CN110763142B - 一种慢速运动车辆外廓尺寸测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种慢速运动车辆外廓尺寸测量方法，属于测量设备技术领域。采用的测量系统包括前龙门架、后龙门架、左激光雷达、右激光雷达、后激光雷达和处理器。测量方法包括的步骤有：判断车辆是否进入待测区域、车辆进入角度的修正计算、车辆宽度的计算、车辆高度的计算和车辆长度的计算。本发明通过对现有的激光雷达测试车辆尺寸的方式进行角度修正，使得测试结果更加准确，以满足智能停车库对车辆尺寸的严格筛选要求。

Description

一种慢速运动车辆外廓尺寸测量方法

【技术领域】

本发明涉及测量设备技术领域，具体涉及一种慢速运动车辆外廓尺寸测量方法。

【背景技术】

目前，多种形式的智能立体车库已被广泛应用，但是在使用过程中如果车辆尺寸超过智能立体车库的适停尺寸，车辆就需要做出库处理，通常需要车主倒车出库。如果此时在车库门口存在排队的车辆，就会造成较大的不便，即使没有车辆排队，停车、测量、判断不符合、倒车出库本身也非常耗费时间，非常影响车主的停车体验，严重的情况下，部分适停尺寸较小的立体车库很容易造成死库(即不使用)的现象。如果能在停车场的进口处即对车辆的外廓尺寸进行测量，尺寸未超限的可以进入停车库，而尺寸超限的车辆设置分流通道将其引离车库，则可以解决该问题。

现有的雷达测量汽车尺寸的技术可以实现运动车辆外廓尺寸的测量，授权公告号为CN104655249B的中国发明专利了“一种公路车辆尺寸与重量自动测量系统及方法”，该系统使用前后龙门架的方式测量车辆的尺寸信息，其中在前龙门架上使用两个二维激光雷达组合测量单个车道上的车辆的宽高信息，能够有效的避免因车辆变形带来的测量难题；在后龙门架上使用单个激光雷达间接测量单个车道上车辆的长度信息。利用前龙门架上的激光雷达分离车辆为轴式称重衡提供单个车辆的起止信息。该系统具有测量速度快、精度高等优点，并且不影响车辆的正常行驶。

公开号为CN204535671U的中国实用新型专利公开了车辆外廓尺寸测量装置，通过在测试场地固定设置龙门架，激光雷达Ⅰ、II分别安装在龙门架的上部，并分别与配电箱内的电路板相连，所述激光雷达Ⅰ测量车辆的宽度和高度，激光雷达II测量车辆的长度；光电传感器Ⅰ、闸机、车辆外廓测量提示液晶屏分别与配电箱相连，且固定设置在龙门架的一侧；在龙门架的另一侧，依序设置号牌识别仪、光电传感器Ⅰ、II、外观查验液晶屏、全景摄像头Ⅰ、II，所述号牌识别仪与车辆外廓测量提示液晶屏相连，所述全景摄像头Ⅰ、II分别与外观查验液晶屏相连。

上述技术应用均能实现车辆尺寸的测量，但上述技术都默认车辆处于直行驶入测试区，在智能停车库入口测量车辆尺寸时，车速相对较慢，此时，由于路况的原因，车辆很可能与测试区存在一定的角度，这就使得测试结果存在偏差，测试值比实际值可能偏大，智能停车库的车位尺寸限制较严，会造成可以停入的车辆被拒收的情况。因此，有必要对现有的测量方式进行修正。

【发明内容】

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种运动车辆外廓尺寸测量系统，通过对现有的激光雷达测试车辆尺寸的方式进行角度修正，使得测试结果更加准确，以满足智能停车库对车辆尺寸的严格筛选要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种慢速运动车辆外廓尺寸测量方法，采用以下测量系统进行测试：

包括前龙门架、后龙门架、左激光雷达、右激光雷达、后激光雷达和处理器；所述前龙门架和后龙门架相互平行地设置在路面上；所述前龙门架上安装左激光雷达和右激光雷达，左激光雷达、右激光雷达位于道路的两侧，用于获取车辆两侧的临界位置信息以测得车辆的宽度和高度；后龙门架上安装后激光雷达，后激光雷达与左激光雷达、右激光雷达的距离相等，且后激光雷达用于测量车辆距离后龙门架的距离；所述处理器设置在前龙门架或后龙门架上，且处理器与左激光雷达、右激光雷达、后激光雷达分别通过电路连接；

采用上述测量系统的测量方法为：

(1)判断车辆是否进入待测区域：左激光雷达、右激光雷达和后激光雷达快速扫描，得到一系列的被测物外廓信息，通过坐标变换将被测物的轮廓信息转换到既定坐标系中的坐标点，数据经电路传至处理器，检测区域中，被测物位于左、右激光雷达扫描平面处的跨度记为D_i，D_i＝B_i-A_i，其中，B_i为ti时刻横坐标的最大值，A_i为ti时刻横坐标的最小值，当D_i大于阈值D₀，即D_i＞D₀时，则判断车辆进入检测区域；

(2)车辆进入角度的修正计算：

各激光雷达持续扫描，信息经电路传至处理器，处理得到一系列后激光雷达与车辆之间的距离值Ci，数据经电路传至处理器，在ti时刻，当C_i大于阈值C₀，即C_i＞C₀时，处理器开始计算车辆宽度及角度修正；各个雷达均旋转n1圈，n1为经验值，此时车辆移动距离可忽略不计，得到一系列A、B、L值，取平均值，得到A₁、B₁、C₁；

间距时间Δt，期间各个雷达旋转n2圈，处理得到一系列A、B、L值，取平均值，得到A₂、B₂、C₂；在该Δt时间段内，车辆瞬时移动的距离为S₁＝C₂-C₁；

设车辆左右两侧与道路的夹角分别为a₁和b₁，则：

a₁＝arctan[S₁/(A₂-A₁)]

b₁＝arctan[S₁/(B₂-B₁)]

去除异常值及进行曲线拟合，得到此时刻车辆与道路的实际夹角θ₁；

(3)车辆宽度的计算：

修正后的车辆宽度为W₁＝cosθ₁*(B₁-A₁)；

迭代计算各个时刻的车辆宽度值，得到宽度的近似准确值W；

(4)车辆高度的计算：

当车辆离开检测区域时，激光雷达和处理器已记录了检测开始时刻到结束时刻这一时间段中的所有左、右激光雷达传来的车辆外廓信息，通过坐标变换将被测物的轮廓信息转换到既定坐标系中的坐标点，经处理找出这些坐标点中，纵坐标的最小值Y_min，则车辆的高度为：H＝H₀-Y_min；其中，H₀为左、右激光雷达距离地面的高度值；

(5)车辆长度的计算：

当车辆刚好驶出前龙门架时，即D_i＝0时，后龙门架上的激光雷达测得一个距离最小值C_min，即此时车辆最近点距离后龙门架的距离，由于前龙门架与后龙门架之间的距离是已知的，即在安装时就固定了，为L₀；由公式L＝(L₀-C_min)*sinθ₁；经过不同θ₁反复地迭代计算和修正，即得到长度的近似准确值。

优选地，所述判断车辆是否进入待测区域的方法中，还包括设定一个Y轴方向阈值，记为Y₀并过滤坐标点，将满足Y_i＜Y₀的点去除；当Y_i≥Y₀时才进行D_i的计算和比较。

优选地，所述处理器为具有信号、数据处理与传输能力的控制器、单片机或PC机。

优选地，所述左激光雷达、右激光雷达、后激光雷达的安装高度为3000-5000mm，激光雷达的扫描频率为60Hz。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过对现有的激光雷达测试车辆尺寸的方式从行驶角度方面进行修正，使得测试结果更加准确，以满足智能停车库对车辆尺寸的严格筛选要求。

2、本发明在测试前对宽度小于D₀且高度小于Y₀的数据进行过滤，减少处理器的处理负担和存储负担，保证系统的运算速度。

【附图说明】

图1为本发明所用车辆外廓尺寸测量系统的结构示意图；

图2为车辆在测试区域内的动态图；

图3为本发明的虚拟计算模型；

图4本发明的测试流程图。

其中，1-前龙门架，2-右激光雷达，3-左激光雷达，4-后激光雷达，5-处理器，6-后龙门架。

【具体实施方式】

为了更清楚地表达本发明，以下通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

本发明的方法适用于智能停车库入口的车辆尺寸测量，此时车速相对较慢，由于路况的原因，车辆很可能与测试区存在一定的角度。现有的测试方法默认是直行驶入，如果采用现有的测试方法，测试结果会存在偏差。采用本发明的方法，不管车辆是直行驶入还是以一定角度驶入测试区，都能得到准确测试。

本发明的采用以下测量系统进行测试：

参见图1，该测量系统包括前龙门架1、后龙门架6、左激光雷达3、右激光雷达2、后激光雷达4和处理器5；前龙门架1和后龙门架6相互平行地设置在路面上；前龙门架1上安装左激光雷达3和右激光雷达2，左激光雷达3、右激光雷达2位于道路的两侧，用于获取车辆两侧的临界位置信息以测得车辆的宽度和高度，安装时，左激光雷达3、右激光雷达2的扫描平面向下垂直于路面；后龙门架6上安装后激光雷达4，安装时，后激光雷达4朝向车辆的驶入方向，后激光雷达4与左激光雷达3、右激光雷达2的距离相等，后激光雷达4用于测量车辆距离后龙门架6的距离；所述左激光雷达3、右激光雷达2、后激光雷达4的安装高度为3000-5000mm，激光雷达的扫描频率为60Hz。

处理器5设置在前龙门架1或后龙门架6上，且处理器5与左激光雷达3、右激光雷达2、后激光雷达4分别通过信号放大器和A/D转换器与处理器5连接；所述处理器5为具有信号、数据处理与传输能力的控制器、单片机或PC机。左激光雷达3、右激光雷达2、后激光雷达4将测量得到的一系列的被测物外廓信息，通过坐标变换将被测物的轮廓信息转换到既定坐标系中的坐标点，然后将数据通过信号放大器和A/D转换器处理后传送给处理器5进行计算。

采用上述测量系统的测量方法如下，测试流程图见图4：

(1)判断车辆是否进入待测区域：参见图2(a)-图2(b)，左激光雷达3、右激光雷达2和后激光雷达4快速扫描，得到一系列的被测物外廓信息，通过坐标变换将被测物的轮廓信息转换到既定坐标系中的坐标点，数据经电路传至处理器5，检测区域中，被测物位于左、右激光雷达2扫描平面处的跨度记为D_i，D_i＝B_i-A_i，其中，B_i为ti时刻横坐标的最大值，A_i为ti时刻横坐标的最小值；设定一个Y轴方向阈值，记为Y₀并过滤坐标点，将满足Y_i＜Y₀的点去除；当Y_i≥Y₀时，进行D_i的计算和比较，当D_i大于阈值D₀，即D_i＞D₀时，则判断车辆进入检测区域；D₀为系统设定值，根据车辆的尺寸特点，此处可以将D₀设为1.5米。

(2)车辆进入角度的修正计算：

参见图2(b)-图2(c)，各激光雷达持续扫描，信息经电路传至处理器5，得到一系列后激光雷达4与车辆之间的距离值Ci，数据经电路传至处理器5，在ti时刻，当C_i大于阈值C₀，即C_i＞C₀时，处理器5开始计算车辆宽度及角度修正；C₀为系统设定值，根据前后龙门架6之间距离的不同而定，如前后龙门架6之间距离为6米，可以将C₀设为5.5米。通过该设定，可以过滤掉一部分数据。另外，为了过滤掉更多无效数据，还可以设定一个Y轴方向阈值，记为Y₀并过滤坐标点，将满足Y_i＜Y₀的点去除以节约雷达和自动控制元件的数据存储空间；当Y_i≥Y₀时才进行下一步D_i的计算和比较。Y₀为系统设定值，根据车身高度的特点，可以取值为1.0米或1.2米。

ti时刻后，各个雷达均旋转n1圈，n1为经验值，可以根据精度需要进行设定，此时车辆移动距离可忽略不计，得到一系列A、B、L值，取平均值，得到A₁、B₁、C₁；

间距时间Δt，期间各个雷达旋转n2圈，n2为经验值，可以根据精度需要进行设定，处理得到一系列A、B、L值，取平均值，得到A₂、B₂、C₂；在该Δt时间段内，车辆瞬时移动的距离为S₁＝C₂-C₁；将车辆虚拟化为一个长方形，将Δt时间段内车辆的位置变化虚拟为计算模型，见图3；

设车辆左右两侧与道路宽度方向的夹角分别为a₁和b₁，则：

a₁＝arctan[S₁/(A₂-A₁)]

b₁＝arctan[S₁/(B₂-B₁)]

去除异常值及进行曲线拟合，得到此时刻车辆与道路的实际夹角θ₁；

(3)车辆宽度的计算：

修正后的车辆宽度为W₁＝cosθ₁*(B₁-A₁)；

迭代计算各个时刻的车辆宽度值，得到宽度的近似准确值W；

(4)车辆高度的计算：

当车辆离开检测区域时，激光雷达和处理器5已记录了检测开始时刻到结束时刻这一时间段中的所有左、右激光雷达2传来的车辆外廓信息，通过坐标变换将被测物的轮廓信息转换到既定坐标系中的坐标点，经处理找出这些坐标点中，纵坐标的最小值Y_min，则车辆的高度为：H＝H₀-Y_min；其中，H₀为左、右激光雷达2距离地面的高度值；

(5)车辆长度的计算：

参见图2(d)，当车辆刚好驶出前龙门架1时，即D_i＝0时，后龙门架6上的激光雷达测得一个距离最小值C_min，即此时车辆最近点距离后龙门架6的距离，由于前龙门架1与后龙门架6之间的距离是已知的，即在安装时就固定了，为L₀；由公式L＝(L₀-C_min)*sinθ₁；经过不同θ₁反复地迭代计算和修正，即得到长度的近似准确值。

智能停车库的车位的限制尺寸一般为长5米，宽1.9米，高1.5米。一辆长度为4.658米，宽1.8米，高1.416米的本田思域轿车，如果与道路宽度方向的夹角70°驶入，按照现有技术，测试的宽度值为1.92米，长度为4.957米，按该计算方式得出的结果，则该辆车不适合停放在该智能车库。采用本发明的计算方式，计算得到的长为4.669米，宽1.815米，高1.415米，证明本发明通过角度修正使测试结果更准确。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (4)

1.一种慢速运动车辆外廓尺寸测量方法，其特征在于，采用以下测量系统进行测试：

包括前龙门架、后龙门架、左激光雷达、右激光雷达、后激光雷达和处理器；所述前龙门架和后龙门架相互平行地设置在路面上；所述前龙门架上安装左激光雷达和右激光雷达，左激光雷达、右激光雷达位于道路的两侧，用于获取车辆两侧的临界位置信息以测得车辆的宽度和高度；后龙门架上安装后激光雷达，后激光雷达与左激光雷达、右激光雷达的距离相等，且后激光雷达用于测量车辆距离后龙门架的距离；所述处理器设置在前龙门架或后龙门架上，且处理器与左激光雷达、右激光雷达、后激光雷达分别通过电路连接；

采用上述测量系统的测量方法为：

(1)判断车辆是否进入待测区域：左激光雷达、右激光雷达和后激光雷达快速扫描，得到一系列的被测物外廓信息，通过坐标变换将被测物的轮廓信息转换到既定坐标系中的坐标点，数据经电路传至处理器，检测区域中，被测物位于左、右激光雷达扫描平面处的跨度记为D_i，D_i＝B_i-A_i，其中，B_i为ti时刻横坐标的最大值，A_i为ti时刻横坐标的最小值，当D_i大于阈值D₀，即D_i＞D₀时，则判断车辆进入检测区域；

(2)车辆进入角度的修正计算：

各激光雷达持续扫描，处理得到一系列后激光雷达与车辆之间的距离值Ci，数据经电路传至处理器，在ti时刻，当C_i大于阈值C₀，即C_i＞C₀时，处理器开始计算车辆宽度及角度修正；各个雷达均旋转n1圈，n1为经验值，此时车辆移动距离可忽略不计，得到一系列A、B、L值，取平均值，得到A₁、B₁、C₁；

间距时间Δt，期间各个雷达旋转n2圈，处理得到一系列A、B、L值，取平均值，得到A₂、B₂、C₂；在该Δt时间段内，车辆瞬时移动的距离为S₁＝C₂-C₁；

设车辆左右两侧与道路的夹角分别为a₁和b₁，则：

a₁＝arctan[S₁/(A₂-A₁)]

b₁＝arctan[S₁/(B₂-B₁)]

去除异常值及进行曲线拟合，得到此时刻车辆与道路的实际夹角θ₁；

(3)车辆宽度的计算：

修正后的车辆宽度为W₁＝cosθ₁*(B₁-A₁)；

迭代计算各个时刻的车辆宽度值，得到宽度的近似准确值W；

(4)车辆高度的计算：

当车辆离开检测区域时，激光雷达和处理器已记录了检测开始时刻到结束时刻这一时间段中的所有左、右激光雷达传来的车辆外廓信息，通过坐标变换将被测物的轮廓信息转换到既定坐标系中的坐标点，经处理找出这些坐标点中，纵坐标的最小值Y_min，则车辆的高度为：H＝H₀-Y_min；其中，H₀为左、右激光雷达距离地面的高度值；

(5)车辆长度的计算：

当车辆刚好驶出前龙门架时，即D_i＝0时，后龙门架上的激光雷达测得一个距离最小值C_min，即此时车辆最近点距离后龙门架的距离，由于前龙门架与后龙门架之间的距离是已知的，即在安装时就固定了，为L₀；由公式L＝(L₀-C_min)*sinθ₁；经过不同θ₁反复地迭代计算和修正，即得到长度的近似准确值。

2.根据权利要求1所述的一种慢速运动车辆外廓尺寸测量方法，其特征在于：所述判断车辆是否进入待测区域的方法中，还包括设定一个Y轴方向阈值，记为Y₀并过滤坐标点，将满足Y_i＜Y₀的点去除；当Y_i≥Y₀时才进行D_i的计算和比较。

3.根据权利要求1所述的慢速运动车辆外廓尺寸测量方法，其特征在于：所述处理器为具有信号、数据处理与传输能力的控制器、单片机或PC机。

4.根据权利要求1所述的慢速运动车辆外廓尺寸测量方法，其特征在于：所述左激光雷达、右激光雷达、后激光雷达的安装高度为3000-5000mm，激光雷达的扫描频率为40-60Hz。

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