示第一激光测距仪距离地面的垂直距离，h₂表示第一激光测距仪到车辆顶端的垂直距离，r₃表示所述第一次激光测距仪到车辆顶端扫描点的距离，θ表示所述第一激光测距仪到车辆顶端扫描点与所述高架顶部形成的夹角。

9.如权利要求8所述的车辆检测方法，其特征在于，所述第二激光测距仪扫描车辆侧面上各扫描点与所述第二激光测距仪的距离，得到车辆轮轴数据的步骤中，包括：

当所述待检测车辆进入所述车辆检测区域时，所述第二激光测距仪开始记录车轴，并记录车头的水平距离；

当所述待检测车辆驶出所述车辆检测区域时，所述第二激光测距仪停止车轴记录。

10.如权利要求7所述的车辆检测方法，其特征在于，所述第三激光测距仪扫描到车辆车头各扫描点与所述第三激光测距仪的距离值的步骤中，还包括：

计算车辆长度；所述车辆长度通过以下公式计算：

l＝d₃-d₄

d₄＝|r₄*cosγ|

其中，d₃表示所述车辆检测区域的长度距离，d₄表示当车尾进入所述车辆检测区域的起始位置时车头距离所述终点位置的距离，r₄表示所述第三激光测距仪到车头扫描点的距离，γ表示所述第三激光测距仪到车头扫描点与所述高架顶部形成的夹角。