DE10148289A1

DE10148289A1 - Detector for classifying moving vehicles has camera mounted on motorway bridge with computer to determine vehicle speed and path

Info

Publication number: DE10148289A1
Application number: DE10148289A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Koy-Oberthuer; Thomas Muensterer; Lothar Brenneis; Norbert Stein
Original assignee: Vitronic Dr Ing Stein Bildverarbeitungssysteme GmbH
Current assignee: Vitronic Dr Ing Stein Bildverarbeitungssysteme GmbH
Priority date: 2001-09-29
Filing date: 2001-09-29
Publication date: 2003-04-24
Also published as: DE50210861D1; EP1446678B1; WO2003036320A3; ATE372523T1; AU2002320990A1; WO2003036319A3; WO2003036320A2; EP1446678A2; AU2002320979A1; WO2003036319A2

Abstract

The detector for classifying moving vehicles such as lorries on motorways has a camera (6) to take video film of the vehicles and circuits to recognize each vehicle structure and thus determine its speed. The circuits include a LIDAR system connected to a computer to determine the vehicle path and speed data, correct the data and control taking of the video film.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Fahrzeugen in Bewegung, insbesondere von Lkw auf Autobahnen, mit Hilfe mindestens einer Kamera und/oder sonstigen Einrichtungen zur Erfassung der Kontur oder räumlichen Struktur eines Fahrzeuges und gegebenenfalls dessen Geschwindigkeit. The present invention relates to a method for detecting vehicles in motion, especially of trucks on highways, with the help of at least one camera and / or other Devices for detecting the contour or spatial structure of a vehicle and, if necessary its speed.

Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung zum Erfassen von Fahrzeugen in Bewegung, insbesondere von Lkw auf Autobahnen, welche mindestens eine Kamera und/oder sonstige Einrichtung zur Erfassung der Kontur oder räumlichen Struktur des Fahrzeuges und gegebenenfalls seiner Geschwindigkeit aufweist. The present invention also relates to a device for detecting vehicles in Movement, especially of trucks on highways, which have at least one camera and / or other device for recording the contour or spatial structure of the vehicle and possibly its speed.

Entsprechende Verfahren und Vorrichtungen sind seit langem bekannt, z. B. in Form von Überwachungskameras an Ampeln oder an Geschwindigkeitsmeßstellen, wobei z. B. das Durchfahren einer Lichtschranke oder aber das Meßergebnis einer Radar- oder Lasermessung die Überschreitung eines Geschwindigkeitsgrenzwertes anzeigt, was dann im Regelfall das Auslösen einer Kamera zur Folge hat, die das Fahrzeug und nach Möglichkeit auch dessen Kennzeichen und das Gesicht des Fahrers bzw. der Fahrerin erfaßt. Appropriate methods and devices have long been known, for. B. in the form of Surveillance cameras at traffic lights or at speed measuring points, z. B. driving through one Light barrier or the measurement result of a radar or laser measurement the exceeding a speed limit value, which then usually triggers a camera Consequence that the vehicle and, if possible, its number plate and the face of the Driver recorded.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind auch in zahlreichen Veröffentlichungen und Patenten beschrieben. Bekannt sind auch bereits Einrichtungen zur Mautüberwachung. Diese Einrichtungen weisen in ähnlicher Weise wie die Vorrichtungen an Ampeln oder an Geschwindigkeitsmeßstellen im Regelfall eine Kamera auf, welche ein Fahrzeug und insbesondere dessen Kennzeichen erfaßt, wenn es an einer Mautstelle vorbeifährt. Daneben weisen aber solche Mautvorrichtungen oftmals auch noch Kommunikationseinrichtungen auf, die mit entsprechenden Kommunikationseinrichtungen, die an einem Fahrzeug angeordnet sind, in Verbindung treten und dabei alle für die Mautberechnung relevanten Daten austauschen. Dies kann auch mit automatischer Buchung und der Kommunikation zu einer zentralen Einrichtung verbunden sein. Such methods and devices are also found in numerous publications and patents described. Toll monitoring devices are also already known. These facilities point in a similar way to the devices at traffic lights or at speed measuring points in the As a rule, a camera that detects a vehicle and in particular its license plate, when it passes a toll booth. In addition, however, such toll devices often have also on communication facilities with corresponding Communication devices, which are arranged on a vehicle, connect and all for the Exchange toll-relevant data. This can also be done with automatic booking and Communication to a central facility.

Der vorliegenden Erfindung möglicherweise nächstliegend könnten die US-Patente 5 757 286 und 5 809 161 sowie die entsprechenden internationalen Veröffentlichungen WO 94/28377 und WO 93/19441 sein, wobei die jeweils erstgenannte Druckschrift eine Einrichtung zur Geschwindigkeitsmessung mit Hilfe von zwei Videokameras unter Erstellung von Stereobildern in vorgegebenen Zeitabständen aufweist, woraus sich Ort, Weg und Geschwindigkeit eines Fahrzeuges ergeben. Die zweitgenannte Druckschrift beschreibt eine Kamera, die in der Lage ist, sich bewegende Objekte von anderen sich bewegenden und statischen Objekten zu unterscheiden und zu verfolgen, wobei dies im wesentlichen von einem entsprechenden Bildverarbeitungssystem geleistet wird. Perhaps closest to the present invention could be U.S. Patents 5,757,286 and 5 809 161 and the corresponding international publications WO 94/28377 and WO 93/19441, the first publication being a device for Speed measurement with the help of two video cameras with the creation of stereo images in predetermined Has time intervals from which the location, path and speed of a vehicle result. The the second-mentioned document describes a camera that is capable of moving objects to distinguish and track from other moving and static objects, whereby this is essentially done by a corresponding image processing system.

Beide Druckschriften entsprechen im wesentlichen den Merkmalen des Oberbegriffes der Ansprüche 1 bzw. 12. Both publications correspond essentially to the features of the generic term Claims 1 and 12, respectively.

In vielen Staaten ist es üblich, für die Benutzung von Straßen oder Autobahnen oder bestimmten Abschnitten hiervon Benutzungsgebühren zu verlangen. Hierzu sind entsprechende Autobahnabschnitte im Regelfall durch großflächige Haltestellen begrenzt bzw. unterbrochen, die eine Reihe von Zahlschaltern aufweisen, an denen die Fahrzeuge kurz anhalten, damit der Fahrer eine entsprechende Gebühr bezahlt oder an denen eine Bezahlung der Gebühr anhand einer entsprechenden Quittung oder Marke kurz überprüft wird. Wie bereits erwähnt, sind hierzu schon Systeme vorgeschlagen worden, die z. B. über Transponder oder andere Kommunikationseinrichtungen Informationen mit einer Mautstelle austauschen, wobei das Fahrzeug identifiziert und auf einem dem Fahrzeugbesitzer zugeordneten Konto eine entsprechende Abbuchung vorgenommen wird. In many states it is common for the use of roads or highways or certain ones To request sections of this user fee. For this are corresponding Highway sections are usually limited or interrupted by large stops, which are a number of Have payment counters at which the vehicles stop briefly so that the driver can get one corresponding fee paid or on which a payment of the fee based on a corresponding Receipt or brand is checked briefly. As already mentioned, there are already systems for this been proposed, the z. B. via transponders or other communication devices Exchange information with a toll booth, where the vehicle is identified and on a the A corresponding debit is made to the vehicle owner's account.

Derartige Kommunikationseinrichtungen sind jedoch nutzlos, wenn ein Lkw nicht damit ausgestattet ist oder wenn die Kommunikationseinrichtung in dem Lkw zum Zwecke der Manipulation verändert, außer Betrieb gesetzt oder abgekapselt worden ist. However, such communication devices are useless if a truck is not equipped with them or if the communication device in the truck changes for the purpose of manipulation, has been decommissioned or encapsulated.

Die Mautstellen mit Halt- und Zahlstationen oder mit Überprüfung haben dagegen den Nachteil, daß sie in der Regel recht umfangreiche Bauwerke sind, da sie üblicherweise weit mehr Kassen- bzw. Zahlstellen aufweisen müssen als die betreffende Autobahn Spuren hat, um nicht erhebliche Staus auf der Autobahn entstehen zu lassen. The toll booths with stops and payment stations or with verification, however, have the disadvantage that they are usually quite large structures, since they usually have far more cash register or Paying agents must have as the highway in question has lanes in order to avoid significant traffic jams to be created on the highway.

Weiterhin haben diese Mautstellen den Nachteil, daß sie entweder zusätzlich auch an jeder Ausfahrt bzw. Auffahrt einer Autobahn vorgesehen werden müssen oder, daß zwischen zwei entsprechenden Mautstellen keine weitere Auffahrt oder Ausfahrt vorhanden sein darf. Dies führt dazu, daß der Benutzer unter Umständen lange Wege bzw. Umwege bis zum Erreichen der nächsten Autobahnauffahrt oder -abfahrt in Kauf nehmen muß, was die Akzeptanz eines solchen Systems deutlich verringert und den angestrebten Zeitgewinn zumindest teilweise wieder zunichte macht. Darüber ist ein solches System völlig unpraktikabel in Fällen, in welchen nur ein gewisser Teil, wenn auch unter Umständen ein erheblicher Teil der eine Autobahn benutzenden Fahrzeuge gebührenpflichtig ist. Dies gilt beispielsweise für eine auf Lkw beschränkte Autobahngebühr, wie sie für die Bundesrepublik Deutschland derzeit ins Auge gefaßt wird. Die pauschale Erhebung einer Autobahngebühr für jeden Lkw wird dabei als teilweise sehr ungerecht und deshalb politisch auch unerwünscht abgelehnt. Außerdem würde dies wiederum an den Grenzen, wo bisher in erheblichem Umfang Kontrollen entfallen sind, ein erneutes Einführen von Kontrollen und Mautstellen erfordern. Der Umbau der Autobahnen unter Einrichtung herkömmlicher Mautstellen, die nur für Lkw zu benutzen wären und für die entsprechende LKW-Spuren von der Hauptstrecke der Autobahn zu einer Mautstelle hin abzweigen, kommt aus Kostengründen kaum in Betracht, da wegen der Vielzahl von Aus- und Abfahrten im deutschen Autobahnnetz eine entsprechend große Zahl von Mautstellen eingerichtet werden müßte. Darüber hinaus würde die Einrichtung einer solchen Mautstelle auch keineswegs sicherstellen, daß insbesondere während der Dunkelheit oder bei wenig Verkehr nicht doch der eine oder andere Lkw die Abzweigung über die Mautstelle vermeiden würde. Darüber hinaus kostet ein solches Anhalten und Überprüfen immer relativ viel Zeit, die eigentlich durch Benutzung der Autobahn eingespart werden sollte. Furthermore, these toll booths have the disadvantage that they can also be used at every exit or access to a highway must be provided or that between two corresponding Toll points no further driveway or exit may exist. This leads to the fact that the Users may have long ways or detours to reach the next one Motorway entrance or exit has to put up with, which clearly shows the acceptance of such a system reduced and at least partially nullifies the time saved. About that is a such a system completely impractical in cases where only a certain part, albeit under Under certain circumstances, a significant part of the vehicles using a motorway is subject to a fee. This applies, for example, to a freeway toll limited to trucks, such as that for the Federal Republic of Germany is currently under consideration. The flat fee for a motorway toll every truck is sometimes very unjust and therefore politically undesirable declined. It would also turn on the borders, where so far to a considerable extent Checks are no longer required and checks and toll booths must be reintroduced. The conversion of the Motorways with conventional toll booths that could only be used for trucks and for the corresponding truck lanes from the main section of the motorway to a toll booth branch off, is hardly considered for cost reasons, because of the large number of extensions and Departures in the German motorway network have a correspondingly large number of toll booths would. In addition, the establishment of such a toll booth would in no way make sure that not one or the other, especially in the dark or with little traffic other trucks would avoid the toll gate. It also costs one Such stopping and checking always takes a fair amount of time, actually using the freeway should be saved.

Ein zeitgemäßes Mautsystem sollte daher ein Anhalten von Fahrzeugen auf das absolut unvermeidliche Maß beschränken, also beispielsweise auf das pro Tag höchstens einmalige Entrichten einer Mautgebühr, soweit sich Fahrten vorhersehen lassen. Ansonsten können Mautgebühren auch für größere Zeiträume, im Paket für bestimmte Strecken oder für eine beliebige Anzahl von Kilometern entrichtet werden und es sollte auch eine Registrierung des Fahrzeuges mit einem automatischen Abbuchungssystem möglich sein. In Verbindung mit moderner Kommunikations- und Navigationstechnologie kann bei solchen Systemen auf die Einrichtung von Mautstellen gänzlich verzichtet werden, wenn Möglichkeiten geschaffen werden, etwaige Mautpreller sicher zu identifizieren. A modern toll system should therefore stop vehicles absolutely Limit the inevitable measure, for example to paying one at most once a day Toll fee, insofar as trips can be predicted. Otherwise, tolls can also be charged for longer periods, as a package for certain routes or for any number of kilometers be paid and there should also be an automatic registration of the vehicle Debiting system may be possible. In connection with modern communication and With such systems, navigation technology can completely dispense with the installation of toll booths if opportunities are created to reliably identify any toll bumpers.

Wie bereits erwähnt, gibt es bereits automatische Mautkontrollsysteme, die auf der Kommunikation zwischen Fahrzeug und einer entsprechenden Kommunikationsrichtung an einer Mautstelle beruhen, wobei die Kommunikation automatisch navigationsgestützt mit dem Fahrzeug erfolgt. Diese Systeme setzen aber voraus, daß in jedem mautpflichtigen Fahrzeug eine entsprechende Kommunikationseinrichtung vorhanden ist, aus welcher die wesentlichen Daten des Fahrzeuges abgerufen werden können, die seiner Identifikation dienen, wobei außerdem auch noch die benutzten, mautpflichtigen Autobahnabschnitte bei jeder Kontrolle erfaßt und/oder übermittelt werden sollten. Bei dem erwähnten manuellen Einbuchungsverfahren kann auf eine solche Kommunikationseinrichtung verzichtet werden, wenn entsprechende Kontrollmöglichkeiten vorgesehen werden. As already mentioned, there are already automatic toll control systems based on communication between the vehicle and a corresponding direction of communication at a toll booth are based, with the communication being carried out automatically with the aid of navigation with the vehicle. This Systems, however, require that there is a corresponding one in every toll vehicle Communication device is available, from which the essential data of the vehicle is retrieved can be used to identify him, and the used, toll sections of the motorway should be recorded and / or transmitted at every inspection. at the mentioned manual booking procedure can be used on such a communication device be waived if appropriate control options are provided.

Ein entsprechendes System muß also sicher genug sein, um jeden Manipulationsversuch und jeden Versuch, ohne Zahlung der fälligen Gebühren eine bestimmte Strecke zu befahren, wirksam zu unterbinden. Die Mautüberwachungsstellen müssen daher in der Lage sein, jedes Fahrzeug, welches mautpflichtig ist, eindeutig als solches zu identifizieren, wobei die Fehlerquote möglichst gering sein sollte. Dies heißt, daß zum einen nicht solche Fahrzeuge erfaßt werden dürfen, die der Mautpflicht nicht unterliegen und zum anderen auch zu mautpflichtigen Fahrzeugen, für die tatsächlich eine Mautgebühr entrichtet wurde, nicht die Fehlmeldung ausgegeben werden sollte, daß die Gebühr nicht entrichtet worden sei. Schließlich sollen aber auch alle mautpflichtigen Fahrzeuge tatsächlich als solche erfaßt werden. A corresponding system must therefore be secure enough to prevent every attempt at manipulation and everyone Attempt to travel a particular route without paying the fees due is effective prevention. The toll monitoring points must therefore be able to control every vehicle toll is to be clearly identified as such, the error rate being as low as possible should. This means that, on the one hand, vehicles that are subject to tolls may not be registered not subject to and also to toll vehicles, for which one actually Toll fee was paid, the erroneous report should not be issued that the fee was not paid. Ultimately, however, all toll vehicles should actually be recorded as such.

Zwar ist es mit herkömmlichen Kamerasystemen möglich, grundsätzlich alle eine Strecke befahrenden Fahrzeuge zu erfassen, z. B. mit Induktionsschleifen als Auslöser für eine Kamera, jedoch werden dabei unterschiedslos mautpflichtige und nicht mautpflichtige Fahrzeuge erfaßt und die Auswertung entsprechender Bildaufnahmen würde einen immensen Aufwand erfordern, der in keinem Verhältnis zu den erzielbaren Mautgebühren stehen würde. It is possible with conventional camera systems, basically all one way to detect vehicles driving on, e.g. B. with induction loops as a trigger for a camera, however vehicles without toll and non-toll vehicles are recorded and the Evaluation of corresponding image recordings would require an immense effort, which in none Would stand in relation to the achievable toll fees.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen von Fahrzeugen in Bewegung zu schaffen, welche in der Lage sind, eine automatische Unterscheidung zwischen mautpflichtigen und nicht mautpflichtigen Fahrzeugen vorzunehmen, um so die unnötige Erfassung großer Datenmengen zu vermeiden. Vorzugsweise kann dieses System auch dahingehend erweitert werden, daß es nur mautpflichtige Fahrzeuge erfaßt, bei denen die ordnungsgemäße Entrichtung der Mautgebühren in Zweifel steht. Compared to this prior art, the present invention is based on the object To provide a method and an apparatus for detecting vehicles in motion, which in are able to make an automatic distinction between toll and not toll vehicles to avoid the unnecessary collection of large amounts of data. This system can preferably also be expanded so that it only requires tolls Vehicles registered where the proper payment of the toll is in doubt.

Hinsichtlich des entsprechenden Verfahrens wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, daß vor dem Erfassen der Kontur und/oder räumlichen Struktur die Erfassung und Verfolgung des Fahrzeuges durch ein LIDAR-System erfolgt, wobei aus den LIDAR-Daten Weg und Geschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmt werden, die den anschließend ermittelten Kontur- und Strukturdaten zugeordnet werden. With regard to the corresponding method, the object on which the invention is based becomes solved in that the detection and the detection of the contour and / or spatial structure Tracking of the vehicle is carried out by means of a LIDAR system, the path and the LIDAR data being used Speed of the vehicle can be determined, the contour and then determined Structural data can be assigned.

Die bisherigen Systeme, insbesondere das aus der US 5 757 286 bzw. der WO 94/28377, waren zwar in der Lage, mit Hilfe von zwei Kameras Stereobilder und damit den Abstand von Kraftfahrzeugen zu der Kamera zu erfassen, jedoch dienten diese Stereobilder nur dazu, die in einer gegebenen Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einzelbildern zurückgelegte Entfernung zu bestimmen, um auf diese Weise die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges zu messen. The previous systems, in particular that from US 5,757,286 or WO 94/28377, were Although able to use stereo cameras with two cameras and thus the distance from Motor vehicles to capture the camera, however, these stereo images were only used in a given one Time to determine the distance traveled between two successive frames in this way to measure the speed of a vehicle.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt jedoch eine unabhängige Geschwindigkeits- und Wegabschätzung durch ein LIDAR-System, wobei sich aus den LIDAR-Daten Weg und Geschwindigkeit des Fahrzeuges mit genügender Genauigkeit abschätzen lassen, um eindeutig die unabhängig gemessenen Strukturdaten, also insbesondere Höhe und/oder Breite des Fahrzeuges, die Achszahl, der Fahrzeugtyp, das Kennzeichen etc., den LIDAR-Daten zuordnen zu können. Aus diesen Daten gemeinsam ergeben sich dann z. B. die ungefähre Länge, die Breite und/oder Höhe sowie weitere Parameter des Fahrzeuges und die Tatsache, ob das Fahrzeug gegebenenfalls einen Anhänger aufweist. Diese Informationen reichen aus, um das Fahrzeug mit hoher Treffsicherheit zu klassifizieren, wobei es darauf ankommt, mit einer ausreichenden Genauigkeit Lkw ab einer bestimmten Größen- und Gewichtsklasse zu unterscheiden, so daß Fehlmeldungen des Systems weitgehend vermieden werden. According to the method according to the invention, however, an independent speed and Path estimation by a LIDAR system, the path and the LIDAR data Have the speed of the vehicle estimated with sufficient accuracy to clearly identify the independently measured structural data, in particular the height and / or width of the vehicle, the To be able to assign the number of axles, the vehicle type, the number plate, etc. to the LIDAR data. From these Data together then result e.g. B. the approximate length, width and / or height as well further parameters of the vehicle and the fact whether the vehicle may have one Has trailer. This information is sufficient to make the vehicle highly accurate classify, it depends on with sufficient accuracy trucks from one to differentiate certain size and weight class, so that false reports of the system largely avoided.

Die entsprechende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ein LIDAR-System aufweist, welches zusammen mit einer Auswerteeinrichtung für das Erfassen und Verfolgen eines Fahrzeuges im Abstand vor Erreichen einer Meßstelle bzw. Aufnahmeposition einer Kamera ausgelegt ist, wobei die Kamera und/oder die sonstigen Einrichtungen zur Erfassung von Strukturdaten so angeordnet und ausgelegt sind, daß sie mindestens eines der Maße Höhe oder Breite des zuvor vom LIDAR erfaßten und für das Erreichen der Meßstelle vorausberechneten Fahrzeuges erfassen. The corresponding device is characterized in that it has a LIDAR system, which together with an evaluation device for the detection and tracking of a vehicle is designed at a distance before reaching a measuring point or recording position of a camera, wherein the camera and / or the other devices for acquiring structural data are arranged in this way and are designed so that they are at least one of the dimensions height or width of the LIDAR detected and pre-calculated for reaching the measuring point vehicle.

In der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der mindestens eine Profilparameter (Höhe oder Breite) des Fahrzeuges durch Laserabstandssensoren erfaßt wird, die im wesentlichen senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges ausgerichtet sind, so daß etwaige perspektivische Verzerrungen minimal sind und leicht korrigiert werden können. Zweckmäßig ist es dabei, wenn die der Überwachung einer Fahrspur zugeordneten Laserabstandssensoren oberhalb der Fahrspur und seitlich zu dieser versetzt angeordnet sind, und wenn insbesondere ein Paar entsprechender Laserabstandssensoren verwendet wird. Diese erfassen dann gleichzeitig eine Seitenfront und das Dach des Fahrzeuges und der Abgleich der von beiden Lasersensoren ermittelten Daten ermöglicht dann eine präzise, stereoskopische Bestimmung des Querschnitts. Dabei ist zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit der Höhen- und Breitenmaße ein Verfahren bevorzugt, bei welchem die Daten der Laserabstandssensoren statistisch ausgewertet bzw. gemittelt werden. Mit anderen Warten, es erfolgen nacheinander mehrere unabhängige Abstandsmessungen durch die Laserabstandssensoren und die dabei erfaßten Daten werden statistisch aufbereitet, so daß durch Mittelwertbildung die Genauigkeit der Höhen- und Breitenmaße verbessert werden kann. Selbstverständlich muß das System dabei die Maße eines Fahrerhauses von den Maßen eines nachfolgenden Kasten- oder Planenaufbaus oder sonstigen Ladeabschnittes eines Lkw unterscheiden. Auch dies kann jedoch relativ einfach mit Hilfe entsprechender statistischer Mittel geschehen, indem beispielsweise nur von einer Gruppe aufeinanderfolgender Meßdaten ein Mittelwert gebildet wird, wenn die Einzeldaten gegenüber dem Mittelwert eine bestimmte, vorgegebene Schwankungsbreite nicht überschreiten. Zusätzlich kann mit einer entsprechenden Datenverarbeitung die Anzahl der Fahrzeugachsen, das Typenzeichen (die Marke), das Kennzeichen (z. aus Videodaten) bestimmt werden. In the preferred embodiment it is provided that the at least one profile parameter (Height or width) of the vehicle is detected by laser distance sensors, which are essentially are aligned perpendicular to the direction of travel of the vehicle, so that any perspective Distortions are minimal and can be easily corrected. It is useful if the Monitoring of laser distance sensors assigned to a lane above the lane and are laterally offset to this, and if in particular a pair corresponding Laser distance sensors is used. These then capture a side front and the roof at the same time of the vehicle and the comparison of the data determined by both laser sensors then enables a precise, stereoscopic determination of the cross-section. It is for further improvement the accuracy of the height and width dimensions preferred a method in which the data of the Laser distance sensors are statistically evaluated or averaged. With others waiting for it several independent distance measurements are carried out in succession by the laser distance sensors and the data recorded in the process are processed statistically so that the Accuracy of the height and width dimensions can be improved. Of course it has to System the dimensions of a cab from the dimensions of a subsequent box or Differentiate tarpaulin structure or other loading section of a truck. However, this can also be relative easily done with the help of appropriate statistical means, for example by only one Group of successive measurement data an average is formed when the individual data do not exceed a certain, predetermined fluctuation range compared to the mean. In addition, the number of vehicle axles, the Type mark (the brand), the mark (e.g. from video data) can be determined.

Der LIDAR ist ein Laser- bzw. Maser-Meßsystem, welches in der Regel aus einer größeren Zahl von Einzelstrahlen besteht, die nach Art eines Fächers eine Ebene aufspannen, wobei der Öffnungswinkel dieses Fächers für die Zwecke der vorliegenden Erfindung vorzugsweise nicht wesentlich größer als 60° ist. The LIDAR is a laser or maser measuring system, which usually consists of a large number of There are individual beams that span a level in the manner of a fan, the The opening angle of this fan for the purposes of the present invention is preferably not significantly larger than 60 °.

Zweckmäßigerweise wird jeder Fahrspur ein eigenes LIDAR-System zugeordnet und eine entsprechende LIDAR-Kamera wird vorzugsweise oberhalb und neben der von ihr zu überwachenden Fahrspur angeordnet. Dabei wird die durch die Einzelstrahlen des LIDAR aufgespannte Ebene sowohl gegenüber der Straßenebene als auch gegenüber einer zur Straßenebene senkrechten Ebene geneigt. Bei einem dreiachsigen Koordinatensystem, von welchem zwei Achsen die Straßenebene und die dritte die hierzu senkrechte Richtung aufspannen, ist die von dem LIDAR aufgespannte Ebene um alle drei Achsen verdreht. Each lane is expediently assigned its own LIDAR system and one Corresponding lidar camera is preferably above and next to the one to be monitored by it Lane arranged. The plane spanned by the individual beams of the LIDAR is both opposite the street level as well as a plane perpendicular to the street level inclined. With a three-axis coordinate system, of which two axes are the street level and the third spanning the direction perpendicular to this is the plane spanned by the LIDAR rotated around all three axes.

Dadurch verläuft eine Schnittlinie der LIDAR-Ebene mit der Ebene der Straße entlang einer Linie, die die Fahrtrichtung unter einem spitzen Winkel schneidet und für eine zur Straßenebene parallele Ebene rückt diese Schnittlinie entsprechend näher an das LIDAR-System heran. Jeder einzelne der n Laser, welche die LIDAR-Ebene aufspannen, ist in der Lage, eine Entfernungsmessung über die Laufzeit eines reflektierten Laserstrahls durchzuführen. Bei der beschriebenen Ausrichtung des LI- DAR muß ein Fahrzeug notwendigerweise die LIDAR-Ebene durchbrechen und erzeugt dabei entsprechende Abstandsdaten, die lediglich so ausgewertet werden, daß daraus der Weg, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Fahrzeuges bzw. "Objektes" abgeschätzt werden können. Daraus ergibt sich insbesondere, ob das Fahrzeug auf der Spur bleibt, auf welcher es erfaßt wurde oder ob es gerade einen Spurwechsel vornimmt. Aus diesen Weg- und Geschwindigkeitsdaten kann das LIDAR-System dann Ort und Zeitpunkt der Strukturmessung bzw. Höhen- und Breitenmessung bestimmen, das heißt er kann die Weg- und Geschwindigkeitsdaten eindeutig den Meßdaten der entsprechenden Sensoren zuordnen. Weiterhin kann aufgrund der LIDAR-Daten ein geeigneter Zeitpunkt bestimmt werden, zu welchem eine Kennzeichenkamera ausgelöst wird, weiche im wesentlichen die Frontseite eines Fahrzeuges erfaßt. This means that a line of intersection of the LIDAR level with the level of the street runs along a line, which intersects the direction of travel at an acute angle and for a direction parallel to the street level This cutting line moves closer to the LIDAR system. Every single one of the n Lasers, which span the LIDAR plane, are able to measure a distance over the To run the time of a reflected laser beam. With the described alignment of the LI DAR must necessarily break through the LIDAR level and thereby generate corresponding distance data, which are only evaluated so that the path, the Speed and the acceleration of the vehicle or "object" can be estimated can. This results in particular in whether the vehicle remains on the track on which it is detected or whether it is currently changing lanes. From this way and The LIDAR system can then provide speed data for the location and time of the structure measurement or height and Determine latitude measurement, that is, it can clearly determine the distance and speed data Assign measurement data to the corresponding sensors. Furthermore, based on the LIDAR data a suitable time is determined at which a license plate camera is triggered, which essentially covers the front of a vehicle.

Die optische Achse der Kamera ist dabei vorzugsweise um einen Winkel zwischen 15 und 70°, vorzugsweise um einen Winkel zwischen 25 und 40° gegenüber der Fahrbahnebene geneigt und die Kamera selbst ist nach Möglichkeit unmittelbar oberhalb der Fahrspur angeordnet, auf welcher sie die Fahrzeuge erfaßt. Zweckmäßigerweise verwendet man hierzu eine Infrarotkamera mit einem Infrarotblitz, der die Fahrer der Fahrzeuge nicht blendet und der im allgemeinen auch eine lange Lebensdauer hat. Der Blitz ist vorzugsweise in der Nähe der Kamera angeordnet, so daß retroreflektierende Abschnitte, wie sie bei Kennzeichen weit verbreitet sind, als hellerer Bildbereich deutlich hervortreten. The optical axis of the camera is preferably at an angle between 15 and 70 °, preferably inclined at an angle between 25 and 40 ° with respect to the plane of the road and the If possible, the camera itself is arranged directly above the lane on which it is located the vehicles recorded. An infrared camera with a is expediently used for this purpose Infrared flash, which does not blind the drivers of the vehicles and which generally also lasts a long time Has lifespan. The flash is preferably located near the camera so that retroreflective sections, such as are widely used for license plates, clearly as a lighter image area emerge.

Darüber hinaus sind bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch Kommunikationseinrichtungen vorgesehen, die eine Kommunikation mit einer entsprechenden, in einem Fahrzeug vorgesehenen Kommunikationseinrichtung erlauben. Dabei wäre es grundsätzlich zum Beispiel möglich, das Lidarsystem gleichzeitig auch als Kommunikationseinrichtung zu verwenden, wozu man gegebenenfalls noch Kodier- und Decodiereinrichtungen verwenden könnte, um einen oder mehrere der Lidarstrahlen als Kommunikationsstrahl auszubilden und um die wesentlichen Fahrzeuginformationen zu erhalten. In addition, the preferred embodiment of the invention also Communication devices are provided that communicate with a corresponding one in a vehicle Allow provided communication facility. It would basically be for example possible to use the lidar system at the same time as a communication device, which is why could possibly still use coding and decoding devices to one or more to train the lidar beams as a communication beam and around the essential ones Get vehicle information.

Selbstverständlich können aber auch separate und unabhängige Kommunikationseinrichtungen verwendet werden. In einer Variante der Erfindung sind für jede Spur einer Fahrbahn mindestens eine Kommunikationseinrichtung und vorzugsweise sogar zwei oder mehr Kommunikationseinrichtungen pro Spur vorgesehen, wobei allerdings jede dieser Kommunikationseinrichtungen nur einen relativ eng begrenzten Erfassungsbereich hat. Durch entsprechende Ausgestaltung von Sende- und Empfangseinrichtungen, bzw. im Falle der Verwendung von Mikrowellen- oder Infrarotstrahlung als Träger der Kommunikationsverbindung durch Blenden, kann man einen näherungsweise kegelförmigen Erfassungsbereich mit elliptischem Querschnitt erzeugen, wobei die Längsachse des elliptischen Querschnittes in Richtung der Fahrspur verläuft und die kurze Halbachse des elliptischen Querschnittes senkrecht hierzu verläuft. Die Erfassungsbereiche können dabei geringer als die Breite einer Fahrspur sein und die Länge kann z. B. das Zwei- bis Dreifache der Breite betragen, ist aber im Regelfall auf höchstens 20 m begrenzt. Diese Kommunikationseinrichtung sollte vorzugsweise die Daten über Typ und Art sowie Größenklasse des Fahrzeuges, seine Identität (Kennzeichen, einschließlich Länderkennzeichen), und Mautgebührendaten enthalten, so daß das Erfassungssystem auf die Erfassung bzw. Speicherung bereits erfaßter Daten verzichten kann, wenn die ordnungsgemäße Entrichtung der Mautgebühren durch die Kommunikationseinrichtung festgestellt wird. Of course, separate and independent communication devices can also be used be used. In a variant of the invention, there are at least one lane for each lane one communication device and preferably even two or more Communication devices are provided per track, but each of these communication devices only one has a relatively narrow range of coverage. By appropriate design of broadcast and Receiving devices, or in the case of using microwave or infrared radiation as Carrier of the communication link through blinds, one can approximate produce a conical detection area with an elliptical cross section, the longitudinal axis of the elliptical cross-section runs in the direction of the lane and the short semi-axis of the elliptical Cross section perpendicular to this. The detection areas can be smaller than that Width of a lane and the length can e.g. B. be two to three times the width, but is usually limited to a maximum of 20 m. This communication device should preferably the data about type and type as well as size class of the vehicle, its identity (license plate, including country code), and toll data, so that the registration system can dispense with the collection or storage of already recorded data if the proper payment of the toll is determined by the communication device.

Derzeit wird jedoch eine Ausführungsform bevorzugt, bei welcher pro Fahrspur genau eine Kommunikationseinrichtung, vorzugsweise auf Infrarotbasis, verwendet wird, wobei die Erfassungsbereiche durchaus überlappen können. Die bei einem Spurwechsel wegen der Überlappung der Erfassungsbereiche mögliche doppelte Erfassung von Fahrzeugen kann später durch Datenabgleich korrigiert werden. Dabei liefert die gleichzeitige Erfassung eines Fahrzeuges durch zwei Kommunikationseinrichtungen auch die Zusatzinformation über die aktuelle Position dieses Fahrzeuges. However, an embodiment is currently preferred in which exactly one per lane Communication device, preferably based on infrared, is used, the detection areas may well overlap. The one when changing lanes because of the overlap of the Detection areas possible double detection of vehicles can be corrected later by data comparison become. The simultaneous detection of a vehicle by two provides Communication devices also the additional information about the current position of this vehicle.

Vorzugsweise sind alle oder die meisten Sensoren des erfindungsgemäßen Systems auf dem Querträger einer die Fahrspur bzw. die Fahrspuren überspannenden Brücke angeordnet, wobei ein Teil der Sensoren bei Bedarf auch an den vertikalen Pfeilern einer solchen Brücke angeordnet werden kann. All or most of the sensors of the system according to the invention are preferably on the Cross member of a bridge spanning the lane or lanes arranged, part if necessary, the sensors can also be arranged on the vertical pillars of such a bridge can.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen: Further advantages, features and possible uses of the present invention will become apparent clear from the following description of a preferred embodiment and the associated figures. Show it:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Fahrbahnbrücke mit verschiedenen Typen von Sensoren, Fig. 1 is a schematic view of a bridge lane with various types of sensors,

Fig. 2 eine Fahrbahnansicht in der Nähe einer Brücke von oben, wobei Erfassungsbereiche für unterschiedliche Sensoren unterschiedlich gekennzeichnet sind, Fig. 2 is a lane view in the vicinity of a bridge from above, wherein the detection areas are marked differently for different sensors,

Fig. 3 eine Ansicht von oben auf ein Kamera/Beleuchtungssystem für eine Frontalaufnahme eines Lkw und dessen Kennzeichen, und Fig. 3 is a top view of a camera / lighting system for a front view of a truck and its number plate, and

Fig. 4 ein Datenverarbeitungs- und Kommunikationsschema bei der Erfassung von Fahrzeugen. Fig. 4 is a data processing and communication scheme in the detection of vehicles.

Man erkennt in Fig. 1 eine Autobahnbrücke 10, deren Querträger 12 sich über drei parallele Fahrbahnen und eine Standspur hinweg erstreckt, wobei der Querträger 12 auf zwei Pfeilern 11 ruht. Die Brücke kann eine normale Straßenbrücke sein, sie wird jedoch in der Regel eine separat aufgestellte Brücke nach Art der bekannten Schilderbrücken oder der Brücken für die Unterbringung von Geschwindigkeitsmeßeinrichtungen und -kameras ausgestaltet sein. Zur Wartung und Montage kann die Brücke 10 auch begehbar ausgestaltet sein, wobei hier nicht dargestellte Sicherheitseinrichtungen an den Pfeilern 11 gewährleisten, daß ein Besteigen der Brücke 10 durch Unbefugte im allgemeinen verhindert wird. Die Blickrichtung in Fig. 1 ist die Fahrtrichtung und man erkennt rechts eine Standspur der Breite b und daran links anschließend insgesamt drei Fahrspuren der Breite S, wobei auf der rechten und auf der mittleren Fahrspur jeweils noch die Kontur zweier Lkw 8 in einer Rückansicht erkennbar sind. It can be seen in Fig. 1 shows a highway bridge 10, the cross member 12 over three parallel lanes and a breakdown lane extends away, wherein the cross beam 12 rests on two pillars. 11 The bridge can be a normal road bridge, but it will usually be a separately erected bridge in the manner of the known gantry bridges or the bridges for the accommodation of speed measuring devices and cameras. For maintenance and assembly, the bridge 10 can also be designed so that it can be walked on, safety devices on the pillars 11 , not shown here, ensuring that climbing onto the bridge 10 is generally prevented by unauthorized persons. The direction of view in Fig. 1 is the direction of travel and you can see on the right a standing lane of width b and then on the left a total of three lanes of width S, with the contour of two trucks 8 being recognizable in a rear view on the right and in the middle lane ,

Teilweise an den Pfeilern 11, überwiegend jedoch an dem Querträger 12 sind eine Reihe verschiedener Sensoren, Kameras, Meßgeräte und Kommunikationseinrichtungen montiert. Im einzelnen ist mit 1 eine Kennzeichenkamera mit integrierter Beleuchtung bezeichnet, die vorzugsweise auf Infrarotbasis arbeitet. Jeweils eine Kennzeichenkamera 1 ist in etwa mittig über der rechten und der linken Fahrspur angeordnet, wohingegen über der linken Fahrspur eine Übersichtskamera 6 mit einer LED-Blitzbeleuchtung 5 vorgesehen ist. Die Kameras 1 arbeiten ebenso wie die Übersichtskamera 6 vorzugsweise auf Infrarotbasis, was unter anderem den Vorteil hat, daß die Fahrer der Kraftfahrzeuge nicht von den ohnehin bei schlechten Sichtverhältnissen erforderlichen Lichtblitzen geblendet werden, wobei entsprechende Infrarot-Blitzgeräte außerdem eine sehr lange Betriebsdauer aufweisen. Es versteht sich, daß die Übersichtskamera 6 mit dem entsprechenden Blitz 5 auch durch eine weitere, die linke Fahrspur erfassende Kennzeichenkamera 1 ersetzt werden könnte, wobei hier jedoch davon ausgegangen wird, daß auf der linken Spur für Lkw Fahrverbot herrscht und die hier vorgestellte Brücke für ein System vorgesehen ist, bei dem nur Lkw erfaßt werden sollen. Partly on the pillars 11 , but mostly on the cross member 12 , a number of different sensors, cameras, measuring devices and communication devices are mounted. 1 denotes a license plate camera with integrated lighting, which preferably works on an infrared basis. In each case, a license plate camera 1 is arranged approximately centrally above the right and left lanes, whereas an overview camera 6 with LED flash lighting 5 is provided above the left lane. The cameras 1 , like the overview camera 6, preferably operate on an infrared basis, which has the advantage, among other things, that the drivers of the motor vehicles are not dazzled by the flashes of light which are required anyway in poor visibility conditions, with corresponding infrared flash units also having a very long operating time. It goes without saying that the overview camera 6 with the corresponding flash 5 could also be replaced by a further license plate camera 1 which detects the left lane, but here it is assumed that the left lane for trucks is prohibited and the bridge presented here for a system is provided in which only trucks are to be recorded.

Mit 2 und 2' sind zwei LIDAR-Systeme bzw. -Kameras bezeichnet, wobei die LIDAR-Kamera 2 an dem rechten Pfeiler 11 befestigt ist und für die Überwachung der rechten Fahrspur vorgesehen ist; während die über der rechten Fahrspur an dem Querträger 12 der Brücke 10 montierte LIDAR- Kamera 2' für die Erfassung der mittleren Fahrspur vorgesehen ist. Des weiteren erkennt man Laserabstandssensoren 3, 3', die für jede Fahrspur paarweise vorgesehen sind. Das eine Paar 3 von Laserabstandssensoren besteht jeweils aus einer Zeilenkamera und einem über einen Winkel von etwas mehr als 90° gescannten Laserstrahl, wobei der eine der Laserabstandssensoren 3 an dem rechten Pfeiler 11 montiert ist und der andere Laserabstandssensor 3 über der linken Fahrspur montiert ist, dabei aber Fahrzeuge auf der rechten Fahrspur erfassen soll und nur für die Erfassung der Fahrzeuge auf der rechten Fahrspur ausgewertet wird. Durch die gleichzeitige Erfassung eines Lkw 8 auf der rechten Fahrspur durch die beiden Laserabstandssensoren 3 kann ein stereoskopisches Abbild bzw. ein echter Querschnitt des auf der rechten Fahrspur befindlichen Lkw 8 erzeugt werden. 2 and 2 'denote two LIDAR systems or cameras, the LIDAR camera 2 being fastened to the right-hand pillar 11 and provided for monitoring the right-hand lane; while the LIDAR camera 2 'mounted on the right lane on the cross member 12 of the bridge 10 is provided for the detection of the middle lane. Furthermore, one can recognize laser distance sensors 3 , 3 ', which are provided in pairs for each lane. One pair 3 of laser distance sensors each consists of a line scan camera and a laser beam scanned over an angle of slightly more than 90 °, one of the laser distance sensors 3 being mounted on the right pillar 11 and the other laser distance sensor 3 being mounted above the left lane, but should detect vehicles in the right lane and is only evaluated for the detection of vehicles in the right lane. The simultaneous detection of a truck 8 in the right lane by the two laser distance sensors 3 enables a stereoscopic image or a real cross section of the truck 8 located in the right lane to be generated.

Ein entsprechendes Paar von Lasersensoren 3' ist vorgesehen, um Lkws 8 auf der mittleren Fahrspur zu erfassen. Dieses Sensorpaar ist über der linken und der rechten Fahrspur montiert, so daß jeder dieser Lasersensoren 3' sowohl das Dach bzw. die Oberseite eines Lkw als auch eine der Seiten, das heißt entweder die rechte oder die linke Seite des Lkw erfaßt. Der Übergang entlang der rechten und linken Dachkanten ist dabei sehr leicht anhand der sich sprunghaft ändernden Abstandsdaten zu erfassen und durch Abgleich der von beiden Zeilenkameras bzw. Laserabstandssensoren 3' erfaßten Daten kann ein stereoskopisches Abbild bzw. ein exakter Querschnitt erzeugt werden, wobei während der Durchfahrt eines Lkw durch die Brücke 10 nach Möglichkeit mehrere Meßserien mit jedem der Laserabstandssensoren 3, 3' aufgenommen werden, so daß neben dem Abgleich der Daten der Paare von Sensoren, die jeweils das gleiche Fahrzeug aus unterschiedlichen Positionen erfaßt haben, zur Ermittlung der wahren Abmessungen (Höhe und Breite) auch eine statistische Mittelung über mehrere Messungen erfolgen kann. A corresponding pair of laser sensors 3 'is provided in order to detect trucks 8 in the middle lane. This pair of sensors is mounted above the left and right lanes, so that each of these laser sensors 3 'detects both the roof or the top of a truck and one of the sides, that is to say either the right or the left side of the truck. The transition along the right and left roof edges is very easy to detect on the basis of the abruptly changing distance data, and by comparing the data recorded by the two line scan cameras or laser distance sensors 3 ', a stereoscopic image or an exact cross section can be generated, during the passage of a truck through the bridge 10, if possible, several measurement series are recorded with each of the laser distance sensors 3 , 3 ', so that, in addition to comparing the data of the pairs of sensors, which each have detected the same vehicle from different positions, to determine the true dimensions ( Height and width), statistical averaging can be carried out over several measurements.

Auch die Maße in Längsrichtung der Lkw 8 können unter Umständen allein durch die Laserabstandssensoren 3, 3' erfaßt werden, da während der Durchfahrt des Lkws auch die seitlich erkennbaren Räder bzw. Achsen der Lkw erfaßt werden. Die Länge eines Lkws, welcher durch die Laserabstandssensoren 3, 3' in einer Vielzahl aufeinanderfolgender Querschnittsmessungen erhalten wird, kann dann z. B. unter der Bedingung ermittelt werden, daß die bei diesen Messungen mit erfaßten Räder eine im wesentlichen kreisrunde Form haben müssen. Diese Randbedingung kann im übrigen auch als Kontrollbedingung eingeführt werden, wenn im übrigen die Länge des Lkw allein aus der Durchfahrdauer (gesamte Erfassungszeit der Abstandssensoren 3, 3') und der unabhängig bestimmten Geschwindigkeit des Lkw 8 ermittelt wird. Für die Bestimmung der Geschwindigkeit werden die LIDAR-Systeme 2, 2' verwendet. Diese werden im Zusammenhang mit Fig. 2 noch näher erläutert. The dimensions in the longitudinal direction of the truck 8 can, under certain circumstances, be detected solely by the laser distance sensors 3 , 3 ', since the wheels or axles of the truck which can be seen from the side are also detected during the passage of the truck. The length of a truck, which is obtained by the laser distance sensors 3 , 3 'in a large number of successive cross-sectional measurements, can then, for. B. can be determined on the condition that the wheels with these measurements with detected wheels must have a substantially circular shape. This boundary condition can also be introduced as a control condition if the length of the truck is determined solely from the driving time (total detection time of the distance sensors 3 , 3 ') and the independently determined speed of the truck 8 . The LIDAR systems 2 , 2 'are used to determine the speed. These are explained in more detail in connection with FIG. 2.

Man erkennt an der Brücke 10 außerdem noch sogenannte DSRC-Einheiten 4, die der Kommunikation mit entsprechenden, in Lkw eingebauten Kommunikationseinheiten dienen. The bridge 10 also shows what are known as DSRC units 4 , which are used for communication with corresponding communication units installed in trucks.

In Fig. 2 erkennt man, daß jede dieser Kommunikationseinheiten 4 einen Erfassungsbereich 4' hat, der die Form einer länglichen Ellipse hat, mit der großen Hauptachse der Ellipse in etwa in Fahrtrichtung und der kleinen Achse senkrecht hierzu. Jede Fahrspur wird von zwei dieser Kommunikationseinheiten 4 abgedeckt, wobei die Überlappung mit den Kommunikationseinheiten benachbarter Fahrspuren möglichst gering gehalten wird. Die Länge der elliptischen Erfassungsbereiche 4' beträgt auf jeden Fall weniger als 20 m und liegt in dem konkret dargestellten Fall bei etwa 8 m. Dies bedeutet, daß für die Kommunikation zwischen einer Kommunikationseinheit 4 mit den entsprechenden Einrichtungen in einem Lkw etwa 0,35 Sekunden zur Verfügung stehen, wenn der Lkw 8 sich mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h durch den Bereich 4' hindurchbewegt. In dieser Zeit muß das Kommunikationssystem alle relevanten Daten austauschen, das heißt die Identität des Fahrzeuges erfassen, vorzugsweise über dessen elektronisch übermitteltes Kennzeichen, die bisher zurückgelegte oder noch beabsichtigte Fahrtstrecke und die Quittierung einer Mautgebühr oder aber die Angabe einer Mautzahlungsstelle, wo eine entsprechende Maut bezahlt wurde oder noch bezahlt werden wird. In Fig. 2 it can be seen that each of these communication units 4 has a detection area 4 ', which has the shape of an elongated ellipse, with the major axis of the ellipse approximately in the direction of travel and the minor axis perpendicular thereto. Each lane is covered by two of these communication units 4 , the overlap with the communication units of adjacent lanes being kept as small as possible. The length of the elliptical detection areas 4 'is in any case less than 20 m and is approximately 8 m in the specifically illustrated case. This means that about 0.35 seconds are available for communication between a communication unit 4 with the corresponding devices in a truck when the truck 8 is moving through the area 4 ′ at a speed of 80 km / h. During this time, the communication system must exchange all relevant data, i.e. record the identity of the vehicle, preferably via its electronically transmitted license plate number, the route traveled or intended, and the acknowledgment of a toll fee or the specification of a toll payment point where a corresponding toll is paid was or will be paid.

Wie bereits erwähnt, wird aber derzeit eine Variante der Kommunikationseinrichtungen bevorzugt, bei der gegenüber der Darstellung in Fig. 2 jeweils nur ein einziger, dafür aber breiterer Erfassungsbereich einer einzigen Kommunikationseinrichtung je Fahrspur vorgesehen ist, wobei die Erfassungsbereiche auch durchaus überlappen dürfen, da Doppelerfassungen durch nachträglichen Datenabgleich korrigiert werden. As already mentioned, a variant of the communication devices is currently preferred, in which only a single, but wider detection area of a single communication device per lane is provided in each case compared to the illustration in FIG. 2, the detection areas also being able to overlap, since double detections by subsequent data comparison can be corrected.

Anhand dieser Daten kann das Kommunikationssystem, gegebenenfalls auch unter Rückgriff auf eine zentrale Erfassungsstelle, entscheiden, ob die übrigen erfaßten oder noch zu erfassenden Daten des betreffenden Fahrzeuges gespeichert werden müssen oder ob eine Datenspeicherung obsolet ist, weil für das betreffende Fahrzeug nachgewiesenermaßen die erforderliche Maut entrichtet wurde. Based on this data, the communication system can, if necessary, also use a central registration point, decide whether the other recorded or still to be recorded Data of the vehicle in question must be saved or whether a data storage is obsolete because it has been proven that the necessary toll is paid for the vehicle in question has been.

Man erkennt in Fig. 2 weiterhin die Erfassungsbereiche 9 bzw. 9' der beiden LIDAR-Systeme 2 und 2'. Die LIDAR-Kameras 2 bzw. 2' spannen mit einer Mehrzahl von Laserstrahlen eine Ebene auf, deren oberhalb der Straßenoberfläche liegender Bereich 9 bzw. 9' in Fig. 2 schraffiert dargestellt ist. Das heißt, die jeweils schräg zu den Fahrbahnen verlaufende Begrenzungslinie der schraffierten Bereiche 9, 9' definiert die Schnittlinie der von dem LIDAR aufgespannten Laserebene mit der Straßenoberfläche. Sobald ein Lkw in den Bereich 9 oder 9' hineingerät, erfaßt das LIDAR-System entsprechende Laserechos, und zwar im allgemeinen parallel auf mehreren Kanälen, entsprechend der Anzahl der verwendeten Laserstrahlen. Im vorliegenden Fall hat sich eine Anzahl von 16 einzelnen Laserstrahlen für den LIDAR 2 bzw. 2' als ausreichend erwiesen. The detection areas 9 and 9 'of the two LIDAR systems 2 and 2 ' can also be seen in FIG. 2. The LIDAR cameras 2 and 2 'span a plane with a plurality of laser beams, the area 9 or 9 ' above the road surface of which is hatched in FIG. 2. This means that the boundary line of the hatched areas 9 , 9 'which runs obliquely to the carriageways defines the intersection line of the laser plane spanned by the LIDAR with the road surface. As soon as a truck enters area 9 or 9 ', the LIDAR system detects corresponding laser echoes, generally in parallel on several channels, according to the number of laser beams used. In the present case, a number of 16 individual laser beams has proven to be sufficient for the LIDAR 2 or 2 '.

Die LIDAR-Daten werden automatisch verarbeitet, das heißt die Echos der verschiedenen Laserstrahlen werden aufgrund ihrer nur leicht oder aber stärker voneinander abweichenden Werte der Frontseite oder den Seitenflächen eines Lkw zugeordnet. Diese Zuordnung der einzelnen Laserkanäle zur Front- bzw. Seitenfläche eines Lkw ermöglicht aufgrund der kontinuierlich fortgesetzten Messung die Bestimmung der aktuellen Geschwindigkeit und auch der Fahrtrichtung eines Fahrzeuges bzw. Lkw, wobei insbesondere auch Spurwechsel erfaßt und vorhergesagt werden können. Wenn beispielsweise ein solcher Spurwechsel gerade unter der Brücke bzw. in den Erfassungsbereichen 4' der Kommunikationseinheiten 4 erfolgt, so kann dementsprechend aus den LIDAR-Daten vorhergesagt werden, durch welche der elliptischen Flächen der betreffende Lkw 8 gerade hindurchgefahren ist bzw. hindurchfährt, so daß die durch den Kommunikationsaustausch erfaßten Daten eindeutig dem bereits vorher mit Hilfe des LIDAR erfaßten Lkw 8 zugeordnet werden können. The LIDAR data is processed automatically, i.e. the echoes of the different laser beams are assigned to the front or the side surfaces of a truck due to their only slightly or more deviating values. This assignment of the individual laser channels to the front or side surface of a truck enables the current speed and also the direction of travel of a vehicle or truck to be determined on the basis of the continuously continued measurement, in particular lane changes can also be detected and predicted. If, for example, such a lane change is currently under the bridge or in the detection areas 4 'of the communication units 4 , it can accordingly be predicted from the LIDAR data through which of the elliptical surfaces the truck 8 in question has just passed or is driving, so that the data recorded by the communication exchange can be clearly assigned to the truck 8 previously recorded using the LIDAR.

Außerdem kann durch die Bestimmung der genauen aktuellen Fahrtrichtung und Geschwindigkeit des Lkw 8 auch die Aufnahme mit Hilfe der Kennzeichenkameras 1 und gegebenenfalls auch der Laserabstandssensoren 3, 3' gesteuert werden. In addition, by determining the exact current direction of travel and speed of the truck 8 , the recording can also be controlled with the aid of the license plate cameras 1 and possibly also the laser distance sensors 3 , 3 '.

Die Kennzeichenkameras 1 sind jeweils über der rechten und mittleren Spur in etwa mittig angeordnet und sind mit ihrer optischen Achse in etwa um 30° nach unten in Richtung der Straßenoberfläche geneigt. Sie werden genau zu dem Zeitpunkt ausgelöst, zu dem sich die Frontseite des Fahrzeuges im wesentlichen vollständig im Blickfeld der Kamera 1 befindet, wobei dieser Zeitpunkt ebenfalls aus den Daten des zugehörigen LIDAR 2 bzw. 2' ermittelt wird. Auch wenn es bevorzugt ist, daß die Laserabstandssensoren 3, 3' den leeren Straßenraum permanent abscannen, können sie bei Bedarf auch gezielt eingeschaltet werden, bevor ein durch das LIDAR-System erfasster und verfolgter Lkw 8 den Erfassungsbereich der Laserabstandssensoren 3, 3' erreicht hat. Sie könnten nach einem Zeitintervall wieder abgeschaltet werden, der bei der erfaßten Geschwindigkeit des Lkw und einer theoretischen Maximallänge eines LKW-Gespanns (mit Anhänger) ausreicht, um durch die Brücke hindurchzufahren, wobei diese Zeit wiederum aus den mit Hilfe des LIDAR erfaßten Geschwindigkeitsdaten berechnet werden kann. The license plate cameras 1 are each arranged approximately centrally over the right and middle lanes and are inclined with their optical axis approximately 30 ° downwards in the direction of the road surface. They are triggered exactly at the point in time at which the front of the vehicle is essentially completely in the field of view of the camera 1 , this point in time likewise being determined from the data of the associated LIDAR 2 or 2 '. Even if it is preferred that the laser distance sensors 3 , 3 'permanently scan the empty street space, they can also be switched on if necessary before a truck 8 detected and tracked by the LIDAR system has reached the detection range of the laser distance sensors 3 , 3 ' , They could be switched off again after a time interval which, given the detected speed of the truck and a theoretical maximum length of a truck and trailer (with trailer), is sufficient to drive through the bridge, this time in turn being calculated from the speed data recorded using the LIDAR can.

Vorzugsweise werden alle Bilder und Daten digital erfaßt und gespeichert und gegebenenfalls an eine Zentrale weitergeleitet. Hierfür sind weitere (nicht dargestellte) Kommunikationseinrichtungen vorgesehen. Allerdings ist es zweckmäßig, wenn das lokale, auf einer Brücke 10 montierte System soweit autark ist, daß es selbst darüber entscheidet, welche Daten an die Zentrale übermittelt werden und welche nicht übermittelt zu werden brauchen. Es versteht sich, daß sowohl die Fernübermittlung der Daten als auch der Datenaustausch zwischen den Kommunikationseinrichtungen 4 und entsprechenden Gegenstücken im Lkw nach Möglichkeit kryptographisch abgesichert und manipulationssicher gemacht werden sollte. Man kann sich dann darauf verlassen, daß bei der Kommunikationsverbindung zwischen der Kommunikationseinheit 4 und einer entsprechenden Einrichtung im Lkw 8 sicher festgestellt werden kann, ob für den betreffenden Lkw die fälligen Gebühren entrichtet wurden oder aber über ein entsprechendes, automatisches Abbuchungssystem automatisch abgebucht werden können. Sofern die betreffenden Lkw 8 nicht über entsprechende Kommunikationseinrichtungen verfügen, muß zunächst die Identität des betreffenden Lkw auf andere Art und Weise festgestellt werden. Hierzu dienen vor allem die Kennzeichenkameras 1. Diese nehmen zwar im Prinzip ein komplettes Frontbild eines Lkw auf, jedoch wird dieses mit genügend hoher Auflösung erfaßt, um daraus insbesondere auch die Fläche des Kennzeichens vergrößern bzw. auswerten zu können. Es sind inzwischen zahlreiche Systeme zum automatischen Lesen von Kraftfahrzeugkennzeichen bekannt, so daß auf diese Systeme hier nicht näher eingegangen zu werden braucht. Sobald das Kennzeichen nicht nur optisch, sondern auch logisch erfaßt worden ist, kann die (nicht dargestellte) Kommunikationseinrichtung Verbindung mit einer zentralen Stelle aufnehmen, um zu überprüfen, ob dort Daten über die Entrichtung der Mautgebühren zu dem betreffenden Kennzeichen gespeichert sind. Außerdem können noch die erfaßten Daten des Fahrzeugquerschnitts, die Zahl seiner Achsen und die Feststellung, ob ein Anhänger vorhanden ist oder nicht, mit den zu dem Kennzeichen zentral gespeicherten Daten abgeglichen werden, um z. B. Manipulationen durch Verwendung falscher Nummernschilder auszuschließen. Im Zweifelsfall werden sämtliche erfaßte Daten einschließlich der Frontalaufnahme zu einem Lkw gespeichert und aufbewahrt, um eine entsprechende Überprüfung vornehmen zu können. Erst recht gilt dies selbstverständlich für die Daten derjenigen Fahrzeuge, die die fällige Maut eindeutig nicht entrichtet haben. Dagegen können die Daten der Fahrzeuge, für die entweder aufgrund der direkten Kommunikation oder aufgrund der Nachfrage bei einer Zentrale die Gebühren eindeutig entrichtet worden sind, sofort wieder gelöscht werden, es sei denn, man möchte sie für statistische Zwecke oder aber zur Aufstellung einer kompletten Gebührenabrechnung dennoch speichern und weiterverarbeiten. All images and data are preferably recorded and stored digitally and, if necessary, forwarded to a central office. Further communication devices (not shown) are provided for this. However, it is expedient if the local system mounted on a bridge 10 is sufficiently self-sufficient that it itself decides which data are to be transmitted to the control center and which do not need to be transmitted. It goes without saying that both the remote transmission of the data and the data exchange between the communication devices 4 and corresponding counterparts in the truck should, if possible, be made cryptographic and tamper-proof. You can then rely on the fact that with the communication link between the communication unit 4 and a corresponding device in the truck 8 it can be determined with certainty whether the fees due have been paid for the truck in question or can be automatically debited via a corresponding automatic debiting system. If the truck 8 in question does not have appropriate communication facilities, the identity of the truck in question must first be ascertained in another way. The number plate cameras 1 are used primarily for this purpose. In principle, these record a complete front image of a truck, but this is recorded with a sufficiently high resolution so that the area of the license plate can be enlarged or evaluated. Numerous systems for the automatic reading of motor vehicle license plates are now known, so that these systems need not be discussed in more detail here. As soon as the license plate has not only been recorded optically but also logically, the communication device (not shown) can establish a connection with a central point in order to check whether data relating to the payment of the toll charges for the relevant license plate are stored there. In addition, the recorded data of the vehicle cross-section, the number of its axles and the determination of whether a trailer is present or not can be compared with the data stored centrally for the license plate, in order, for. B. Exclude manipulation by using wrong number plates. In case of doubt, all recorded data, including the front view of a truck, are saved and stored so that a corresponding check can be carried out. This is especially true for the data of those vehicles that have clearly not paid the toll due. On the other hand, the data of the vehicles for which the fees have been clearly paid either due to direct communication or due to a request from a head office can be deleted immediately, unless you want them for statistical purposes or to compile a complete fee statement save and process anyway.

Man erkennt in Fig. 1 im übrigen noch eine Überwachungskamera 7, die mögliche Manipulationsversuche an der Brücke oder den daran montierten Sensoren verhindern soll. It can be seen in Fig. 1 in the rest or a monitoring camera 7, the possible manipulation attempts at the bridge or the sensors mounted thereon to prevent.

In Fig. 3 ist noch schematisch dargestellt, wie die Kennzeichenkameras 1 arbeiten, indem ein lnfrarotblitzlicht 13 unter einem kleinen Winkel von 1° bis 10° relativ zur Achse der Kamera 1 ausgerichtet und montiert wird, so daß die auch für Infrarotlicht retroreflektierenden Kennzeichenflächen von Lkw als besonders helle Bildelemente in dem von der Kamera 1 aufgenommenen Bild hervortreten. In Fig. 3 is still schematically shown how the license plate cameras 1 work by an infrared flash light 13 is aligned and mounted at a small angle of 1 ° to 10 ° relative to the axis of the camera 1 , so that the license plate retroreflective for infrared light of trucks emerge as particularly bright picture elements in the picture taken by the camera 1 .

Das mit einer ähnlichen Kamera 6 erzeugte Übersichtsbild wird ebenfalls nur in Zweifelsfällen benötigt. Es dient im Regelfall einem menschlichen Beobachter, der entsprechende Daten in einer Zentrale übermittelt bekommen hat, als Klassifizierungshilfe, um zu entscheiden, ob es sich bei einem gegebenen Fahrzeug um ein mautpflichtiges Fahrzeug handelt. The overview image generated with a similar camera 6 is also only required in cases of doubt. As a rule, it serves as a classification aid for a human observer who has received the corresponding data at a central office in order to decide whether a given vehicle is a toll vehicle.

Fig. 4 stellt den schematischen Ablauf des Kommunikationsprozesses, sowie des kryptographischen Prozesses (Ver-/Entschlüsselung, Digitale Signatur etc.) dar. Dieser findet vorzugsweise auf einer Steckkarte 32 statt. Fig. 4 illustrates the schematic flow of the communication process, and the cryptographic process (encryption / decryption, digital signature, etc.). This preferably takes place on a riser card 32.

Fährt ein Fahrzeug in den Erfassungsbereich der Kommunikationseinheit 20 frndet der durch Fig. 2 beschrieben Datenaustausch zwischen dem Fahrzeug und der Kontrollstelle statt. Nahezu zeitgleich werden mehrere Bilder des Fahrzeuges aufgenommen 1. If a vehicle travels into the detection area of the communication unit 20 , the data exchange between the vehicle and the control point described by FIG. 2 takes place. Several images of the vehicle are taken almost simultaneously 1.

Die in 21 digitalisierten Bilder werden digital signiert 32, bevor sie durch verschiedene Bildverarbeitungsverfahren 25 ausgewertet werden. Zusammen mit den DSRC-Daten werden die aus der Bildverarbeitung gewonnen Daten dem Entscheidungsprozeß 26 zugeführt. Kommt es dabei zu signifikanten Abweichungen zwischen den Daten aus Kommunikation und Bildverarbeitung, wird das entsprechende Fahrzeug als Mautpreller eingestuft. Die Daten aus der Kommunikation werden dann digital signiert und zusammen mit den digital signierten Bildern als Beweismittel abgespeichert 30. Im anderen Fall werden die Daten bei 31 gelöscht. The images digitized in FIG. 21 are digitally signed 32 before they are evaluated by various image processing methods 25 . Together with the DSRC data, the data obtained from the image processing are fed to the decision process 26 . If there are significant deviations between the data from communication and image processing, the corresponding vehicle is classified as a toll bouncer. The data from the communication are then digitally signed and stored together with the digitally signed images as evidence 30 . Otherwise, the data is deleted at 31 .

Claims

1. A method for detecting vehicles in motion, in particular trucks on highways, with the help of at least one camera and / or other devices for detecting the contour or spatial structure of the vehicle and, if appropriate, its speed, characterized in that before the contour and / or spatial structure, the detection and tracking of the vehicle of a LIDAR system takes place, the path and speed of the vehicle being estimated from the LIDAR data and associated with the subsequently determined contour and structure data.

2. The method according to claim 1, characterized in that at least one profile parameter (Width and / or height) of the vehicle can be detected by laser distance sensors, which in aligned substantially perpendicular to the direction of travel of the vehicle or a lane are.

3. The method according to claim 2, characterized in that the data of the Laser distance sensors can be statistically evaluated.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the existing Driving cross section of a vehicle is detected by laser distance sensors, which as line cameras are trained.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that from the path and / or Speed data of the LIDAR acquisition times or intervals for the acquisition data from a vehicle for the other facilities are determined.

6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the License plate of the vehicle and / or a type identification by a frontal Camera recording is recorded, the optical axis of the camera at an angle between 15 and 70 °, preferably between 25 and 40 ° relative to the road surface.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a Communication connection with the vehicle is established, preferably on IR or Microwave basis.

8. The method according to claim 7, characterized in that the range and orientation the communication link is limited to the width of one lane at most and is limited to a maximum of 20 m in the longitudinal direction of the track.

9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that several for one lane Communication devices are used and that for multiple lanes one Number of communication devices used, at least the number of Corresponds to lanes and is preferably at least twice.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the camera and sensor recordings as well as the LIDAR recordings from an elevated position in Height of at least 1.5 m and at least partially from one lane across bridge.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the LIDAR and the laser distance sensors are laterally offset from that lane which they capture vehicles.

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the Number of axles of a vehicle is determined from the laser scanner data.

13. Device for detecting vehicles in motion, in particular trucks Motorways, with at least one camera for recording a video image of the vehicle and with other facilities for recording the contour and / or spatial structure of the Vehicle and possibly its speed, characterized in that the Device has a LIDAR system, which is aligned so that it is a vehicle in the Distance in front of the recording position of the camera and / or the other devices, and has a computing unit which is connected to the LIDAR and from the LIDAR Data path and speed of the vehicle predicts this data corrected if necessary and on the basis of this data an assignment to the data of the other Establishes and / or the captured video image.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the LIDAR system for Detection and tracking of a vehicle at a distance before reaching a measuring point or Recording position of the camera or other facilities is designed.

15. The device according to one of claims 13 or 14, characterized in that the other facilities at least one of the dimensions height or width and preferably the entire contour in the side view of the one previously captured by the LIDAR and for reaching the measuring point pre-calculated vehicle.

16. The device according to one of claims 13 to 15, characterized in that the other devices have laser distance sensors, which preferably in pairs next to and are arranged above a lane to be monitored.

17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the measuring plane of the Laser distance sensors run essentially perpendicular to the direction of travel.

18. Device according to one of claims 13 to 17, characterized in that a Camera for detecting the front and / or the license plate of the vehicle is provided.

19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the camera above the monitoring lane and preferably with the optical axis by 15 to 70 °, is preferably mounted at an angle of 25 to 40 ° with respect to the road level.

20. Device according to one of claims 13 to 19, characterized in that at least one communication device per lane is provided, which with a corresponding device in a vehicle is capable of communication.

21. The apparatus according to claim 20, characterized in that the range of the Communication device on an approximately conical sector with an elliptical cross section is limited, the width of which is smaller than the width of a lane and the length of which is approximately Double the lane width and in any case less than 20 m.

22. Device according to one of claims 13 to 21, characterized in that a additional camera for overview recordings of one or more lanes is provided.

23. Device according to one of claims 13 to 22, characterized in that the Laser distance sensors, the LIDAR and also the communication facilities at the vertical pillars or the cross member of a spanning the lane or lanes Bridge are provided.

24. The device according to claim 23, characterized in that the one lane monitoring laser distance sensors by about half a track width monitoring track are offset.

25. The device according to any one of claims 13 to 24, characterized in that at least a computing unit is provided which contains the data of the LIDAR and / or the Evaluates laser distance sensors and / or the camera and relates them to each other.