EP0612049B1 - Verfahren zum Klassifizieren von einen vorgegebenen Wegpunkt passierenden Fahrzeugen - Google Patents

Verfahren zum Klassifizieren von einen vorgegebenen Wegpunkt passierenden Fahrzeugen Download PDF

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EP0612049B1
EP0612049B1 EP93118481A EP93118481A EP0612049B1 EP 0612049 B1 EP0612049 B1 EP 0612049B1 EP 93118481 A EP93118481 A EP 93118481A EP 93118481 A EP93118481 A EP 93118481A EP 0612049 B1 EP0612049 B1 EP 0612049B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
measurement
road
distance
chassis
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP93118481A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0612049A1 (de
Inventor
Gunnar Dipl.-Geophys. Becker
Norbert Dr. Börsken
Alwin Dr. Güdesen
Jürgen Dipl.-Ing. Klemp
Günter Dipl.-Ing. Tummoscheit
Gordian Dipl.-Ing. Vilmar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atlas Elektronik GmbH
Original Assignee
STN Atlas Elektronik GmbH
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Publication date
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Publication of EP0612049A1 publication Critical patent/EP0612049A1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/015—Detecting movement of traffic to be counted or controlled with provision for distinguishing between two or more types of vehicles, e.g. between motor-cars and cycles

Definitions

  • the invention relates to a method for classifying vehicles passing a given waypoint.
  • the one of the two Signals delivered to measurement levels become continuous in time composed and deliver a silhouette or one Silhouette of the passing vehicle, based on which or whose the vehicle by comparison with known ones Vehicles is classified.
  • the for this procedure required measuring device requires a considerable Installation effort at the measuring location. It also results from the length of the required carrier for the photodiodes and A photo sensor for spanning both measurement levels voluminous structure that the application of the known Procedure for military reconnaissance purposes forbids, has such a considerable Soaring structure a large Probability of treason.
  • Genera of vehicles such as cycling and Track vehicles, separate from each other, but can not certain vehicle types within a category, like heavy, multi-axle semitrailers or lighter ones Trucks with one or more drive axles, or Tanks and lighter ones also equipped with chains Reconnaissance vehicles, can be distinguished from each other.
  • the invention is based on the object Classification procedure for vehicles to indicate that recognizes vehicles passing a waypoint and uses them for military intelligence purposes of sufficient delicacy can make a difference, even vehicles with the same Design features, such as chains or wheels, still within their genus in different vehicle types broken down, i.e. classified.
  • the task is in a procedure in the preamble of Claim 1 specified genus according to the invention by the Features solved in the characterizing part of claim 1.
  • the typical ones Extract chassis parameters from the measurement profile and with the corresponding chassis parameters of the known To compare reference vehicles, and on the other hand, based on the typical chassis parameters of the reference vehicles synthetic measurement profile of the chassis of the known Create reference vehicles and use them immediately to correlate the measurement profile.
  • chassis parameters mentioned above and their Combination on a measured vehicle can not only Wheeled vehicles are divided into different categories but also tracked vehicles in their various Training courses are identified because of the number of Chain wheels, their diameter and wheelbase as well Wheel cover for different types of Tracked vehicles are also designed differently.
  • Processes are used to obtain suspension parameters the measured profile of the undercarriage Addition of the measured value intervals of successive measured values with approximately the same measured value and the Position of the individual cutting lengths determined. Distance measurements with the same measured variable are created based on the same distance measurement Undercarriage part so that the cutting lengths are the length of this Play chassis parts in the vehicle's longitudinal axis.
  • the measuring height i.e. the distance of the measuring line is kept quite low from the earth's surface, characterize repeatedly, i.e. at least twice, Same cutting lengths occurring in the measuring profile parallel to secant sections of the earth 's surface Vehicle wheels. From the cutting length can be due to the known measuring height and known geometric relationships determine the wheel diameter.
  • the classification of the waypoint passing vehicle is then due to the large number in accordance with the chassis parameters with the same Chassis parameters of one of the known reference vehicles.
  • the one based on the distance measurement to the vehicle compared to the inventive method Video surveillance of a path section or surveillance the route section with a thermal imager the advantage that to create a meaningful measurement profile only few data are processed and thus to the corresponding evaluation points must be transferred.
  • the measured values are relatively robust Transmission error.
  • a measuring device for implementation The distance measurement can therefore be very inexpensive manufactures and thus a variety of different waypoints can be installed.
  • the evaluation of the measured values at the individual measuring points, i.e. the creation of the Measurement profile, the extraction of chassis parameters and the comparison with reference vehicles can be made in one of the Remote control center for all Measuring devices are carried out. For a variety of Waypoint monitoring is therefore only one Evaluation center necessary.
  • the Distance measurement is optically active with an am Measuring site 13 installed known per se Laser rangefinder with an infrared laser transmitter a sharply focused beam of light along measuring line 14 transmits and with a receiver that on chassis parts of the vehicle 11 receives reflected light.
  • the evaluation unit becomes the received signals Distance to vehicle 11 determined.
  • the laser beam can consist of pulsed or modulated light. At Emission of light pulses will reduce the running time of the the respective laser pulse and the distance from it certainly.
  • the measuring line 14 is perpendicular to Direction of travel 12 of the vehicle 11, that is perpendicular to Route 10, aligned to depend on the aspect angle Avoid problems with distance measurement.
  • the Measuring line 14 keeps the smallest possible distance D from the Surface of the driveway 10, which is typically about Is 20 cm.
  • D For the selection of an optimal measuring height D
  • the measurement should above road bumps, e.g. B. at Gravel roads.
  • the measurement should also be narrow Adjacent wheels or rollers in motor vehicles separate from each other, d. H. the gaps between the wheels or rollers should be as large as possible, the measuring line should be below the wheel axles since the chassis above the axes often through aprons and the like is covered.
  • the Driving speed v of the vehicle 11 when passing Waypoint measured.
  • the measurement of driving speed can be done by various methods, e.g. B. by Arrangement of two at a distance from each other in the direction of travel 12 of the vehicle 11 arranged sensors for detecting the passing vehicle and determining the time difference.
  • the detection of the vehicle can, for example, with Magnetic sensors take place, the changes of the magnetic earth field when passing the vehicle capture.
  • the spatial distance .DELTA.L of the measured values in the vehicle longitudinal axis is determined from the known measuring frequency F of the distance measurement and the measured vehicle speed v, and a measuring profile of the chassis of the vehicle 11 is created with this spatial distance of the measured values.
  • the successively determined distance measured values are strung together with an interval predetermined by the calculated distance in a direction corresponding to the longitudinal axis of the vehicle.
  • the resulting measurement profile of the chassis of the vehicle 11 is shown schematically in FIG. 3.
  • the measured value, ie the measured distance E is plotted on the ordinate and the number of measurements with successive distances ⁇ L is plotted on the abscissa.
  • cut lengths I are defined by adding the measured value distances L of successive measured values with approximately the same measured value size, and the position of these cut lengths I within the measurement profile is determined. Due to the measuring height D, i.e. the distance of the measuring line 14 from the surface of the route 11, and the repeated occurrence of identical cutting lengths I in the measuring profile shown, it can be assumed that the measured values within the cutting lengths I of the vehicle wheels of the vehicle 11 in Fig 1, the cutting lengths I thus represent secants of the vehicle wheels extending parallel to the route 10.
  • the center of the wheel and thus the point of penetration of the The wheel axis lies on the middle solder of the cutting length I.
  • the Distance of the wheel axles can thus be easily from the Take the measurement profile. So that's another Vehicle parameters that typify the vehicle 11 are known. Likewise, the number of wheel axles, here three, without further from the presence of three for vehicle wheels take characteristic cutting lengths I. So that's a further chassis parameters for the vehicle 11 are known.
  • Reference vehicle identified or classified so as Truck with two type XY rear axles.
  • unladen weight Etc. Based the vehicle data of the reference vehicle maximum permissible loading weight, unladen weight Etc..
  • FIG. 5 shows a block diagram of a device for carrying out the described classification method for vehicles.
  • 15 is a laser rangefinder and 16 a speed measuring device.
  • Laser range finder 15 and speed measuring device 16 are activated by a wake-up device 17 when a vehicle 11 approaches the predetermined measuring point through which the measuring line 14 passes.
  • the wake-up device 17 can be, for example, a passive sensor system, such as, for. B. magnetic sensors that register a change in the magnetic field caused by the vehicle when approaching.
  • the laser rangefinder 15 and the speed measuring device 16 enter their measuring mode, ie the laser rangefinder 15 continuously measures with the measuring frequency F the distance E along the measuring line 14 to the vehicle 11 passing through the measuring line 14.
  • the speed measuring device 16 measures the current driving speed of the vehicle Vehicle 11 when passing the measuring line 14.
  • the measured values output by the laser range finder 15 are passed through a filter 18, in which incorrect distance measured values, e.g. B. due to disturbed laser reflection, detected and removed.
  • the distance measured values filtered in this way are fed to a measured value evaluation unit 19 which additionally receives a measuring signal representing the vehicle speed v from the speed measuring device 16 and a signal indicating the measuring frequency F from the laser range finder 15.
  • the extraction unit 20 determines how described above, typical from the measurement profile Chassis parameters such as wheel diameter, number of Wheel axles and wheel spacings and gives the determined Suspension parameters to a comparator 21.
  • Chassis parameters such as wheel diameter, number of Wheel axles and wheel spacings
  • This Chassis parameters are successively in the comparator 21 read out.
  • the comparator 21 determines the degree of Agreement of all chassis parameters of the same Reference vehicle with the vehicle parameters of the identifying vehicle 11 and gives that Reference vehicle from which the degree of agreement is maximum. This means that what is to be identified Vehicle 11 as the output reference vehicle is classified.
  • blocks 23 and 24 can be used be provided, the block 23 a Computing device and block 24 a correlation unit represents.
  • the computing device 23 from the A large number of stored in the reference memory 22 each belonging to a large number of reference vehicles Vehicle parameters taking into account the measuring height D. synthetic reference profile for each of the stored Created reference vehicles that are configured the same, as the measurement profile for the chassis of the vehicle 11 in Fig. 3.
  • the one created in the measured value evaluation unit 19 Measurement profile of the chassis of the vehicle 11 is the Correlation unit 24 supplied.
  • the correlation unit 24 successively correlates this measurement profile with everyone that calculated by the computing device 23 Reference profile from the chassis of a known Reference vehicle and determines the correlation factor.
  • the Reference vehicle that has this maximum correlation factor results is output as a classification vehicle, i.e. H. the vehicle 11 to be detected is considered to be that at the exit the correlation unit 24 output reference vehicle classified.
  • the invention is not based on the described Embodiment limited. So z. B. at Embankments next to 10, which has little space for the Establishment of the measurement site 13 near the route 10 leave a look right on the edge of route 10 with an entrance and exit pupil at measuring height D installed, the optical axis with the measuring line 14 coincides.
  • the optics is via a light guide cable with the measuring point set up behind the embankment installed laser rangefinder connected, namely there coupled to the laser transmitter and receiver.
  • the Fiber optic cables can be laid as desired, including through the Embankment led through or buried in the earth will. When measuring distance, the length of the Fiber optic cable to be considered. It is possible in the Optics to provide a separate entrance and exit pupil, each with separate fiber optic cables with the Laser transmitter and the receiver can be connected. It is however, the entry and exit pupil are also possible fold so that only one light guide cable to the Laser rangefinder performs.

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Klassifizieren von einen vorgegebenen Wegpunkt passierenden Fahrzeugen.
Zur militärischen Aufklärung ist es notwendig, Bewegungen von Truppenteilen in einem Aufmarschgebiet rechtzeitig zu erkennen und zuverlässig zu analysieren. Hierzu ist die Beobachtung von Fahrzeugverschiebungen in bestimmten Wegabschnitten unerläßlich, wobei nicht nur die Anzahl der einen Wegpunkt passierenden Fahrzeuge sondern auch deren Natur festgestellt werden muß.
Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art (FR 2 670 404 Al) erfolgt die optische Vermessung eines den Wegpunkt mit einer beliebigen Geschwindigkeit passierenden Fahrzeugs durch eine Vielzahl von zwischen jeweils einer lichtaussendenden Fotodiode auf der einen Wegseite und eines lichtempfindlichen Fotosensors auf der anderen Wegseite aufgespannten Lichtschranken, die mit konstantem Abstand voneinander in einer vertikalen Meßebene angeordnet sind, und durch eine Vielzahl von gleichartigen Lichtschranken, die mit konstantem Abstand voneinander in einer parallel zum Weg ausgerichteten, horizontalen Meßebene angeordnet sind. Das mit konstant angenommener Geschwindigkeit diese Meßeinrichtung passierende Fahrzeug unterbricht nacheinander die Lichtschranken in den beiden Meßebenenen, so daß die Fotosensoren in beiden Meßesenenen zeitabhängige Signale abgeben. Während die Signale der vertikalen Meßebene eine Schnittlinie des Fahrzeugs über dessen momentane vertikale Ausdehnung erfassen, repräsentieren die Signale der horizontalen Meßebene den Vorschub des Fahrzeugs längs des Weges. Die von den beiden Meßebenen gelieferten Signale werden zeitkontinuierlich zusammengesetzt und liefern eine Silhouette oder einen Schattenriß des passierenden Fahrzeugs, anhand derer oder dessen das Fahrzeug durch Vergleich mit bekannten Fahrzeugen klassifiziert wird. Die für dieses Verfahren benötigte Meßeinrichtung erfordert einen beträchtlichen Installationsaufwand am Meßort. Außerdem ergibt sich durch die Länge der erforderlichen Träger für die Fotodioden und Fotosensoren zum Aufspannen beider Meßebenen ein räumlich voluminöses Gebilde, das die Anwendung des bekannten Verfahrens für Zwecke der militärischen Aufklärung verbietet, besitzt doch ein solch beträchtlich über den Boden emporragendes Bauwerk eine große Eigenverratswahrscheinlichkeit.
Bei einem ebenfalls bekannten Verfahren zur Fahrzeugklassifikation (US-PS 4 158 832) bedient man sich zur Unterscheidung zwischen Kettenfahrzeugen, wie Panzer od. dgl., und Radfahrzeugen, wie Sattelschlepper, Lastkraftwagen und dgl., eines seismischen Detektors, der in Nähe des überwachten Wegabschnitts in den Boden eingegraben wird. Die von den Fahrzeugen erzeugten Fahr- und Motorgeräusche koppeln in den Boden ein und breiten sich als Seismik- oder Bodenschallwellen im Boden aus. Diese Bodenschallwellen werden von dem bevorzugt als Geophon ausgebildeten Seismikdetektor empfangen. Aus den Ausgangssignalen des Geophons werden mit Hilfe geeigneter Signalverarbeitungsverfahren Kriterien gewonnen, die erkennen lassen, ob die empfangenen Bodenschallwellen von einem Ketten- oder Radfahrzeug ausgelöst worden sind.
Mit einem solchen seismischen Detektions- und Klassifizierungsverfahren lassen sich zwar bestimmte Gattungen von Fahrzeugen, wie eben Rad- und Kettenfahrzeuge, voneinander separieren, jedoch können nicht innerhalb einer Gattung auch bestimmte Fahrzeugtypen, wie schwere, mehrachsige Sattelschlepper oder leichtere Lastkraftwagen mit einer oder mehreren Antriebsachsen, bzw. Panzer und ebenfalls mit Ketten ausgerüstete leichtere Spähwagen, voneinander unterschieden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klassifizierungsverfahren für Fahrzeuge anzugeben, das einen Wegpunkt passierende Fahrzeuge erkennt und mit für militärische Aufklärungszwecke ausreichender Feinheit zu unterscheiden vermag, wobei auch Fahrzeuge mit gleichen Konstruktionsmerkmalen, wie Ketten oder Räder, noch innerhalb ihrer Gattung in verschiedenen Fahrzeugtypen aufgeschlüsselt, d.h. klassifiziert, werden sollen.
Die Aufgabe ist bei einem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Messen des Abstandes zu einem den Wegpunkt passierenden Fahrzeug von einen einzigen querab des Weges liegenden Meßort aus längs einer nur wenig über der Bodenfläche liegenden Meßlinie ein Profil des Fahrwerks in Richtung Längsachse des Fahrzeugs gewonnen, das zumindest mit seinen charakteristischen Parametern zur Identifizierung des Fahrzeugs herangezogen wird. Solche charakteristischen Fahrwerksparameter, die speziell nur bei bestimmten Fahrzeugtypen auftreten und daher zu deren Identifizierung bestens geeignet sind, sind z. B. die Anzahl der Fahrzeugräder, die Anzahl der Radachsen, die Abstände der Radachsen und der Durchmesser der Fahrzeugräder wowie Radverkleidungen bei Kettenfahrzeugen und Fahrzeugschürzen und dgl. Diese in Fahrzeuglängsrichtung vermessenen Fahrwerksparameter werden mit einer Vielzahl von gleichartigen Fahrwerksparametern bekannter Referenzfahrzeuge verglichen, und bei ausreichender Übereinstimmung wird das vermessene Fahrzeug als dasjenige Referenzfahrzeug identifiziert.
Hierbei ist es möglich, zum einen die typischen Fahrwerksparameter aus dem Meßprofil zu extrahieren und mit den entsprechenden Fahrwerksparametern der bekannten Referenzfahrzeuge zu vergleichen, und zum andern, anhand der typischen Fahrwerksparameter der Referenzfahrzeuge ein synthetisches Meßprofil des Fahrwerks der bekannten Referenzfahrzeuge zu erstellen und dieses unmittelbar mit dem Meßprofil zu korrelieren.
Mit den vorstehend genannten Fahrwerksparametern und deren Kombination an einem vermessenen Fahrzeug können nicht nur Radfahrzeuge in verschiedene Kategorien unterteilt werden, sondern auch Kettenfahrzeuge in ihren verschiedenen Ausbildungen identifiziert werden, weil die Anzahl der Kettenlaufräder, deren Durchmesser und Radabstand sowie Radverkleidung bei unterschiedlichen Typen von Kettenfahrzeugen auch unterschiedlich ausgebildet sind.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit zweckmäßigen Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Gewinnung von Fahrwerksparametern aus dem gemessenen Profil des Fahrwerks Schnittlängen durch Addition der Meßwertabstände aufeinanderfolgender Meßwerte mit annähernd gleich großer Meßwertgröße definiert und die Lage der einzelnen Schnittlängen bestimmt. Entfernungsmeßwerte mit gleicher Meßgröße entstehen aufgrund der Entfernungsmessung zu dem gleichen Fahrwerksteil, so daß die Schnittlängen die Länge dieser Fahrwerksteile in Fahrzeuglängsachse wiedergeben. Da erfindungsgemäß die Meßhöhe, d.h. der Abstand der Meßlinie von der Erdoberfläche recht gering gehalten wird, charakterisieren wiederholt, d.h. mindestens zweimal, auftretende gleiche Schnittlängen im Meßprofil parallel zu der Erdoberfläche verlaufende Sekantenabschnitten der Fahrzeugräder. Aus der Schnittlänge läßt sich aufgrund der bekannten Meßhöhe und bekannter geometrischer Beziehungen der Raddurchmesser ermitteln. Jede Radachse liegt auf dem Mittellot der jeweiligen Schnittlinien, und der Abstand der Radachsen läßt sich damit unmittelbar aus dem Meßprofil entnehmen. Die Klassifizierung des den Wegpunkt passierenden Fahrzeugs erfolgt dann aufgrund der Vielzahl an Übereinstimmungen der Fahrwerksparameter mit gleichen Fahrwerksparametern eines der bekannten Referenzfahrzeuge.
Das auf der Entfernungsmessung zum Fahrzeug basierende erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber der Videoüberwachung eines Wegabschnitts oder der Überwachung des Wegabschnitts mit einer Wärmebildkamera den Vorteil, daß zur Erstellung eines aussagefähigen Meßprofils nur wenige Daten verarbeitet werden und damit zu den entsprechenden Auswertestellen übertragen werden müssen. Dabei sind die Meßwerte relativ robust gegen Übertragungsfehler. Eine Meßvorrichtung zur Durchführung der Entfernungsmessung kann daher sehr kostengünstig herstellt und damit eine Vielzahl an verschiedenen Wegpunkten installiert werden. Die Auswertung der Meßwerte an den einzelnen Meßstellen, also die Erstellung des Meßprofils, die Extrahierung von Fahrwerksparametern und der Vergleich mit Referenzfahrzeugen, kann in einer von den Meßvorrichtungen entfernten Auswertezentrale für alle Meßvorrichtungen durchgeführt werden. Für eine Vielzahl von Wegpunktüberwachungen ist damit nur eine einzige Auswertezentrale notwendig.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
Fig. 1
eine Seitenansicht eines auf einer Straße fahrenden Lastkraftwagens mit einer querab der Straße angeordneten Meßvorrichtung,
Fig. 2
eine Draufsicht von Fahrzeug und Meßvorrichtung gemäß Pfeil II in Fig. 1,
Fig. 3
eine Darstellung eines Meßprofils vom Fahrwerk des Fahrzeugs in Fig. 1 und 2,
Fig. 4
eine Darstellung der geometrischen Beziehungen zur Ermittlung eines Raddurchmessers R,
Fig. 5
ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des Klassifizierungsverfahrens.
Mit dem nachfolgend beschriebenen Klassifizierungsverfahren werden Fahrzeuge erfaßt und identifiziert, die einen vorgegebenen Wegpunkt auf einer Fahrstraße 10 passieren.
Dabei wird vorausgesetzt, daß die Fahrzeuge den Wegpunkt nacheinander und nicht gleichzeitig passieren, was bei geeigneter Auswahl des Wegpunktes üblicherweise der Fall ist. Das Verfahren ist nachfolgend anhand der Identifizierung eines Lastkraftwagens 11 mit doppelter Hinterachse beschrieben, der sich auf der Fahrstraße 10 in Fahrtrichtung gemäß Pfeil 12 bewegt und dabei den vorgegebenen Wegpunkt passiert.
Von einem querab der Fahrstraße 10 liegenden Meßort 13 aus wird längs einer durch den vorgegebenen Wegpunkt verlaufenden festen Meßlinie 14 fortlaufend die Entfernung zum Fahrwerk des Fahrzeugs 11 gemessen. Die Entfernungsmessung erfolgt dabei optisch aktiv mit einem am Meßort 13 installierten an sich bekannten Laserentfernungsmesser, der mit einem Infrarot-Lasersender einen scharf gebündelten Lichtstrahl längs der Meßlinie 14 aussendet und mit einem Empfänger das an Fahrwerksteilen des Fahrzeugs 11 reflektierte Licht empfängt. Mittels einer Auswerteeinheit wird aus den Empfangssignalen die Entfernung zum Fahrzeug 11 bestimmt. Der Laserstrahl kann aus gepulstem oder moduliertem Licht bestehen. Bei Aussendung von Lichtimpulsen wird die Laufzeit des jeweiligen Laserimpulses gemessen und daraus die Entfernung bestimmt. Die Meßlinie 14 wird dabei rechtwinklig zur Fahrtrichtung 12 des Fahrzeugs 11, also rechtwinklig zur Fahrstraße 10, ausgerichtet, um vom Aspektwinkel abhängige Probleme bei der Entfernungsmessung zu vermeiden. Die Meßlinie 14 hält einen möglichst kleinen Abstand D von der Oberfläche der Fahrstraße 10 ein, der typischerweise etwa 20 cm beträgt. Für die Auswahl einer optimalen Meßhöhe D gelten folgende Randbedingungen: Die Messung sollte oberhalb von Unebenheiten der Straße, z. B. bei Schotterwegen, erfolgen. Die Messung soll auch eng benachbarte Räder bzw. Laufrollen bei Kraftfahrzeugen voneinander trennen, d. h. die Lücken zwischen den Rädern bzw. Laufrollen sollen möglichst groß sein, die Meßlinie sollte unterhalb der Radachsen liegen, da das Fahrwerk oberhalb der Achsen häufig durch Schürzen und ähnliches abgedeckt ist.
Zusätzlich zur fortlaufenden Entfernungsmessung wird die Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs 11 beim Passieren des Wegpunktes gemessen. Die Messung der Fahrgeschwindigkeit kann durch verschiedenen Methoden erfolgen, z. B. durch Anordnung von zwei im Abstand voneinander in Fahrtrichtung 12 des Fahrzeugs 11 angeordneten Sensoren zur Detektion des passierenden Fahrzeugs und Bestimmung der Zeitdifferenz. Die Detektion des Fahrzeugs kann dabei beispielsweise mit Magnetiksensoren erfolgen, die Veränderungen des magnetischen Erdfeldes beim Passieren des Fahrzeugs erfassen.
Aus der bekannten Meßfrequenz F der Entfernungsmessung und der gemessenen Fahrzeuggeschwindigkeit v wird der räumliche Abstand ΔL der Meßwerte in Fahrzeuglängsachse bestimmt und mit diesem räumlichen Abstand der Meßwerte ein Meßprofil des Fahrwerks des Fahrzeugs 11 erstellt. Hierzu werden die aufeinanderfolgend ermittelten Entfernungsmeßwerte mit einem durch den errechneten Abstand vorgegebenen Intervall in einer der Fahrzeuglängsachse entsprechenden Richtung aneinandergereiht. Das dabei entstehende Meßprofil des Fahrwerks des Fahrzeugs 11 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Auf der Ordinate ist dabei die Meßwertgröße, also die gemessene Entfernung E, und auf der Abszisse die Anzahl der Messungen mit aufeinanderfolgenden Abständen ΔL aufgetragen. In dem Meßprofil ist deutlich zu sehen, daß einige aufeinanderfolgende Meßwerte die gleich Meßwertgröße aufweisen, was bedeutet, daß diese Meßwerte von dem gleichen Fahrwerksteil des Fahrzeugs 11 herrühren. Zur Auswertung des Meßprofils zwecks Identifikation und Klassifikation des Fahrzeugs 11 werden sog. Schnittlängen I durch Addition der Meßwertabstände L aufeinanderfolgender Meßwerte mit annähernd gleich großer Meßwertgröße definiert sowie die Lage dieser Schnittlängen I innerhalb des Meßprofils bestimmt. Aufgrund der Meßhöhe D, d. h. des Abstandes der Meßlinie 14 von der Oberfläche der Fahrstraße 11, und des wiederholten Auftretens identischer Schnittlängen I in dem dargestellten Meßprofil, kann davon ausgegangen werden, daß die Meßwerte innerhalb der Schnittlängen I von den Fahrzeugrädern des Fahrzeugs 11 in Fig. 1 herrühren, die Schnittlängen I also parallel zur Fahrstraße 10 sich erstreckende Sekanten der Fahrzeugräder darstellen. In Fig. 4 sind die geometrischen Verhältnisse am Fahrzeugrad unter Berücksichtigung der Meßhöhe D und der Schnittlängen I dargestellt. Wie aus dieser Skizze ohne weiteres ableitbar ist, läßt sich aus der Schnittlänge I der Durchmesser R des Fahrzeugrades gemäß R = D + I2 4D errechnen. Damit ist aus dem Meßprofil ein erster charakteristischer Fahrwerksparameter für das Fahrzeug 11 abgeleitet. Um Fehler zu eliminieren, wird aus Plausibilitätsgründen dieser Raddurchmesser R nur dann zugelassen, wenn die Bedingung D/2 < R < 3 m erfüllt ist. Ist R größer als 3 m, kann die Schnittlinie nicht von einem Fahrzeugrad stammen, sondern muß vielmehr von einer Seitenschürze herrühren.
Der Radmittelpunkt und damit der Durchstoßpunkt der Radachse liegt auf dem Mittelllot der Schnittlänge I. Der Abstand der Radachsen läßt sich somit ohne weiteres aus dem Meßprofil entnehmen. Damit ist ein weiterer Fahrzeugparameter, der das Fahrzeug 11 typisiert, bekannt. Ebenso läßt sich die Anzahl der Radachsen, hier drei, ohne weiteres aus dem Vorhandensein von drei für Fahrzeugräder charakteristischen Schnittlängen I entnehmen. Damit ist ein weiterer Fahrwerksparameter für das Fahrzeug 11 bekannt.
Die wie vorstehend abgeleiteten Fahrwerksparameter: Anzahl der Radachsen, Abstand der Radachsen und Durchmesser der Räder, werden mit einer Vielzahl von gleichen Fahrwerksparametern bekannter Referenzfahrzeuge verglichen, und das vermessene Fahrzeug 11 wird als dasjenige Referenzfahrzeug identifiziert bzw. klassifiziert, dessen Fahrwerksparameter in der Summe die geringste Abweichung von den aus dem Meßprofil abgeleiteten drei Fahrwerksparametern aufweisen. Hier, also als Lastkraftwagen mit zwei Hinterachsen des Typs XY. Anhand des Referenzfahrzeuges können die Fahrzeugdaten angegeben werden, also maximal zulässiges Ladegewicht, Leergewicht etc..
Zur Auswertung des Meßprofils zwecks Identifikation des den Wegpunkt passierenden Fahrzeuges 11 kann auch so vorgegangen werden, daß aus den Fahrwerkparametern einer Vielzahl von bekannten Referenzfahrzeugen unter Einbeziehung der Meßhöhe D der Meßlinie 14 eine Vielzahl von synthetischen Fahrwerksprofilen, im folgenden Referenzprofile genannt, erzeugt werden, die so gestaltet sind, wie das in Fig. 3 gezeigt Meßprofil. Die so gewonnenen synthetischen Referenzprofile der Vielzahl der Referenzfahrzeuge werden nacheinander mit dem Meßprofil gemäß Fig. 3 des zu identifizierenden Fahrzeugs 11 korreliert, d. h. auf Übereinstimmung geprüft. Das zu identifizierende Fahrzeug 11 wird dann als dasjenige Referenzfahrzeug klassifiziert, dessen mit dem Meßprofil gemäß Fig. 3 korreliertes Referenzprofil den größten Korrelationsfaktor ergibt, also möglichst nahe an 1 liegt. Dabei kann gleichzeitig ein Grenzwert des Korrelationsfaktors festgelegt werden, bei dem eine solche Zuordnung des Fahrzeugs 11 zu einem Referenzfahrzeug zugelassen wird, so daß Fehlklassifizierungen weitgehend ausgeschlossen werden.
In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Klassifizierungsverfahrens von Fahrzeugen dargestellt. Mit 15 ist dabei ein Laserentfernungsmesser und mit 16 eine Geschwindigkeitsmeßeinrichtung bezeichnet. Laserentfernungsmesser 15 und Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 16 werden von einer Weckvorrichtung 17 aktiviert, wenn ein Fahrzeug 11 sich dem vorgegebenen Meßpunkt, durch den die Meßlinie 14 hindurchgeht, nähert. Die Weckvorrichtung 17 kann beispielsweise eine passive Sensorik sein, wie z. B. Magnetsensoren, die eine von dem Fahrzeug bei Annäherung hevorgerufene Änderung des Magnetfeldes registrieren. Mit Aktivierung treten der Laserentfernungsmesser 15 und die Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 16 in ihren Meßmodus, d. h. der Laserentfernungsmesser 15 vermißt fortlaufend mit der Meßfrequenz F die Entfernung E längs der Meßlinie 14 zu dem durch die Meßlinie 14 hindurchfahrenden Fahrzeug 11. Gleichzeitig vermißt die Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 16 die momentane Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 11 beim Passieren der Meßlinie 14. Die vom Laserentfernungsmesser 15 ausgegebenen Meßwerte werden über ein Filter 18 geführt, in welchem fehlerhafte Entfernungsmeßwerte, z. B. aufgrund gestörter Laserreflexion, erkannt und entfernt werden. Die so gefilterten Entfernungsmeßwerte werden einer Meßwert-Ausverteeinheit 19 zugeführt, die zusätzlich noch ein die Fahrzeuggeschwindigkeit v darstellendes Meßsignal von der Geschwindigkeitsmeßeinrichtung 16 und ein die Meßfrequenz F angebendes Signal vom Laserentfernungsmesser 15 erhält. Die Meßwert-Auswerteeinheit 19 berechnet die räumlichen Abstände der einzelnen Meßwerte in Richtung der Fahrzeuglängsachse aus dem Quotienten von Fahrzeuggeschwindigkeit v und Meßfrequenz F gemäß L = vF
Mit diesem Meßwertabstand wird von der Meßwert-Auswerteeinheit 19 das Meßprofil gemäß Fig. 3 erstellt und einer Parameter-Extraktionseinheit 20 zugeführt. Die Extraktionseinheit 20 ermittelt, wie vorstehend beschrieben, aus dem Meßprofil typische Fahrwerksparameter, wie Raddurchmesser, Anzahl der Radachsen und Radabstände und gibt die so ermittelten Fahrwerksparameter an einen Vergleicher 21. In einem Referenzspeicher 22 sind eine Vielzahl von gleichen Fahrwerksparametern aus bekannten Referenzfahrzeugen in Zuordnung zu diesen Referenzfahrzeugen abgespeichert. Diese Fahrwerksparameter werden nacheinander in den Vergleicher 21 ausgelesen. Der Vergleicher 21 ermittelt den Grad der Übereinstimmung aller Fahrwerksparameter des gleichen Referenzfahrzeugs mit den Fahrzeugparametern des zu identifizierenden Fahrzeugs 11 und gibt dasjenige Referenzfahrzeug aus, bei dem der Grad an Übereinstimmung maximal ist. Dieses bedeutet, daß das zu identifizierende Fahrzeug 11 als das ausgegebene Referenzfahrzeug klassifiziert ist.
Anstelle der Blöcke 20 und 21 können die Blöcke 23 und 24 vorgesehen werden, wobei der Block 23 eine Rechenvorrichtung und Block 24 eine Korrelationseinheit darstellt. Mit der Rechenvorrichtung 23 wird aus der Vielzahl von im Referenzspeicher 22 abgespeicherten, jeweils zu einer Vielzahl von Referenzfahrzeugen gehörenden Fahrzeugparametern unter Berücksichtigung der Meßhöhe D ein synthetisches Referenzprofil für jedes der abgespeicherten Referenzfahrzeuge erstellt, das gleich konfiguriert ist, wie das Meßprofil für das Fahrwerk des Fahrzeugs 11 in Fig. 3. Das in der Meßwert-Auswerteeinheit 19 erstellte Meßprofil von dem Fahrwerk des Fahrzeugs 11 wird der Korrelationseinheit 24 zugeführt. Die Korrelationseinheit 24 korreliert dieses Meßprofil aufeinanderfolgend mit jedem des von der Rechenvorrichtung 23 errechneten Referenzprofils vom Fahrwerk eines bekannten Referenzfahrzeugs und ermittelt den Korrelationsfaktor. Aus der Vielzahl der Korrelationsfaktoren wird der maximale Korrelationsfaktor bestimmt, der vorzugsweise noch zusätzlich eine Mindestgröße überschreiten muß. Das Referenzfahrzeug, das diesen maximalen Korrelationsfaktor ergibt, wird als Klassifizierungsfahrzeug ausgegeben, d. h. das zu detektierende Fahrzeug 11 wird als das am Ausgang der Korrelationseinheit 24 ausgegebene Referenzfahrzeug klassifiziert.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann z. B. bei Böschungen neben der Fahrstraße 10, die wenig Platz für die Einrichtung des Meßortes 13 in Nähe der Fahrstraße 10 lassen, unmittelbar am Rand der Fahrstraße 10 eine Optik mit einer Ein- und Austrittspupille in Meßhöhe D installiert werden, deren optische Achse mit der Meßlinie 14 zusammenfällt. Die Optik wird über ein Lichtleitkabel mit dem an einem hinter der Böschung eingerichteten Meßort installierten Laserentfernungsmesser verbunden, und zwar dort an Lasersender und Empfänger angekoppelt. Das Lichtleitkabel kann dabei beliebig verlegt, auch durch die Böschung hindurchgeführt oder in die Erde eingegraben werden. Bei der Entfernungsmessung ist dann die Länge des Lichtleitkabels zu berücksichtigen. Es ist möglich, in der Optik eine separate Ein- und Austrittspupille vorzusehen, die jeweils über separate Lichtleitkabel mit dem Lasersender und dem Empfänger verbunden werden. Es ist jedoch auch möglich, die Ein- und Austrittspupille zusammenzulegen, so daß nur noch ein Lichtleitkabel zu dem Laserentfernungsmesser führt.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Klassifizieren von einen vorgegebenen Wegpunkt passierenden Fahrzeugen, bei dem im Wegpunkt von querab des Weges aus das jeweils den Wegpunkt passierende Fahrzeug (11) optisch aktiv vermessen und ein Meßprofil vom Fahrzeug (11) erzeugt wird, das mittelbar durch Ableiten von Parametern oder unmittelbar mit einer Vielzahl von bekannten Referenzfahrzeugen verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Vermessung des Fahrzeugs (11) mittels einer fortlaufenden optischen Entfernungsmessung längs einer durch den Wegpunkt in Höhe des Fahrwerks des Fahrzeugs (11) verlaufenden festen Meßlinien (14) von einem einzigen, querab des Weges (10) liegenden Meßort (13) aus durchgeführt wird, daß die Geschwindigkeit (v) des jeweils den Wegpunkt passierenden Fahrzeugs (11) gemessen wird und aus der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) und der Meßfrequenz (F) der räumliche Abstand (L) der Meßwerte in Fahrzeuglängsachse bestimmt wird und daß durch eine durch die Abstände (L) vorgegebene Aneinanderreihung der Meßwerte in Richtung der Fahrzeuglängsachse ein Meßprofil des Fahrwerks des Fahrzeugs (11) erstellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung von Fahrwerksparametern, wie Anzahl der Fahrzeugräder, Abstand der Radachsen, Durchmesser der Fahrzeugräder und dgl., in dem Meßprofil Schnittlängen (I) durch Addition der Meßwertabstände (ΔL) aufeinanderfolgender Meßwerte mit annähernd gleich großer Meßwertgröße definiert und die Lage der einzelnen Schnittlängen (I) bestimmt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeugparameter "Raddurchmesser (R)" aus der Schnittlänge (I) gemäß der Gleichung R = D + I2 4D berechnet wird, wobei D der Abstand der Meßlinie (14) von der Wegoberfläche ist, und daß der Fahrzeugparameter "Raddurchmesser (R)" nur dann zugelassen wird, wenn D/2 < R < 3 m ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus den als Fahrzeugparameter "Raddurchmesser (R)" zugelassenen Schnittlängen (I) und deren Relativlage im Meßprofil der Fahrwerksparameter "Radabstände" bestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeleiteten Fahrwerksparameter mit einer Vielzahl von gleichen Fahrwerksparametern bekannter Referenzfahrzeuge verglichen wird und daß das den Wegpunkt jeweils passierende Fahrzeug (11) als dasjenige Referenzfahrzeug identifiziert wird, dessen Fahrwerksparameter in der Summe die geringsten Abweichungen von den aus dem Meßprofil abgeleiteten Fahrwerksparametern aufweisen.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Fahrwerksparametern der Vielzahl bekannter Referenzfahrzeuge unter Einbeziehung der Meßhöhe (D) der Meßlinie (14) eine Vielzahl von jeweils einem Referenzfahrzeug zugehörigen synthetischen Fahrwerksprofilen (Referenzprofilen) erzeugt wird, daß das Meßprofil mit der Vielzahl der Referenzprofile korreliert wird und daß das den Wegpunkt jeweils passierende Fahrzeug (11) als dasjenige Referenzfahrzeug identifiziert wird, dessen mit dem Meßprofil korreliertes Referenzprofil den größten Korrelationsfaktor ergibt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßlinie (14) im wesentlichen horizontal und im rechten Winkel zur Fahrtrichtung (12) des Fahrzeugs (11) ausgerichtet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (D) der Meßlinie (14) von der Wegoberfläche möglichst klein gehalten wird, typischerweise etwa 20 cm beträgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur optisch aktiven Entfernungsmessung ein an sich bekannter Laserentfernungsmesser, vorzugsweise Infrarot-Laserentfernungsmesser, mit einem Lasersender, der einen scharf gebündelten Lichtstrahl aussendet, einem Empfänger, der das reflektierte Licht empfängt, und einer Auswerteeinheit, die die Entfernung berechnet, verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Lasersender ausgesendete Licht und das vom Empfänger aufgenommene reflektierte Licht über eine am Wegrand in Meßhöhe (D) installierte Optik mit einer Aus- und Eintrittspupille abgegeben bzw. aufgenommen wird, die über mindestens ein Lichtleitkabel mit dem Lasersender und Empfänger verbunden ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeuge (11) im Abstand vor dem Wegpunkt detektiert und mit dem Detektionssignal die Entfernungsmessung aktiviert wird.
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