CN209606463U - 一种现场测速标准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种现场测速标准装置，包括：图像采集模块，图像采集模块用于根据图像采集控制信号进行图像采集；测速模块，测速模块用于测量被测机动车与现场测速标准装置之间的距离以及被测机动车的速度；控制模块，控制模块分别与图像采集模块和测速模块连接，用于在距离等于预设距离时输出图像采集控制信号；图像输出模块，图像输出模块分别与图像采集模块和测速模块连接，用于输出集成图像，合成图像包括被测机动车的图像、速度以及图像的采集时间。本实用新型避免了标准装置与被测机动车测速仪检测区域不一致带来的测量误差，提高了测量精度，同时基于真实交通流量状态下检定，提高了检定的便捷性。

Description

一种现场测速标准装置

技术领域

本实用新型属于机动车测速仪计量检定技术领域，更具体地，涉及一种现场测速标准装置。

背景技术

目前国内计量机构对机动车标准测速仪现场测速误差的计量检定一直采用的传统方法，将汽车速度计安装在试验车上，试验车按被测机动车测速仪安装点的限速值的100％、120％两个速度值匀速通过被测机动车测速仪监测区域进行实际路跑，被测机动车测速仪对试验车进行速度测量并拍照，汽车速度计的测量值与被测机动车测速仪的测量值进行比对完成现场测速误差检定。该检测方法有两个弊端：首先，对检测环境要求苛刻，要求检测现场封闭道路跑车且需要反复跑车才能完成检测，由于实际道路上行驶的机动车较多且速度较快所以现场检测过程需要交管部门配合封路，给交通畅通和安全带来了隐患，实际操作中会遇到很多困难，严重影响了机动车标准测速仪现场测速误差的计量检定的便捷性，其次，很难保证汽车速度计与被测机动车测速仪测量的测量区域一致，给现场测速误差的测量带来很大不确定度，影响了计量检定精度。因此，如何实现机动车测速仪的便捷及高精度计量检定，成为亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种便捷及测量精度高的现场测速标准装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种现场测速标准装置，所述测速标准装置包括：

图像采集模块，所述图像采集模块用于根据图像采集控制信号进行图像采集；

测速模块，所述测速模块用于测量其与被测机动车之间的距离以及所述被测机动车的速度；

控制模块，所述控制模块分别与所述图像采集模块和测速模块连接，用于在所述距离等于预设距离时输出所述图像采集控制信号；

图像输出模块，所述图像输出模块分别与所述图像采集模块和所述测量模块连接，用于输出集成图像，所述集成图像包括被测机动车的图像、被测机动车的速度、以及所述图像的图像采集时间。

优选的，所述现场测速标准装置还包括壳体，所述图像采集模块、所述测速模块、所述控制模块和所述图像输出模块均设于所述壳体内。

优选的，在所述距离等于预设距离、且所述被测机动车的速度大于预设速度以及所述测速模块测得的相邻两个速度之差小于预设差值时，所述控制模块输出所述图像采集控制信号。

优选的，所述预设距离等于被测机动车测速仪的最大检测距离。

优选的，所述现场测速标准装置与所述被测机动车测速仪并排设置。

优选的，所述测速模块包括雷达发射天线、多个雷达接收天线和测量控制板，所述雷达发射天线分别与每个雷达接收天线通信连接，所述测量控制板分别与所述雷达发射天线和多个雷达接收天线通信连接。

优选的，所述测量控制板通过FMCW调频连续波方法计算所述距离，基于多普勒效应原理计算所述被测机动车的速度。

优选的，所述雷达接收天线为4个。

优选的，所述图像采集模块为CCD像机。

优选的，所述图像采集模块还包括图像去噪处理模块。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的现场测速标准装置在真实交通流量状态下，以正常行驶的车辆为被测目标，与被测机动车测速仪同时对被测机动车速度进行测量，通过测速模块测量与被测机动车之间的距离和被测机动车的速度，设置与被测机动车测速仪对应的预设距离，且每条车道可以设置不同的预设距离，当测速模块测量的被测机动车与现场测速标准装置之间的距离等于预设距离时，控制图像采集模块采集图像，并将速度集成在采集的图像上进行输出。从而工作人员可以将现场测速标准装置采集的图像信息与被测机动车测速仪采集的图像信息做比较，完成被测机动车测速仪的现场测速误差检定。通过预设距离的触发，保证了现场测速标准装置与被测机动车测速仪的检测区域一致，避免了标准器与被测设备测量区域不同带来的测量误差，提高了测量精度，同时基于真实交通流量状态下检定，彻底解决国内需要封路、跑车传统方法遇到的问题，提高了检定的便捷性，符合国际法制计量组织(OIML)国际建议R91中推荐的现场试验方法。

本实用新型的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本实用新型的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的附图标记通常代表相同部件。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的现场测速标准装置的总体结构示意图。

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的现场测速标准装置的比相测角示意图。

附图标记

1、被测机动车；s1、第一车道；s2、第二车道；s3、第三车道；s4、第四车道。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的优选实施例。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本实用新型的一种现场测速标准装置，包括：

图像采集模块，图像采集模块用于根据图像采集控制信号进行图像采集；

测速模块，测速模块用于测量其与被测机动车之间的距离以及被测机动车的速度；

控制模块，控制模块分别与图像采集模块和测速模块连接，用于在距离等于预设距离时输出图像采集控制信号；

图像输出模块，图像输出模块分别与图像采集模块和测速模块连接，用于输出集成图像，集成图像包括被测机动车的图像、被测机动车的速度、以及图像的图像采集时间。

具体地，机动车测速仪是依法强制管理计量器具，按计量法要求每年要按周期进行检定。目前国内计量机构对机动车测速现场测速误差的检定应用的一直是传统方法，机动车测速仪检测现场需要封闭道路，安装了车载汽车速度计的试验车以特定行驶速度点通过被测机动车测速仪的监测区域与被测机动车测速仪进行现场道路测速比对，检测完成现场测速误差检定。

而本实用新型的现场测速标准装置放置在马路旁边，在真实交通流量状态下以正常行驶的车辆为被测目标，与被测机动车测速仪同时对被测机动车速度进行测量，设置与被测机动车测速仪对应的预设距离，测速模块测量被测机动车与现场测速标准装置之间的距离和被测机动车的速度并发送给图像输出模块，当测速模块测量的被测机动车与现场测速标准装置之间的距离等于预设距离时，即被测机动车进入现场测速标准装置的检测区域，控制模块输出图像采集控制信号至图像采集模块，图像采集模块采集真实交通的图像并将采集的图像发送至图像输出模块，图像输出模块将被测机动车速度集成在采集的图像上并输出集成图像。从而工作人员可以将现场测速标准装置采集的图像与被测机动车测速仪采集的图像做比较，从而完成被测机动车测速仪的现场测速误差检定，本实用新型的现场测速标准装置的测量范围为(20～330)km/h，最大允许误差(MPE)为±1.0％。

根据示例性的实施方式的现场测速标准装置通过预设距离的触发，保证了现场测速标准装置与被测机动车测速仪的检测区域一致，避免了检测区域不一致带来的测量误差，提高了测量精度，同时基于真实交通流量状态下检定，彻底解决国内需要封路、跑车传统方法遇到的问题，提高了检定的便捷性，符合国际法制计量组织(OIML)国际建议R91中推荐的现场试验方法解决了。

作为优选方案，现场测速标准装置还包括壳体，图像采集模块、测速模块、控制模块和图像输出模块均设于壳体内。

作为优选方案，集成图像包括被测机动车的的图像、速度、车道信息、位置信息以及图像的图像采集时间。

作为优选方案，测速模块通过被测机动车与现场测速标准装置之间的距离确定被测机动车的车道信息、位置信息。

具体的，测速模块通过被测机动车与标准装置之间的距离计算被测机动车的车道信息、位置信息，并将精确的车道信息和位置信息发送给图像输出模块，图像输出模块将被测机动车的图像、被测机动车的速度、车道信息、位置信息以及图像的图像采集时间集成在采集的图像上，并输出合成图像，以便与被测机动车测速仪的采集信息做比较，比对标准装置采集的被测机动车的位置信息与被测机动车测速仪采集的被测机动车位置信息一致时测量的速度，从而提高了测量精度。

作为优选方案，在距离等于预设距离、且被测机动车的速度大于预设速度以及测速模块测得的相邻两个速度之差小于预设差值时，控制模块输出图像采集控制信号。

具体的，测速模块每0.1秒将被测机动车速度、被测机动车所在车道信息、被测机动车的位置信息传递给控制模块和图像输出模块，控制模块判断被测机动车速度，如果测得的前后两次速度值波动大于0.2km/h则认为是一次无效测量并自动进行下一个速度判断周期，当测量模块相邻两次的速度测量值小于0.2km/h时则控制模块认为本次测量的速度值符合稳定性要求。

当测速模块测量的被测机动车与现场测速标准装置之间的距离等于预设距离，被测机动车的速度大于预设速度且测速模块测得的相邻两个速度之差小于0.2km/h时，控制模块输出图像采集控制信号，保证现场测速标准装置采集的信息与被测机动车测速仪的采集信息相同，确保测量位置的一致性，提高了测量精度。

作为优选方案，预设距离等于被测机动车测速仪的最大检测距离。

具体的，不同型号的被测机动车测速仪设置的抓拍检测距离都是不同，即最大检测距离都是不同的，根据被测机动车测速仪的监测区域设置现场测速标准装置的预设距离，使得现场测速标准装置可以检定多种不同的被测机动车测速仪。

作为优选方案，不同的车道可设置不同的预设距离。

本发明的现场测速标准装置以正常行驶社会车辆为被测对象无需封路、跑车，最多测量8车道，不同的车道可分别设置触发距离(即预设距离)，具备区分车道的能力，具备可调节触发位置使其与被测设备检测区域一致，具备改变限速值的能力，电池蓄电能力较长。

作为优选方案，现场测速标准装置与被测机动车测速仪并排设置。

作为优选方案，测速模块包括雷达发射天线、多个雷达接收天线和测速控制板，雷达发射天线分别与每个雷达接收天线通信连接，测速控制板分别与雷达发射天线和多个雷达接收天线通信连接。

具体的，雷达接收天线至少是两个，测速控制板触发激励雷达发射天线发射信号，并将多个雷达接收天线接收的信号进行滤波放大处理，根据不同雷达接收天线接收信号计算被测机动车与现场测速标准装置之间的速度、距离。

作为优选方案，测速控制板基于多普勒效应原理计算被测机动车的速度，通过FMCW调频连续波方法计算距离。

具体的，FMCW技术在高精度雷达测距领域是现有成熟技术，其基本原理为，现场测速标准装置的雷达发射天线发射信号为高频连续波，其频率随时间按照三角波规律变化，雷达接收天线接收的信号的频率与发射信号的频率变化规律相同，都是三角波规律，只是有一个时间差，利用这个微小的时间差可计算出目标距离，根据以下公式(1)计算被测机动车与现场测速标准装置的距离s：

其中，F_i2-F_i1表示第一雷达接收天线接收信号与第二雷达接收天线接收信号的相位差，f₂-f₁表示第一雷达接收天线接收信号与第二雷达接收天线接收信号的频率差，c表示光在真空中的传播速度。

应用多普勒效应原理测距是现有成熟技术，当被测机动车向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当被测机动车远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机频率。如此即可借由频率的改变数值(被测机动车面对雷达行驶，多普勒频率为正，当被测机动车背向雷达行驶，多普勒频率为负)，采用如下公式(2)计算出被测机动车沿被测机动车与现场测速装置之间的连线方向的速度v_m：

其中，F_d表示雷达接收天线接收到的多普勒信号的频率。

采用如下公式(3)计算出被测机动沿车道方向车的速度v：

v＝v_m·cosθ (3)

其中，v表示被测机动车沿车道方向的速度，θ表示被测机动车与现场测速标准装置之间的连线与车道方向之间的夹角。

作为优选方案，以现场测速标准装置中心点O点为原点，以通过原点O垂直于车道的方向为X轴，以通过原点平行于车道方向为Y轴，建立坐标系。测速模块通过比相测角原理测量被测机动车与现场测速标准装置之间的连线与Y轴之间的夹角θ，即被测机动车与现场测速标准装置之间的连线与车道方向之间的夹角。

作为优选方案，通过以下公式(4)计算夹角θ：

其中，λ为接收信号的波长，为第一雷达接收天线接收信号和第二雷达接收天线接收信号的相位差，d为第一雷达接收天线和第二雷达接收天线之间的距离。

具体的，通过以下内容解释公式(4)的由来。假设第一雷达接收天线和第二雷达接收天线之间的距离为d，一个信号从远处分别射入第一雷达接收天线和第二雷达接收天线，被测机动车与第一雷达接收天线之间的连线与Y轴之间的夹角为θ₁，被测机动车与第二雷达接收天线之间的连线与Y轴之间的夹角为θ₂，R₁为被测机动车与Y轴之间的横向距离，R₂为被测机动车与第二雷达接收天线所在位置之间的纵向距离。根据三角函数，可以得到：

当R1》d时，θ₁＝θ₂，用θ统一表示θ₁和θ₂，θ为被测机动车与现场测速标准装置之间的连线与Y轴之间的夹角，也叫信号来向角。

信号沿着相对雷达接收天线有夹角θ的方向射入雷达接收天线，第一雷达接收天线、第二雷达接收天线分别接收信号的时间肯定不同，由于时间太短不方便用t去测量，通常会用相位代替。

接收信号波长为λ，第一雷达接收天线和第二雷达接收天线接收信号相位差为因此第一雷达接收天线接收的信号和第二雷达接收天线接收的信号的距离差为：

其中，l为第一雷达接收天线接收信号和第二雷达接收天线接收信号之间的距离差，l与第一雷达接收天线和第二雷达接收天线之间的距离d、被测机动车与测量装置所在位置纵坐标的夹角θ有以下关系：

因此可以求得被测机动车与测量装置所在位置纵坐标的夹角，即信号来向角度为：

例如，根据现场检定方法，在路侧建立三脚架，安置于路肩，距离道路0.5-1.5米处，同时需将托盘高度置于1.6米以上，现场标准测速装置设置于托盘上，且托盘与道路保持基本水平以现场测速标准装置中心点O点为原点，以通过原点垂直于车道的方向为X轴，以通过原点平行于车道方向的为Y轴，建立坐标系，现场测速标准装置中心点O的具体位置信息可以获取。

根据比相测角原理可知，现场测速标准装置可以测量出其与被测机动车之间的距离s和夹角θ，因此可以计算被测机动车与现场测速标准装置之间沿X轴方向的距离d₁以及沿Y轴方向的距离d₂。标准装置中心点O的具体位置信息已知，d₁，d₂已知，即可确定被测机动车的具体位置信息。

作为优选方案，设定车道宽度为w，通过以下公式(5)计算车道数u：

其中，u为整数，表示车道数，w为车道宽度，d₁为被测机动车与现场测速标准装置之间沿X轴方向的距离，Δd为现场测速标准装置与第一车道左侧边线之间的距离，[]表示取整数。

例如，设定车道宽度(如3.5m)，则根据d₁的大小可以判断机动车位于哪个车道。假设现场测速标准装置设置于第一车道左侧边线0.5m处，即Δd＝0.5，计算获取该结果的整数部分，也就是u，即确定出位于第一车道，第二车道和第三车道，也就是判断(d₁-0.5m)处于0m-3.5m，3.5m-7.0m，7.0m-10.5m的哪个范围。

作为优选方案，雷达接收天线为4个。

具体的，任选两个雷达接收天线分别作为第一雷达接收天线和第二雷达接收天线。

作为优选方案，图像采集模块为CCD像机。

作为优选方案，图像采集模块还包括图像去噪处理模块。

具体的，现场测速标准装置中的图像采集模块负责拍摄测量被测机动车的图像信息，包括图像采集功能、能见度检测功能、图像存储功能、图像去噪功能。

图像采集模块采用CCD像机，最高像素1200万，能够检测能见度，根据能见度高低选择合适拍摄频率的CCD像机；还能够根据天气的实际情况，如晴天、大雾、大雨等调节图像采集模块的拍摄频率，提高了车辆图像的捕获力。

图像去噪模块还采用自适应维纳滤波方法或形态学噪声滤除方法对采集的图像进行去噪处理，提高了拍摄机机动车图像的清晰度。

实施例

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的现场测速标准装置的总体结构示意图。图2示出了根据本实用新型的一个实施例的现场测速标准装置的比相测角示意图。

结合图1和图2所示，该一种现场测速标准装置，包括：

图像采集模块102，图像采集模块102用于根据图像采集控制信号进行图像采集；

测速模块104，测速模块104用于测量其与被测机动车之间的距离以及被测机动车的速度；

控制模块106，控制模块106分别与图像采集模块102和测速模块104连接，用于在距离等于预设距离时输出图像采集控制信号；

图像输出模块108，图像输出模块108分别与图像采集模块102和测速模块104连接，用于输出集成图像，集成图像包括被测机动车的图像、被测机动车的速度、以及图像的图像采集时间。

其中，现场测速标准装置还包括壳体，图像采集模块、测量模块、控制模块和图像输出模块均设于壳体内。

其中，在距离等于预设距离、且被测机动车的速度大于预设速度以及测速模块测得的相邻两个速度之差小于预设差值时，控制模块输出图像采集控制信号。

其中，预设距离等于被测机动车测速仪的最大检测距离。

其中，现场测速标准装置与被测机动车测速仪并排设置。

其中，测速模块104包括雷达发射天线、多个雷达接收天线和测量控制板，雷达发射天线分别与每个雷达接收天线通信连接，测量控制板分别与雷达发射天线和多个雷达接收天线通信连接。

其中，测速控制板基于多普勒效应原理计算被测机动车的速度，通过FMCW调频连续波方法计算距离，。

其中，雷达接收器为4个。

其中，图像采集模块102为CCD像机。

其中，图像采集模块102还包括图像去噪处理模块。

该现场测速标准装置的工作过程如下：测速模块104测量被测机动车与现场测速标准装置之间的距离和被测机动车的速度，基于被测机动车与现场测速标准装置之间的距离以及被测机动车与现场测速标准装置之间的连线与车道方向之间的夹角确定被测机动车的位置信息，基于被测机动车与现场测速标准装置之间的距离确定被测机动车的位置信息，当测速模块104测量的被测机动车与现场测速标准装置之间的距离等于预设距离，每条车道可以设置不同的预设距离(触发位置)，被测机动车的速度大于预设速度且测量模块测得的相邻两个速度之差小于预设差值时，控制模块106输出图像采集控制信号至图像采集模块102，图像采集模块102采集真实交通的图像，图像输出模块108将速度、车道信息、位置信息合成在采集的图像上，现场测速标准装置采集的图像信息与被测机动车测速仪采集的图像信息做比较，从而完成被测机动车测速仪的现场测速误差检定。

以上已经描述了本实用新型的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种现场测速标准装置，其特征在于，所述测速标准装置包括：

图像采集模块，所述图像采集模块用于根据图像采集控制信号进行图像采集；

测速模块，所述测速模块用于测量其与被测机动车之间的距离以及所述被测机动车的速度；

控制模块，所述控制模块分别与所述图像采集模块和测速模块连接，用于在所述距离等于预设距离时输出所述图像采集控制信号；

图像输出模块，所述图像输出模块分别与所述图像采集模块和所述测速模块连接，用于输出集成图像，所述集成图像包括被测机动车的图像、被测机动车的速度、以及所述图像的图像采集时间。

2.根据权利要求1所述的现场测速标准装置，其特征在于，还包括壳体，所述图像采集模块、所述测速模块、所述控制模块和所述图像输出模块均设于所述壳体内。

3.根据权利要求1所述的现场测速标准装置，其特征在于，

在所述距离等于预设距离、且所述被测机动车的速度大于预设速度以及所述测速模块测得的相邻两个速度之差小于预设差值时，所述控制模块输出所述图像采集控制信号。

4.根据权利要求1所述的现场测速标准装置，其特征在于，所述预设距离等于被测机动车测速仪的最大检测距离。

5.根据权利要求4所述的现场测速标准装置，其特征在于，所述现场测速标准装置与被测机动车测速仪并排设置。

6.根据权利要求1所述的现场测速标准装置，其特征在于，

所述测速模块包括雷达发射天线、多个雷达接收天线和测量控制板，所述雷达发射天线分别与每个雷达接收器通信连接，所述测量控制板分别与所述雷达发射天线和多个雷达接收天线通信连接。

7.根据权利要求6所述的现场测速标准装置，其特征在于，所述测量控制板通过FMCW调频连续波方法计算所述距离，基于多普勒效应原理计算所述被测机动车的速度。

8.根据权利要求6所述的现场测速标准装置，其特征在于，所述雷达接收天线为4个。

9.根据权利要求8所述的现场测速标准装置，其特征在于，所述图像采集模块为CCD像机。

10.根据权利要求1所述的现场测速标准装置，其特征在于，所述图像采集模块还包括图像去噪处理模块。