CN112816045B - 一种车辆的动态称重方法及动态称重装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种车辆的动态称重方法及动态称重装置。动态称重方法包括获取车辆在行进过程中施加在动态衡器承载体上的、与车辆的重量相关的称重信号；获取所述车辆驶过动态衡器承载体时与承载体的振动相关的振动信号；以及根据称重信号和振动信号来确定所述车辆的重量。本公开融合称重信号和振动信号，减小称重中振动引起的误差，提高了称重精度。

Description

一种车辆的动态称重方法及动态称重装置

技术领域

本公开一般地涉及称重技术领域。具体地，本公开涉及一种车辆的动态称重方法及动态称重装置。

背景技术

动态称重技术是指在车辆行进过程中对车辆进行称重的技术，通常采用的称量形式包括轴重式、轮重式以及条式传感器的不完全称重式。然而，车辆在行进过程中不可避免地出现振动。车辆的振动是动态车辆称重误差的重要来源，并且与车辆速度相关，由此导致以上称重形式通常在车辆运行速度15km/h以下时称量准确，大于15km/h以后难以准确称量。

解决动态称重的振动问题，通常可以采用硬件和软件两种方法。硬件方法是在现有的轴重式、轮重式以及不完全称重式等中增加称量距离来提高称量速度适应性和准确度。但通过增加称量距离提高准确度的硬件方法虽然能够达到目的，需要的成本极高，每提高一倍的称量适应速度，需要增加一倍以上的成本，同时各个模块间的配合导致秤体结构、工作流程非常复杂。另外通过软件提高准确度的软件方法虽然也能够达到目的，但软件的拟合需要采集至少2/3个周期的振动信号，因此其对于称量速度适应性的提高效果有限。同时，条式传感器不同于轴重式、轮重式传感器，其无法采集到一段连续的信号，也就无法进行较好的软件数据拟合。

发明内容

为了至少解决上面的一个或多个技术问题，本公开提供一种车辆的动态称重方法及动态称重装置。本公开实施例中融合了称重信号和振动信号，以便减小称重过程中振动引起的误差，从而提高称重精度。鉴于此，本公开在如下的多个方面提供相应的解决方案。

在第一方面，本公开提供一种车辆的动态称重方法，包括：获取车辆在行进过程中施加在动态衡器承载体上的、与所述车辆的重量相关的称重信号；获取所述车辆驶过所述动态衡器承载体时与承载体的振动相关的振动信号；以及根据所述称重信号和所述振动信号来确定所述车辆的重量。

在一个实施例中，根据所述称重信号和所述振动信号来确定所述车辆的重量进一步包括：根据所述称重信号确定所述车辆的第一轴重测量值；根据所述振动信号确定所述车辆的第二轴重测量值；以及基于所述第一轴重测量值和所述第二轴重测量值确定所述车辆的重量。

在进一步的实施例中，其中，基于所述第一轴重测量值和所述第二轴重测量值确定所述车辆的重量进一步包括：基于所述第一轴重测量值和所述第二轴重测量值确定所述称重信号中的振动噪声；以及基于去除振动噪声的称重信号确定所述车辆的重量。

在又一个实施例中，其中，基于所述第一轴重测量值和所述第二轴重测量值确定所述称重信号中的振动噪声包括：联合所述车辆的单个轴的第一轴重测量值中的振动噪声和所述车辆的单个轴的第二轴重测量值中的振动位移信息，通过拟合方法，利用所述振动位移信息来确定所述振动噪声。

在又一个实施例中，其中，利用所述振动位移信息来确定所述振动噪声包括：对所述振动位移信息进行时频域变换，以分解成多个频率下的多个时域信息，所述时域信息包括幅值、角频率和初始相位；利用拟合方法确定所述振动噪声的幅值和初始相位，从而确定所述振动噪声。

在又一个实施例中，其中基于去除振动噪声的称重信号确定所述车辆的重量包括：基于去除振动噪声的称重信号确定轴的单轴静态重量：以及基于所述车辆所有轴的单轴静态重量之和来确定所述车辆的重量。

在第二方面，本公开还提供一种用于车辆的动态称重装置，包括：动态衡器，用于获取车辆在行进过程中施加在所述动态衡器的承载体上的、与所述车辆的重量相关的称重信号；传感器，用于获取所述车辆驶过所述动态衡器的承载体时与承载体的振动相关的振动信号；以及处理单元，用于根据所述称重信号和所述振动信号来确定所述车辆的重量。

在一个实施例中，其中，利用可拆卸地安装到所述动态衡器的承载体上的传感器来获取所述振动信号，其中所述动态衡器嵌入在道路的凹槽中。

在另一个实施例中，所述动态衡器至少包括条式称重装置、秤台称重装置、弯板秤台称重装置和固支秤台称重装置中的一种。

在又一个实施例中，所述传感器至少包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种。

根据本公开的实施例，通过在车辆动态称重过程中，感测动态衡器承载体上的振动信号，融合称重信号和振动信号来确定车辆重量，以便减小称重过程中振动引起的误差，从而提高称重精度。进一步地，本公开实施例通过对振动位移信息进行时频域变换，从而分解成多个频率下的多个时域信息，以便更准确的分析振动噪声，提高称重精度。进一步地，本公开实施例利用动态衡器获取称重信号，利用安装在动态衡器承载体上的传感器获取振动信号，并且传感器可拆卸，使得安装方便。进一步地，本公开实施例中动态衡器和传感器可以多种选择。由此，可以满足动态称重的不同布置需求。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示出板式称重装置的示例性示意图；

图2示出条式称重装置的示例性示意图；

图3示出根据本公开实施例的车辆的动态称重方法的示例性流程框图；

图4示出根据本公开实施例的车辆的动态称重装置的示例性结构框图；

图5示出根据本公开实施例的振动信号的示例性波形图；以及

图6-图13示出根据本公开实施例的第一传感器和第二传感器的布置的示例性示意图。

具体实施方式

动态车辆称重是指通过测量和分析轮胎动态力来测量一辆运动中的车辆的总重和/或部分重量。称重装置通常包括一组传感器和包含软件的电子仪器，以便测量动态轮胎力、车辆的轮重、轴重和/或总重。动态车辆称重通常可应用于例如车辆称重、高速超限管理等多个场景中。

图1示出现有的称重装置通常采用的板式称重的示例性示意图。如图1所示，车道101上的凹槽内布置有方形板块102且该板块与车道齐平，并且在板块的四个角底部布置有四个称重传感器103。方形板块102与底部的称重传感器103组成板式称重装置。其中，四个称重传感器可以通过无线或有线与电子仪器105连接，电子仪器105还与数据处理装置106连接。在一个应用场景中，方形板块102的尺寸可以是例如长或宽1m，厚20cm-30cm，将该板块安装于车道101内，其长度方向与车辆行进方向平行，宽度方向与车辆行进方向垂直。当车辆104沿图中箭头方向行驶经过该板式称重装置时，由称重传感器获得该行驶车辆每轴的称重信号。该称重传感器通过无线或者有线与电子仪器105连接，电子仪器105从称重传感器接收并显示车辆每轴的称重信号，并对称重信号进行预处理。进一步地，将预处理后的称重信号传输至数据处理装置106；通过数据处理装置106对该称重信号进行优化处理，获得车辆轴重的标准重量信号。

在实际应用场景中，车辆在行驶过程中不可避免地会出现振动。因此，称重传感器获得的称重信号中叠加有振动信号。例如，将称重信号记为Y(t)，则Y(t)＝w(t)+A sin(ωt+θ)，其中w(t)为标准称重信号，也即不存在振动时的称重信号；振动信号可以表示为A sin(ωt+θ)，A、ω以及θ分别表示振动信号的振幅、角频率以及相位。在该场景下，电子仪器接收到称重信号Y(t)并将其传输至数据处理装置，通过数据处理装置对振动信号进行振动分析，通常采用对振动信号变换不同的A、ω以及θ代入前述称重信号Y(t)计算出符合波形的w(t)。

上述采用板式称重装置的称重方法在一定程度上可以获得车辆轴重，但是也存在如下缺陷。在一个方面，当行驶车辆速度过快，例如车辆速度达到20km/h时，则采集的振动信号通常只有半个周期波形，此时难以根据半个周期的波形来确定振动信号的A、ω以及θ，从而难以获得标准称重信号w(t)。若要获得更长周期的波形，则需要增加称量距离，所需要的成本极高。在另一个方面，行驶车辆经过方形板块时会对板块造成形变，形变量越大则会加剧车辆振动，而当车辆速度越快时，振动越大，基于前述描述，此时获得的称重信号精度较差。在又一个方面，板式称重装置重量大，不便于移动、安装和维护。条式称重装置的出现解决了板式称重装置的部分问题。

图2示出条式称重装置的示例性示意图。如图2所示，沿车道201方向且垂直于车辆行驶的方向上布置有三个条形板块202，且在条形板块内封装有称重传感器203，该条形板块及称重传感器组成条式称重装置。同样地，称重传感器均与电子仪器105连接，并且电子仪器105还与数据处理装置106连接。在一个实施场景中，条式称重装置内嵌于车道内，深度约5cm。因此，相比上述板式称重装置，条式称重装置重量轻，便于搬运和安装，且相比板式称重装置，车辆对条式板块造成的形变量小。同样地，当车辆204沿图中箭头方向行驶经过条式称重装置时，获得车辆的每根轴的称重信号，同样由电子仪器接收称重信号，并经过数据处理装置对该称重信号进行优化，获得标准重量信号。在一个实施场景中，条式称重装置可以获得一个周期的波形，但不同于板式称重装置，板式称重装置获取的称重信号为连续波形，而条式称重装置获取的称重信号不连续，因此不能通过变换不同的A、ω以及θ代入前述称重信号Y(t)通过拟合计算出符合波形的w(t)。

有鉴于此，在本公开的实施例，通过在车辆动态称重过程中，同时获取称重信号和振动信号，融合称重信号和振动信号来减小称重误差，从而提高称重精度。

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域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，都属于本公开保护的范围。

图3示出根据本公开实施例的车辆的动态称重方法300的示例性流程框图。如图所示，在步骤302处，方法300获取车辆在行进过程中施加在动态衡器承载体上的、与车辆的重量相关的称重信号。该称重信号可以通过动态衡器中的传感单元获取。在一个实施例中，该动态衡器可以是条式称重装置、秤台称重装置、弯板秤台称重装置或者固支秤台称重装置中的任意一种。

在步骤304处，方法300获取车辆驶过动态衡器承载体时与承载体的振动相关的振动信号。车辆行驶通过称重装置时的主要振动包括以下几类：车辆的轴重给板块/承载体的形变；车身自身的俯仰振动传递给板块/承载体；车轮部分振动的固有频率；以及车轮的轮胎花纹、发动机振动、变速箱等给承载体的激励。由此，在动态车辆称重过程中带来了振动噪声。前述振动信号可以通过安装在动态衡器的承载体上的传感器获取。在一个实施例中，传感器可以至少是加速度传感器、速度传感器和位移传感器的其中一种。

获取称重信号和振动信号后，接着在306处，方法300根据称重信号和振动信号来确定车辆的重量。

在一些实施例中，根据称重信号和振动信号来确定车辆的重量可以包括：根据称重信号确定车辆的第一轴重测量值；根据振动信号确定车辆的第二轴重测量值；以及基于第一轴重测量值和第二轴重测量值确定车辆的重量。

称重信号和振动信号可以分别单独地用来计算车辆的重量。取决于所使用的动态衡器类型，可以采用相应的方式、基于称重信号来计算车辆重量。例如，可以根据动态衡器中的传感单元感测到的承载体的水平方向的拉伸形变量，也即称重信号，来计算对应的称重值。考虑到动态车辆行驶导致的振动，在一个实施例中，基于称重信号确定的上述第一轴重测量值可以表示为如下公式：

其中，表示基于称重信号确定的车辆的第k个轴的第一轴重测量值，/>表示车辆的第k个轴的静态重量，该静态重量/>为需要求解的未知量，/>表示称重信号中的由于车辆行驶经过而引入的振动噪声，该振动噪声为未知量。

同样，可以基于振动传感器所感测到振动信号来计算车辆重量。例如，可以根据振动传感器感测到的承载体在竖直方向上的形变量(例如，形变加速度、形变速度、形变位移等)，通过积分等运算，来计算对应的称重值。类似地，在另一个实施例中，基于振动信号确定的上述第二轴重测量值可以表示为如下公式：

其中，W^k表示基于振动信号确定的车辆的第k个轴的第二轴重测量值，表示车辆的第k个轴的静态重量，该静态重量/>为需要求解的未知量，V(t)表示振动位移信息，其可以通过上述振动传感器来采集。

利用称重信号和振动信号分别单独计算车辆重量可能都存在一定的局限，因此，可以联合车辆的单个轴的第一轴重测量值中的振动噪声和车辆的单个轴的第二轴重测量值中的振动位移信息，通过拟合方法，利用振动位移信息来确定振动噪声。更为具体地，在一些实施例中，可以联立上述公式(1)和公式(2)来确定称重信号中的振动噪声进一步地，再由去除振动噪声/>后的称重信号来确定车辆的重量。

经分析可知，当车辆沿车辆行驶方向碾压动态衡器承载体时，车辆轮胎会对承载体造成压力。在一方面，在该压力的作用下造成承载体沿水平方向拉伸，从而导致承载体产生水平方向上的位移，其可以通过动态衡器中的传感单元来感测。在另一个方面，在压力作用下还同时引起承载体的振动，从而导致承载体产生垂直方向上的位移，这可以通过安装在动态衡器承载体上的振动传感器来感测。基于此，上述V(t)表示振动传感器感测到的竖直方向上的振动位移信息。

可以使用不同类型的振动传感器来感测振动信息，例如加速度传感器、速度传感器或位移传感器，其分别感测振动加速度信号、振动速度信号和振动位移信息。根据不同类型的振动传感器，可以对信号进行不同的处理，例如对振动加速度信号进行两次积分处理，对振动速度信号进行一次积分处理，等等，以获得所需的振动位移信息。

在一个应用场景中，本领域技术人员可以采用例如傅里叶变换对上述振动位移信息进行时频域变换，以便将其分解成多个频率下的多个时域信息，具体可以表示为如下形式：

其中，A_i表示幅值，w_i表示角频率，φ_i表示初始相位，N代表时域信息的数量。将该公式(3)代入上述公式(2)中，则第二轴重测量值W^k可以表示为：

根据对前述振动位移信息分析(例如三角级数展开)，可以直接获得振动的幅值A_i、初始相位φ_i、角频率w_i。在一些实施例中，本领域技术人员也可以根据需求来设置角频率w_i。

在另一个应用场景中，上述振动噪声可以类似地表示为如下形式：

其中，表示振动噪声的幅值，w_i表示角频率，/>表示初始相位。将该公式(5)代入上述公式(1)中，则第一轴重测量值/>可以表示为：

进一步地，可以利用拟合方法确定振动噪声的幅值和初始相位，从而确定振动噪声。因此，可以基于上述公式(4)和公式(6)采用拟合方法来获取幅值和初始相位/>优选地，前述拟合方法可以是例如最小二乘法。在一些实施例中，本领域技术人员也可以根据需求来设置角频率w_i。基于此，可以获得振动噪声，基于去除振动噪声的称重信号可以确定轴的单轴静态重量。更为具体地，将获得的幅值/>和初始相位/>以及角频率w_i代入公式(6)中，则可以获得车辆的第k个轴的单轴静态重量/>

从公式(4)和(6)可知，通过对振动位移信息进行分析来获得振动噪声的幅值和初始相位，并且基于获得的振动噪声来最终获得车辆单个轴的静态重量(例如公式7)，从而更准确的去除振动噪声，减小了称重误差，提高称重了称重精度。

需要理解的是，取决于不同的动态衡器，例如在条式称重装置的情况下，上述公式(7)获得的是车辆单个轴k的静态重量。对于多个轴的车辆，可以结合上述描述对应地计算车辆的每个轴的轴重，再对每个轴的轴重求和最终获得车辆的重量，也即m为轴数，W为车辆的静态总重量。

结合上述描述，本公开的一些实施例通过在车辆动态称重过程中，利用安装在动态衡器的承载体上的传感器来感测称重过程中承载体的振动信号，并由此融合称重信号和振动信号来去除称重信号中的振动噪声，以便减小称重过程中振动引起的误差，从而提高称重精度。

图4示出根据本公开实施例的车辆的动态称重装置400的示例性结构框图。如图所示，动态称重装置400包括动态衡器401、传感器402以及处理单元403。

动态衡器401用于获取车辆在行进过程中施加在动态衡器的承载体上的、与所述车辆的重量相关的称重信号。在一个实施例中，动态衡器嵌入在道路的凹槽中，并且动态衡器可以是条式称重装置、秤台称重装置、弯板秤台称重装置或者固支秤台称重装置的一种。

传感器402用于获取车辆驶过动态衡器的承载体时与承载体的振动相关的振动信号。在一个实施例中，传感器可以至少包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种。也即可以只采用加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种，或者采用前述三种传感器中的任意两种或者三种联合使用，本公开对此不作限制。在一个实施场景中，传感器通过可拆卸地方式安装到上述动态衡器的承载体上，关于动态衡器和传感器的具体布置将在后面详细描述。

根据上述描述可知，传感器可拆卸地安装到动态衡器的承载体上，由此，当车辆行驶经过动态称重装置，只有车辆的车轮碾压动态衡器的承载体时，动态衡器才可以获取到与车辆重量相关的称重信号。同时，只有车辆的车轮碾压动态衡器的承载体时，传感器才可以获取到与承载体的振动相关的振动信号。

图5示出根据本公开实施例的安装在动态衡器承载体上的传感器感测到的振动信号的示例性波形图。该波形例如可以是由加速度传感器采集到的振动信号。图中横坐标表示时间，纵坐标表示加速度。当采用速度传感器或者位移传感器，则该纵坐标分别表示速度和位移。在一个应用场景中，加速度传感器、速度传感器和位移传感器采集到的信号的幅值可以相互转换。例如，加速度传感器、速度传感器和位移传感器都可以转换为加速度、速度或者位移，从而便于三种传感器联合使用。图中纵坐标值变化时，表示车辆行驶经过动态衡器的承载体。

经上述分析可知，车辆行驶经过时的压力会导致动态衡器的承载体的振动，从而引起承载体在竖直方向的位移。由此，基于振动信号可以获得承载体在竖直方向的振动位移信息。需要理解的是，振动位移信息的获取取决于传感器的具体使用类型，例如，该振动位移信息可以是基于位移传感器采集到的位移信号获得，也可以是速度传感器采集到的速度信号的一次积分结果，还可以是加速度传感器采集到的加速度信号的两次积分结果，本公开在此方面没有限制。

回到图4，基于上述获得称重信号和振动信号后，处理单元403用于根据获得的称重信号和振动信号来确定车辆的重量。在一些实施例中，处理单元至少可以包括例如电子仪器设备(或者可以是数字接线盒)和数据处理装置(可以是运行信号分析软件的处理器，例如MATLAB)。

在一个实施例中，电子仪器设备可以用于接收并显示上述称重信号和振动信号，还可以对称重信号和振动信号进行预处理(例如进行模数转换)。

在另一个实施例中，数据处理装置用于对预处理后的称重信号和振动信号进行分析以确定车辆重量。进一步地，处理单元403例如根据称重信号确定车辆的第一轴重测量值；根据振动信号确定车辆的第二轴重测量值；以及基于第一轴重测量值和第二轴重测量值确定车辆的重量。

更进一步地，处理单元403根据第一轴重测量值和第二轴重测量值确定称重信号中的振动噪声，以及基于去除振动噪声的称重信号确定所述车辆的重量。

在一些实现中，处理单元403可以首先基于上述公式(1)和公式(2)确定称重信号中的振动噪声。更为具体地，处理单元可以首先可以对振动位移信息进行时频域变换分析，将其分解成多个频率下的多个时域信息(例如公式(3))，从而获得振动位移信息的幅值和初始相位。接着，处理单元通过拟合方法获得振动噪声中的幅值和初始相位，从而确定振动噪声(例如公式(5))。

结合上述描述获得振动噪声后，处理单元可以进一步地基于公式(7)来确定车辆的单个轴的静态重量：

最后基于上述公式(7)计算车辆单个轴重的静态重量。针对每个轴重复上述计算，最后的车辆重量由各个轴的轴重之和来确定。关于车辆重量的计算已经在上述详细描述，此处不再重复。

结合上述描述，本公开通过动态衡器获取称重信号，通过安装在动态衡器你的承载体上的传感器获取振动信号，并进一步通过处理单元基于所获取的称重信号和振动信号确定车辆的重量。本公开实施例通过融合称重信号和振动信号来去除称重信号中的振动噪声，减小了称重误差，从而提高了称重精度。

本公开实施例的动态衡器可以是各种现有的用于动态车辆称重的传感器，其嵌入道路基础中。一个或者多个传感器可以通过可拆卸地安装到动态衡器的承载体上，以便在车辆经过动态衡器的承载体时，由动态衡器获取与车辆的重量相关的称重信号；同时，由所安装的传感器获取与承载体振动相关的振动信号。

图6-图13示出根据本公开实施例的动态衡器和(振动)传感器的布置的示例性示意图。需要理解的是，图6-图13是上述图4所示的动态称重装置400的多种实现方式。因此，上文结合图4所描述的动态称重装置400某些技术特征和细节也同样适用于图6-图13。

图6中示出了动态衡器为条式称重装置的示例。如图6所示，在沿车辆行驶方向上的路面板块1的左右两侧分别布置有三排条式称重装置2，每排条式称重装置2的承载体中均安装有三个传感器3。条式称重装置2与车辆行驶方向垂直布置，并且条式称重装置2一端可以延伸至道路的侧边缘，条式称重装置2的第二端可以延伸至道路的中央，以在宽度方向上横过道路中央的左侧部分或者右侧部分。传感器3可以至少包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种，传感器3可以通过可拆卸地方式安装在条式称重装置2的承载体内。

在一个实施场景中，条式称重装置可以嵌入到路面板块上开设的凹槽中，如图7所示。图7示出了条式称重装置的剖面图。图中在沿车辆行驶方向上的路面板块1开设有凹槽21，动态衡器2(条式称重装置)安装在凹槽21内，并且动态衡器2还安装有传感器3。在一些实施例中，条式称重装置的长度可以在5cm至10cm(厘米)的范围内，宽度可以在80cm至200cm的范围内，并且高度可以在20cm至40cm的范围内。这里，由于条式称重装置的长度和宽度的变化范围较大，因此为了便于描述和理解，可以示例性地进行如下定义：当上述条式称重装置安装在道路中时，条式称重装置的长度方向为与车辆的行驶方向平行的方向，并且条式称重装置的宽度方向为与车辆的行驶方向垂直的方向。

图8中示出了动态衡器为秤台称重装置的示例。如图8所示，在沿车辆行驶方向上的路面板块1中布置有秤台称重装置形式的动态衡器2。秤台称重装置可以包括承载体22，以便在车辆经过该路面板块时承载车辆的全部或部分重量；一个或多个传感单元23布置在承载体22下方(如图9所示)并通过该承载体22来感应车辆的重量，以便获取与车辆的重量相关的称重信号。在动态衡器2上布置有两排传感器3，每排传感器3分别包含有四个传感器3。图中所示传感器3可以至少包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种。

在一个实施场景中，秤台称重装置布置在路面板块上的凹槽内，并且秤台称重装置的表面与路面板块平齐，如图9所示。图9示出了秤台称重装置的剖面图。图中在沿车辆行驶方向上的路面板块1开设有凹槽21，动态衡器2(秤台称重装置)安装在凹槽21内，并且动态衡器2还安装有传感器3。秤台称重装置包括承载体22，其中，承载体可以由钢板焊接而成，并且承载体可以具有长方体形状。承载体的长度可以在80cm至2100cm(厘米)的范围内，宽度可以在80cm至400cm的范围内，并且高度可以在50cm至60cm的范围内。传感单元23布置在承载体22的底部四个角处。在一些实施方式中，秤台称重装置的传感单元23可以是测力传感器，并且可以包括例如膜盒式称重传感器、轮辐式称重传感器、柱式称重传感器或者S型称重传感器中的一个或多个。

这里，可以理解的是，由于承载体的长度和宽度的变化范围较大，因此为了便于描述和理解，可以示例性地进行如下定义：当承载体安装在道路中时，承载体的长度方向为与车辆的行驶方向平行的方向，并且承载体的宽度方向为与车辆的行驶方向垂直的方向。特别地，当承载体的宽度在350cm至400cm的范围内时，承载体的沿道路宽度方向的两端可以在道路的宽度方向上延伸至道路的两侧边缘，以在道路的宽度方向上铺满整个道路。

图10中示出了动态衡器为弯板秤台称重装置的示例。如图10所示，在沿车辆行驶方向上的路面板块1中布置有弯板秤台称重装置形式的动态衡器2。弯板秤台称重装置可以包括弹性体24，弹性体可以具有矩形的板状结构并且其上可以设置有沟槽25，该沟槽可以用作布置应变单元(未示出)的应变区。应变单元例如可以包括电阻式应变计并且可以布置在弹性体的应变区中。特别地，上述的弹性体可以由钢材料制成。在动态衡器2上布置有两排传感器3，每排传感器3分别包含有四个传感器3。图中所示传感器3可以至少包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种。

在一个实施场景中，弯板秤台称重装置可以嵌入到路面板块上开设的凹槽中，如图11所示。图11示出了弯板秤台称重装置的剖面图。图中在沿车辆行驶方向上的路面板块1开设有凹槽21，动态衡器2(弯板秤台称重装置)安装在凹槽21内。弯板秤台称重装置的弹性体24内底部内开设有沟槽25，并且传感器3可拆卸地安装在弯板秤台称重装置的底部。前述弯板秤台称重装置的两端可以沿的路面板块的宽度方向延伸至道路的两侧边缘，以在宽度方向上铺满整个道路。在一个实施例中，弯板秤台称重装置的长度可以在70cm至200cm(厘米)的范围内，宽度可以在50cm至375cm的范围内，并且高度可以在5cm至10cm的范围内。这里，由于弯板秤台称重装置的长度和宽度的变化范围较大，因此为了便于描述和理解，可以示例性地进行如下定义：当弯板秤台称重装置安装在路面板块中时，弯板秤台称重装置的长度方向为与车辆的行驶方向平行的方向，并且弯板秤台称重装置的宽度方向为与车辆的行驶方向垂直的方向。

图12中示出了动态衡器为固支秤台称重装置的示例。如图12所示，在沿车辆行驶方向上的路面板块1布置有固支秤台称重装置形式的动态衡器2。固支秤台称重装置可以包括固支承载体26，以便在车辆经过该路面板块时承载车辆的全部或部分重量；固支秤台称重装置器还包括一个或多个称重传感器27，其固定至固支承载体26的底面并且通过该固支秤台来感应车辆的重量，以便获取与车辆的重量相关的称重信号。在动态均衡器2上布置有两排传感器3，每排传感器3分别包含有四个传感器3。图中所示第二传感器3可以至少包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种。

在一个实施场景中，固支秤台称重装置布置在路面板块上的凹槽内，并且固支秤台称重装置的表面与路面板块平齐，如图13所示。图13示出了弯板秤台称重装置的剖面图。图中在沿车辆行驶方向上的路面板块1开设有凹槽21，动态衡器2(固支秤台称重装置)安装在凹槽21内，并且动态均衡器2还安装有传感器3。固支秤台称重装置包括固支承载体26，其中，固支承载体可以具有长方体形状，并且固支承载体的长度可以在80cm至600cm(厘米)的范围内，宽度可以在80cm至400cm的范围内，并且高度可以在20cm至40cm的范围内。这里，由于固支承载体的长度和宽度的变化范围较大，因此为了便于描述和理解，可以示例性地进行如下定义：当固支秤台称重装置安装在路面板块中时，固支承载体的长度方向为与车辆的行驶方向平行的方向，并且固支承载体的宽度方向为与车辆的行驶方向垂直的方向。特别地，当固支承载体的宽度在350cm至400cm的范围内时，固支承载体的沿道路宽度方向的两端可以在道路的宽度方向上延伸至道路的两侧边缘，以在道路的宽度方向上铺满整个道路。在一些实施方式中，固支秤台称重装置的称重传感器27可以是测力传感器，并且可以包括例如膜盒式称重传感器、轮辐式称重传感器、柱式称重传感器或者S型称重传感器中的一个或多个。

结合上述描述，本公开实施例通过动态衡器和传感器的布置，可以获取称重信号和振动信号，并且通过融合称重信号和振动信号来去除称重信号中的振动噪声，从而减小振动引起的称重误差，提高了称重精度。需要理解的是，上述动态衡器和传感器的布置仅仅是示例性的。例如，图6中所示，动态衡器(条式称重装置)也可以不在同一水平线。附加地，条式称重装置也可以不与车辆行驶方向垂直，本公开对比不作限制。进一步地，如图7、图9、图11、图13所示，传感器可以布置在动态衡器(条式称重装置)内部，也可以可拆卸地布置在动态衡器(秤台/弯板秤台/固支秤台称重装置)的底部。本公开对此不作限制。

可以理解，本公开对传感器的数量也不作限制，只需传感器布置在动态衡器内只需检测到振动信号即可。此外，本公开对传感器布置在动态衡器的承载体内的深度也不作限制，本领域技术人员可以基于传感器的数量和深度进行调试，以保证多个传感器输出信号的一致性。本公开实施例为动态衡器和传感器提供了多种选择。由此，可以满足动态称重的不同布置需求。

应当理解，本公开的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本公开的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本公开。如在本公开说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本公开说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

虽然本文已经示出和描述了本披露的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本披露思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本披露的过程中，可以采用对本文所描述的本披露实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本披露的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。

Claims (6)

1.一种车辆的动态称重方法，其特征在于，包括：

获取车辆在行进过程中施加在动态衡器承载体上的、与所述车辆的重量相关的称重信号；

获取所述车辆驶过所述动态衡器承载体时与承载体的振动相关的振动信号；以及

根据所述称重信号确定所述车辆的第一轴重测量值；

根据所述振动信号确定所述车辆的第二轴重测量值；

建立第一轴重测量值和第二轴重测量值的关联表达式，其中，第一轴重测量值的表达式为关于车辆的静态重量和振动噪声的函数，第二轴重测量值的表达式为关于车辆的静态重量和振动位移信息的函数；

将第一轴重测量值与第二轴重测量值对应，振动噪声与振动位移信息对应，利用所述振动位移信息拟合确定所述振动噪声；其中，所述利用所述振动位移信息拟合确定所述振动噪声，包括：对所述振动位移信息进行时频域变换，以分解成多个频率下的多个时域信息，所述时域信息包括幅值、角频率和初始相位，利用拟合方法确定所述振动噪声的幅值和初始相位，从而确定所述振动噪声；

基于去除振动噪声的称重信号确定所述车辆的重量。

2.根据权利要求1所述的动态称重方法，其特征在于，基于去除振动噪声的称重信号确定所述车辆的重量包括：

基于去除振动噪声的称重信号确定轴的单轴静态重量：以及

基于所述车辆所有轴的单轴静态重量之和来确定所述车辆的重量。

3.一种用于车辆的动态称重装置，其特征在于，包括：

动态衡器，用于获取车辆在行进过程中施加在所述动态衡器的承载体上的、与所述车辆的重量相关的称重信号；

传感器，用于获取所述车辆驶过所述动态衡器的承载体时与承载体的振动相关的振动信号；以及

处理单元，用于

根据所述称重信号确定所述车辆的第一轴重测量值；

根据所述振动信号确定所述车辆的第二轴重测量值；

建立第一轴重测量值和第二轴重测量值的关联表达式，其中，第一轴重测量值的表达式为关于车辆的静态重量和振动噪声的函数，第二轴重测量值的表达式为关于车辆的静态重量和振动位移信息的函数；

将第一轴重测量值与第二轴重测量值对应，振动噪声与振动位移信息对应，利用所述振动位移信息拟合确定所述振动噪声；其中，所述利用所述振动位移信息拟合确定所述振动噪声，包括：对所述振动位移信息进行时频域变换，以分解成多个频率下的多个时域信息，所述时域信息包括幅值、角频率和初始相位，利用拟合方法确定所述振动噪声的幅值和初始相位，从而确定所述振动噪声；

基于去除振动噪声的称重信号确定所述车辆的重量。

4.根据权利要求3所述的动态称重装置，其特征在于，还包括一个或多个传感器，用于可拆卸地安装到所述动态衡器的承载体上，以便获取所述振动信号，其中所述动态衡器用于嵌入在道路的凹槽中。

5.根据权利要求3-4任一所述的动态称重装置，其特征在于，所述动态衡器至少包括条式称重装置、弯板秤台称重装置和固支秤台称重装置中的一种。

6.根据权利要求3-4任一所述的动态称重装置，其特征在于，所述传感器至少包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种。