CN112462086A - 一种测速方法、装置及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种测速方法、装置及可读存储介质。该方法包括：至少两个扫描装置平行于运动对象的运动方向分别进行扫描，且至少有两个扫描装置的扫描方向不同；扫描装置获取运动对象在至少两个扫描方向上的扫描长度和扫描时长；利用预设公式将扫描长度和扫描时长换算成运动对象的运动速度。通过上述方式，本申请能够实现快速、实时获取运动对象的运动速度，且测速精度高。

Description

一种测速方法、装置及可读存储介质

技术领域

本申请涉及扫描测速技术领域，特别是涉及一种测速方法、装置及可读存储介质。

背景技术

随着经济和技术的快速发展，物体运动速度越来越快，人们对速度测量的效率、精度也有了更高的要求。尤其是在交通领域，交通工具的日趋丰富和交通速率的提升对测速领域提出了新的挑战。如何快速、准确获取运动对象的运动速度成为一个重要命题。

本申请的发明人经过长期研究发现，目前测速方法存在处理复杂、效率低及精度不高等问题。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种测速方法及扫描装置，能够快速、实时、准确获取运动对象的运动速度。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种测速方法，该方法包括：至少两个扫描装置平行于运动对象的运动方向分别进行扫描，且至少有两个扫描装置的扫描方向不同；扫描装置获取运动对象在至少两个扫描方向上的扫描长度和扫描时长；利用预设公式将扫描长度和扫描时长换算成运动对象的运动速度。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种测速装置，该测速装置包括：处理器、存储器，处理器耦合存储器，处理器在工作时执行指令以实现上述任一项所述的方法。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种测速装置，该测速装置包括至少两个扫描装置，用于平行于运动对象的运动方向分别进行扫描，且至少有两个扫描装置的扫描方向不同；获取装置，用于扫描装置获取运动对象在至少两个扫描方向上的扫描长度和扫描时长；换算装置，用于利用预设公式将扫描长度和扫描时长换算成运动对象的运动速度。

为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种可读存储介质，该可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的方法。

本申请的有益效果是：本申请通过设置至少两个扫描装置，这些扫描装置平行于运动对象的运动方向进行扫描且至少有两个扫描装置的扫描方向不同，进而可以获取运动对象在至少两个扫描方向上的扫描长度和扫描时长，然后利用获取的扫描长度和扫描时长换算出待测运动对象的实际运动速度。因此，区别于现有技术的情况，本申请通过公式计算的方式直接获取运动对象的运动速度，无需额外的辅助传感器，避免因使用多传感器而产生的数据融合、处理复杂等问题，实现即时、准确获知运动对象的运动速度。此外，本申请对扫描装置的设置方式要求较低，更便于实际操作。

附图说明

图1是本申请测速方法一实施例的流程示意图；

图2是本申请扫描方式一实施例的场景示意图；

图3是本申请计算扫描长度S一实施例的场景示意图；

图4是本申请计算运动对象的运动速度一实施例的场景示意图；

图5是本申请测速装置一实施例的结构示意框图；

图6是本申请测速装置又一实施例的结构示意框图；

图7是本申请可读存储介质一实施例的结构示意框图；

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中的扫描装置30是利用光束对周围物体进行感知的设备，如雷达，相机等。该扫描装置30可以实现以点云数据的形式反映周围物体的位置及形貌，具有测量分辨率高、速度快等特点。

以激光雷达为例，激光雷达是一种用于精确侦测三维位置信息的传感器。激光雷达的工作原理是向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较。作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态甚至形状等参数，从而对目标进行探测、跟踪和识别。相较于传统雷达，激光雷达具有高分辨率、高抗干扰能力、信息量丰富、不受光线影响等优点。

本申请可以运用于交通工具测速，如汽车、火车、轮船等，也可运用至其它任何需要测量物体运动速度的场景。

请参阅图1，图1是本申请测速方法一实施例的流程示意图，具体包括如下步骤：

S11：至少两个扫描装置平行于运动对象的运动方向分别进行扫描，且至少有两个扫描装置的扫描方向不同。

在本实施例中，扫描装置30可以提供多种测速场景供用户选择，不同的测速场景可以对应不同的扫描装置30，扫描装置30的设置方式也可以随测速场景变化而变化，以保证满足不同场景下的测速需求。例如，当需要对某一正在公路上行驶的车辆进行测速时，扫描装置30可以选择雷达设备，扫描装置30使用龙门架的方式安装于车辆行驶路径的正上方，并呈并排、并列或错落的方式安装在同一个龙门架上，以节约安装成本。

具体地，扫描装置30检测到待测运动对象出现后，自动开始对待测运动对象进行扫描，扫描方向与待测运动对象的运动方向相互平行。并且这些扫描装置30至少存在两个不同的扫描方向，因为待测运动对象始终处于运动状态，所以不同的扫描方向所测得的数据可能会存在不同，这些不同的数据有助于后续对待测运动对象的运动速度进行计算。

具体地，对于扫描装置30的设置方式，可以通过步骤S111实现：

S111：至少两个扫描装置位于运动对象同侧，同时设置于运动对象的运动路径的上方、侧方或下方。

在本实施例中，扫描装置30设置于待测运动对象的同侧，可以同时设置于待测运动对象的运动路径的上方、侧方或下方。因为本申请要求扫描装置30平行于待测运动对象的运动方向进行扫描，所以将其设置于待测运动对象的运动路径的上方、侧方或下方将更便于扫描装置30执行扫描操作。并且将这些扫描装置30设置于待测运动对象的同侧，可以降低扫描装置30的设置成本。

具体地，至少两个扫描装置设置于运动对象的运动路径的上方，且沿垂直于运动对象的运动路径的方向排列，以使运动对象在途经扫描装置时，至少两个扫描装置与运动对象之间的最近距离相同。

在本实施例中，为便于多个扫描装置30的设置和扫描，扫描装置30均位于待测运动对象的运动路径的上方，并且沿垂直于待测运动对象的运动路径的方向并排、并列或错落设置，以使得扫描装置30与待测运动对象之间的最近距离相同。

对于确定扫描方向的方式，可以通过步骤S112实现：

S112：至少两个扫描装置中的一部分平行于运动对象的运动方向逆向扫描，另外一部分扫描装置平行于运动对象的运动方向顺向扫描。

在本实施例中，扫描装置30在确定扫描方向时，可以设定其中一部分扫描装置30沿待测运动对象的运动方向进行逆向扫描，并设定另一部分扫描装置30沿待测运动对象的运动方向进行顺向扫描。因为待测运动对象始终处于运动状态，所以沿待测运动对象的运动方向进行逆向扫描和顺向扫描的扫描装置30所获取的数据会有所差异。

具体地，在本申请的一个应用场景中，设置有扫描装置一301和扫描装置二302，如图2所示，待测运动对象正处于由左向右运动的状态，那么为获得待测运动对象的运动速度，就需要扫描装置一301从右到左对待测运动对象进行扫描，扫描装置二302从左到右对待测运动对象进行扫描。

基于上述内容，在确定扫描装置30的设置方式和扫描方向之后，需要进一步通过扫描装置30获取扫描长度S和扫描时长，具体如下：

S12：扫描装置获取运动对象在至少两个扫描方向上的扫描长度和扫描时长。

在本实施例中，扫描方向不同的扫描装置30对待测运动对象进行扫描后，可以获取不同的扫描长度S和扫描时长。其中，扫描长度S是指扫描装置30对待测运动对象进行扫描后获得的待测运动对象在运动方向上的长度；扫描时长是指扫描装置30对待测运动对象进行扫描所花费的时长总和。

具体地，当有一部分扫描装置30进行逆向扫描，另一部分扫描装置30进行顺向扫描时，因为扫描装置30扫描的同时待测运动对象仍然处于运动状态，所以进行逆向扫描的扫描装置30扫描的长度相较于待测运动对象的实际长度而言偏小，所使用的扫描时长也较短。相对地，进行顺向扫描的扫描装置30扫描的长度相较于待测运动对象的实际长度而言偏大，所使用的扫描时长也较长。因此，按照上述方式可以获得不同的扫描数据，有助于此后对待测运动对象的运动速度的计算。

对于扫描装置30如何获取扫描长度S和扫描时长，具体可以通过步骤S121来实现；

S121a：获取运动对象的多个扫描点；

在本实施例中，扫描装置30在对待测运动对象进行扫描时，对应在待测运动对象上会形成多个扫描点。而扫描点的数量根据扫描对象的实际长度和扫描装置30的扫描频率会发生变化。

S121b：根据扫描装置与运动对象的垂直距离和多个扫描点及其对应的扫描角度，计算扫描长度；根据多个扫描点和扫描装置的扫描频率，计算扫描时长。

在本实施例中，在扫描装置30对待测运动对象进行扫描并获取扫描点时，也能够获得每个扫描点对应的扫描角度。根据扫描装置30扫描待测对象的第一个扫描点和最后一个扫描点及这两个扫描点所对应的扫描角度，结合扫描装置30与待测运动对象之间的垂直距离，利用三角函数关系可以计算出对待测运动对象的扫描长度S。同时，由于扫描装置30的扫描频率是已知的，也即相邻扫描点之间的时间间隔是已知的，因此通过计算待测运动对象的扫描点数量即可换算出扫描时长。

具体地，假设扫描装置30安装在待测运动对象的正上方，计算扫描长度S的过程如下所示，请参阅图3，图3是本申请计算扫描长度S一实施例的场景示意图：

a、b两点分别为扫描装置30扫描待测运动对象的第一个扫描点和最后一个扫描点，α和β分别为a点和b点所对应的扫描角度。h为扫描装置30与待测运动对象之间的垂直距离。根据三角函数公式可以计算得出扫描长度S，如下所示：

S＝h*tanα+h*tanβ

当同一扫描方向上存在多个扫描装置30时，需要确定该扫描方向上的有效扫描长度S和有效扫描时长，具体可通过步骤S122来实现：

S122：在同一扫描方向上存在一个扫描装置时，这个扫描装置获取运动对象在此扫描方向上的扫描长度和扫描时长为此扫描方向上的有效扫描长度和有效扫描时长；在同一扫描方向上存在至少两个扫描装置时，对这至少两个扫描装置获取运动对象在此扫描方向上的扫描长度和扫描时长进行筛选或进行运算，以确定此扫描方向上的有效扫描长度和有效扫描时长。

在本实施例中，当某一个扫描方向上只设置有一个扫描装置30时，这个扫描装置30通过扫描待测运动对象所获取的扫描长度S和扫描时长就是这一扫描方向上的有效扫描长度和有效扫描时长。然而，当某一个扫描方向上同时设置有多个扫描装置30时，就需要通过筛选或者运算来确定该扫描方向上的有效扫描长度和有效扫描时长。

具体地，当某一扫描方向上存在两个及以上的扫描装置30时，可对扫描装置30的扫描结果进行筛选或计算，比如当存在两个及以上的扫描装置30时，可以通过取平均数、中位数、标准差或众数的方式直接确定该扫描方向上的有效扫描长度和有效扫描时长。当存在两个及以上的扫描装置30时，也可以直接通过筛选的方式确定其中某一个扫描30的扫描结果为该扫描方向上的扫描结果，例如直接选择获得的扫描点数最多的或扫描性能最好的扫描装置30的扫描结果。当存在三个及以上扫描装置30时，可以采取先筛选掉偏差明显较大的扫描装置30所得的扫描结果，然后将其余扫描装置30的扫描结果通过取平均数、中位数、标准差或众数的方式来确定该扫描方向上的有效扫描长度和有效扫描时长。

基于上述内容，在确定扫描长度S和扫描时长之后，可以计算待测运动对象的运动速度，请参阅图4，图4是申请计算运动对象的运动速度一实施例的场景示意图，具体如下：

S13：利用预设公式将扫描长度和扫描时长换算成运动对象的运动速度。

在本申请的一个应用场景中，假设待测运动对象在扫描装置30对其进行扫描时的行进距离为ΔL，待测运动对象的运动速度为V，扫描装置30逆向扫描获取的扫描长度S为L₁，对应所使用的扫描时长为Δt₁，扫描装置30顺向扫描获取的扫描长度S为L₂，对应所使用的扫描时长为Δt₂，则有：

ΔL＝V*Δt₁(公式1)

假设待测运动对象的实际长度为L，则有：

L＝L₁+ΔL(公式2)

公式1与公式2结合，可得：

L＝L₁+V*Δt₁(公式3)

同样地，有：

ΔL＝V*Δt₂(公式4)

L＝L₂-ΔL(公式5)

公式4与公式5结合，可得：

L＝L₂-V*Δt₁(公式6)

联立公式3和公式6，可以得到本申请计算运动速度的预设公式，即

故将前述扫描装置30扫描获取的L₁、L₂、Δt₁和Δt₂的值代入后即可换算得到待测运动对象的运动速度。

在本申请的一个应用场景中，运动对象上方的安装装置上设置有至少两个扫描装置30，这些扫描装置30并排、并列或错落排布在固定装置上。假设其中两个扫描装置30分别为扫描装置一301和扫描装置二302。当待测运动对象出现后，扫描装置30自动开始对待测运动对象进行扫描。此时，扫描装置一301沿待测运动对象的运动方向进行逆向扫描，扫描装置二302沿待测运动对象的运动方向进行顺向扫描。扫描后，各扫描装置30分别获取到待测运动对象的扫描长度S和扫描时长。其中，扫描长度S利用扫描待测运动对象的第一个扫描点和最后一个扫描点及这两个扫描点所对应的扫描角度，结合扫描装置30与待测运动对象之间的垂直距离，通过三角函数关系可以计算得出；扫描时长则可根据扫描装置30的扫描频率和待测运动对象的扫描点数量计算得出。最后，将扫描装置一301获取的L₁和扫描时长Δt₁以及扫描装置二302获取的扫描长度L₂和扫描时长Δt₂同时代入本申请的预设公式

即可计算得出待测运动对象的运动速度。

通过上述方法，本申请不需要额外的辅助传感器即可实现测速功能，避免了以往需要多传感器结合使用所产生的数据融合、处理复杂等问题。同时，本申请在对待测运动对象进行扫描的瞬间即可计算出待测运动对象的当前速度，实时性强且测速精度高。此外，本申请对设置方式要求较低，可以适应各种场景下的安装要求，并且可以降低安装成本。

请参阅图5，图5为本申请测速装置一实施例的结构示意框图。

本实施例中，测速装置包括处理器20、存储器21，处理器20耦合存储器21，处理器20在工作时执行指令以实现上述任一项所述的方法。

其中，处理器20还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器20可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器20还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器20也可以是任何常规的处理器等。

请参阅图6，图6为本申请测速装置又一实施例的结构示意框图，具体包括以下装置：

至少两个扫描装置30，用于平行于运动对象的运动方向分别进行扫描，且至少有两个扫描装置30的扫描方向不同；

获取装置31，用于扫描装置30获取运动对象在至少两个扫描方向上的扫描长度S和扫描时长；

换算装置32，用于利用预设公式将扫描长度S和扫描时长换算成运动对象的运动速度。

上述装置中的各个模块终端可分别执行上述方法实施例中对应的步骤，故在此不对各模块进行赘述，详细请参阅以上对应步骤的说明。

请参阅图7，图7为本申请可读存储介质一实施例的结构示意框图。

本实施例中，可读存储介质上存储有计算机程序40，计算机程序40被处理器20执行时实现如上所述任一项所述的方法。

其中，可读存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，或者是计算机、服务器、手机、平板等终端设备。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种测速方法，其特征在于，包括：

至少两个扫描装置平行于运动对象的运动方向分别进行扫描，且至少有两个所述扫描装置的扫描方向不同；

所述扫描装置获取所述运动对象在至少两个所述扫描方向上的扫描长度和扫描时长；

利用预设公式将所述扫描长度和所述扫描时长换算成所述运动对象的运动速度。

2.根据权利要求1所述的测速方法，其特征在于，

所述至少两个扫描装置平行于运动对象的运动方向分别进行扫描，且至少有两个所述扫描装置的扫描方向不同，包括：

所述至少两个扫描装置中的一部分平行于所述运动对象的所述运动方向逆向扫描，另外一部分所述扫描装置平行于所述运动对象的所述运动方向顺向扫描。

3.根据权利要求2所述的测速方法，其特征在于，

所述利用预设公式将所述扫描长度和所述扫描时长换算成所述运动对象的运动速度，包括：

所述预设公式为：

其中，V为所述运动对象的所述运动速度，L₁和Δt₁分别为所述扫描装置逆向扫描获取的所述扫描长度和使用的所述扫描时长，L₂和Δt₂分别为所述扫描装置顺向扫描获取的所述扫描长度和使用的所述扫描时长。

4.根据权利要求1所述的测速方法，其特征在于，

所述至少两个扫描装置位于所述运动对象同侧，同时设置于所述运动对象的运动路径的上方、侧方或下方。

5.根据权利要求4所述的测速方法，其特征在于，

所述至少两个扫描装置设置于所述运动对象的所述运动路径的上方，且沿垂直于所述运动对象的所述运动路径的方向排列，以使所述运动对象在途经所述扫描装置时，所述至少两个扫描装置与所述运动对象之间的最近距离相同。

6.根据权利要求1所述的测速方法，其特征在于，

所述所述扫描装置获取所述运动对象在至少两个所述扫描方向上的扫描长度和扫描时长，包括：

获取所述运动对象的多个扫描点；

根据所述扫描装置与所述运动对象的垂直距离和所述多个扫描点及其对应的扫描角度，计算所述扫描长度；根据所述多个扫描点和所述扫描装置的扫描频率，计算所述扫描时长。

7.根据权利要求1所述的测速方法，其特征在于，

所述所述扫描装置获取所述运动对象在至少两个所述扫描方向上的扫描长度和扫描时长，包括：

在同一所述扫描方向上存在一个所述扫描装置时，这个所述扫描装置获取所述运动对象在此所述扫描方向上的所述扫描长度和所述扫描时长为此所述扫描方向上的有效扫描长度和有效扫描时长；

在同一所述扫描方向上存在至少两个所述扫描装置时，对这至少两个所述扫描装置获取所述运动对象在此所述扫描方向上的所述扫描长度和所述扫描时长进行筛选或进行运算，以确定此所述扫描方向上的所述有效扫描长度和所述有效扫描时长。

8.一种测速装置，其特征在于，包括：

处理器、存储器，所述处理器耦合所述存储器，所述处理器在工作时执行指令以实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

9.一种测速装置，其特征在于，包括：

至少两个所述扫描装置，用于平行于所述运动对象的所述运动方向分别进行扫描，且至少有两个所述扫描装置的所述扫描方向不同；

获取装置，用于所述扫描装置获取所述运动对象在至少两个所述扫描方向上的所述扫描长度和所述扫描时长；

换算装置，用于利用所述预设公式将所述扫描长度和所述扫描时长换算成所述运动对象的所述运动速度。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

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