NO329029B1 - Anordning og metode for deteksjon av trafikkforseelser med dynamisk siktesystem - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en trafikkforseelsesdeteksjonsmaskin av slaget som innbefatter midler for måling av passeringshastigheten til et kjøretøy og, forbundet med disse, midler for å fange et bilde av kjøretøyet.

Maskiner av dette slaget blir for tiden anvendt, i både faste og mobile installasjoner, for deteksjon av hastighetsoverskridelser eller andre forseelser på gate- eller hovedveistrekninger. Hastigheten blir vanligvis målt med et lasersystem som bruker to parallelle stråler adskilt med en kjent avstand, hvilke blir avskåret av og følgelig skygget for av det passerende kjøretøy. Siden avstanden mellom strålene er kjent, blir det mulig å beregne hastigheten av lengden av tidsrommet som løper mellom skyggingen av den første strålen og skyggingen av den andre. Til lasertransduseren er det koblet et styringssystem som driver et stillbildekamera som er innrettet i en egnet retning for å ta et bilde av kjøretøyet som beveger seg hurtigere enn fartsgrensen som gjelder i området hvor overvåkningsmaskinen er installert. Systemet er justerbart for å muliggjøre bruk av det i områder med forskjellige hastighetsgrenser.

Et eksempel på en kjøretøyshastighetsdetektor av laserslaget er beskrevet i, f.eks., US-patent nr. 4 902 889, hvilket innhold bør bli ansett som inkorporert i den foreliggende beskrivelse.

Vanlige systemer møter alvorlige problemer ved anvendelse på veier med flere kjørefelt fordi maskinene som tar bilder ikke kan bli sikteinnrettet. De må derfor ha en tilstrekkelig stor synsvinkel og tilstrekkelig oppløsning over hele synsfeltet for å fange inn hele veibanens bredde i et enkelt "knips". Dette er mulig med et stillbilde-fotografiapparat, men tilsynelatende umulig med et videokamera. Stillbildefotografi-apparatet behøver også en høy dybdeskarphet fordi forsinkelsen mellom øyeblikket da hastigheten blir målt og øyeblikket da bildet blir tatt er satt til samme verdi uten hensyn til kjøretøyets posisjon i retning på tvers av veibanen, dvs. uten hensyn til hvilket kjørefelt som kjøretøyet beveger seg i. Forsinkelsen kan, om ønsket, bli beregnet som en funksjon av den målte hastighet, men ikke kjøretøyets posisjon i en tversgående retning, hvilket innebærer at bildet alltid blir tatt når kjøretøyet, (hva enn dets hastighet er) er innenfor et bestemt område av veibanen. Avstanden mellom fokalplanet og kjøretøyets nummerskilt varierer derfor avhengig av kjøretøyets posisjon i tversgående retning relativt til veibanen. Av dette følger at for å være sikker på at bildet alltid er i fokus må det optiske system til bildetakerinnretningen ha tilstrekkelig dybdeskarphet. Dette medfører høye kostnader.

Et kjent eksempel på et system for detektering av trafikkforseelser som anvender kamera er beskrevet i patentpublikasjonen DE 3908785 Al.

En annen kamerabasert løsning for måling av passeringshastigheten til et annet kjøretøy er kjent fra patentpublikasjonen DE 4235232 Al.

Denne oppfinnelsens tema er en maskin av slaget som beskrevet over, hvilken unngår problemene og begrensningene til vanlige maskiner.

Mer bestemt, er en hensikt ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en maskin som kan anvendes med kamerainnretninger med lav oppløsning og derfor også har en smal synsvinkel, og som spesielt kan anvendes med rimelige videokameraer.

En annen hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en maskin som kan brukes med kamerainnretninger som har en begrenset dybdeskarphet.

En ytterligere hensikt med en forbedret utførelse av foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et system som er i stand til å overvåke en veibane med flere kjørefelt ved bruk av en enkelt kamerainnretning.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en anordning for detektering av trafikkforseelser, hvilken anordning er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende patentkrav 1.

Ytterligere fordelaktige trekk ved foreliggende oppfinnelses anordning for detektering av trafikkforseelser fremgår av de vedfølgende patentkravene 2 til og med 8.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en metode for detektering av forseelser mot veitrafikkregel verk, hvilken metode er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av det vedfølgende patentkrav 9.

Ytterligere fordelaktige trekk ved foreliggende oppfinnelses metode for detektering av forseelser mot veitrafikkregelverk fremgår av de vedfølgende patentkravene 10 til og med 15.

Disse og andre hensikter og fordeler, hvilke vil bli tydelige for de som er kjent med teknikken når de leser den følgende teksten, blir i utgangspunktet oppnådd ved anvendelse av anordninger for detektering av kjøretøyets posisjon i en tversgående retning over forut nevnte veibane, idet kamerainnrettingen blir styrt som en funksjon av forutnevnte posisjon i en tversgående retning. På denne måten er det mulig, selv når det anvendes et stillbildekamera eller videokamera med smalt synsfelt, å overvåke en bred veibane som er inndelt i mange kjørefelt. I teorien er det mulig å anvende et flertall ; kameraenheter innrettet i forskjellige retninger, og bilde kan bli tatt av ett eller andre' av disse, avhengig av den detekterte posisjon i tversgående retning. Imidlertid er det mer fordelaktig å bruke en enkelt kameraenhet som er innrettet slik og når det er nødvendig ved dreining av enheten selv, eller, mer fordelaktig, ved dreiing av et system med reflekterende speil. Denne sistnevnte løsningen reduserer de bevegelige masser og således tregheten, hvorved det oppnås høyere operasjonelle hastigheter.

Maskinen kan også bli anvendt i kombinasjon med kamerainnretninger som tar et bilde av veibanen i full bredde. I denne utførelsen er styring av rammen ment i betydning av at maskinen er i stand til å identifisere posisjonen til kjøretøyet innenfor rammen for å kunne utpeke, f.eks. hvis flere kjøretøyer beveger seg parallelt og blir avbildet i den samme rammen, hvilket kjøretøy som har begått forseelsen, og, om ønsket, gi en indikasjon på bildet for dette formålet.

For å kunne måle passeringshastigheten til kjøretøyet er det mulig, som kjent, å anvende en lasertransduser som avgir og mottar minst to innbyrdes parallelle laserstråler. Hastigheten blir beregnet som en funksjon av varigheten av tiden som løper mellom skygging av den første laserstrålen og den til den andre laserstrålen av forut nevnte kjøretøy. En tredje laserstråle som er skråstilt i en kjent vinkel i forhold til de første to strålene gjør det mulig å fastslå posisjonen i en tversgående retning som en funksjon av forut nevnte vinkel, kjøretøyets hastighet og varigheten av tidsrommet som løper mellom avskygging av en av de forut nevnte minst to parallelle laserstråler og av forut nevnte tredje laserstråle.

Andre alternative systemer, dog kanskje mindre fordelaktige, kan også bli anvendt for å bestemme kjøretøyets posisjon i en tversgående retning, av hvilke noen blir beskrevet herunder.

Oppfinnelsen angår også en metode for å detektere forseelser i hvilken ikke kun hastigheten til kjøretøyet, men også dens posisjon i en tversgående retning i veibanen blir detektert for så å styre vinkelen ved hvilken bildet av kjøretøyet blir tatt. Spesielle egenskaper og utførelser av metoden i henhold til oppfinnelsen er beskrevet i de vedfølgende krav. Andre fordelaktige egenskaper og utførelser av oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.

En bedre forståelse av oppfinnelsen vil bli oppnådd fra beskrivelsen og vedfølgende tegning, hvor sistnevnte viser praktiske, ikke-begrensende utførelser av oppfinnelsen. I tegningen viser figurer 1-5 skjematisk forskjellige utførelser av maskinen i henhold til oppfinnelsen.

Illustrert skjematisk i oppriss i fig. 1, er en del av en veibane med flere kjørefelt hhv. Cl, C2, C3, slik som en motorvei-veibane. Et kjøretøy V beveger seg langsetter et av

kjørefeltene (det midterste kjørefelt C2 i dette eksempel) med en hastighet v som det er ønsket å måle. Anbrakt på en side av veibanen er en lasermaskin som generelt er henvist til ved 1, hvilken avgir minst to innbyrdes parallelle laserstråler Fl og F2 adskilt med en avstand D og innrettet på tvers av retningen for bevegelser langsmed veibanen. Når kjøretøyet beveger seg med en hastighet D skjærer dets frontparti de to laserstråler Fl og F2 etter hverandre, og lengden av tidsrommet T2 som løper mellom skygging av den første strålen og skygging av den andre muliggjør beregning av verdien til hastigheten v, siden avstanden d er kjent. Når hastigheten v har blitt beregnet blir den sendt til en sentral styringsenhet, skjematisk angitt ved 3, som sender et kommandosignal til en kameraenhet 5 for bildetaking ved fotografi eller video, dvs. et stillbildekamera, videokamera eller lignende. Kameraenheten 5 blir aktivert når den beregnede hastighet overskrider en valgbar terskel og fanger således et bilde av kjøretøyet V som bryter hastighetsgrensen.

Signalet som aktiverer kameraenheten 5 kan bli sendt etter en tidsforsinkelse som er en funksjon av hastigheten v slik at bildet blir tatt når kjøretøyet V når en bestemt del av kjørefeltet P, fastlagt på en slik måte at den gjennomsnittlige avstanden fra kjøretøyet V fra fokalplanet til kameraenheten 5 er slik at den gir et visst område P av veibanen i hvilken kjøretøyet befinner seg når kameraenheten 5 tar sitt bilde er fast bestemt, slik det vil være innlysende fra fremstillingen i fig. 1, vil den aktuelle avstand fra kjøretøyet V til fokalplanet til kameraenheten 5 variere betydelig avhengig av hvilket kjørefelt Cl, C2 eller C3 kjøretøyet er i. Dette krever anvendelse av optiske systemer med relativt stor dybdeskarphet, og slike systemer er kostbare.

Videre, for å kunne observere hele veibanen vil det optiske system kreve et meget stort synsfelt, hvilket ikke er forenlig ned kamerainnretninger med lav oppløsning. Stillbildefotografiet kan bli tatt bakfra (som vist i tegningen i fig. 1), eller forfra ved å anbringe kameraenheten 5 i større avstand enn maskinen 1 og ved å innrette det i den motsatte retning, dvs. i retningen fra hvilken kjøretøyene kommer.

Så langt fungerer den beskrevne maskin på samme måte som for nåværende kjente kommersielle systemer.

I henhold til foreliggende oppfinnelse blir maskinen i tillegg forsynt med et middel for deteksjon av posisjonen til kjøretøyet over bredden og på tvers av kjørebanen, slik at det blir kjent om kjørebanen er i kjørefelt Cl, C2 eller C3.1 den illustrerende utførelsen vist i fig. 1, er dette gjort ved hjelp av minst en tredje laserstråle F3 som er skråstilt i en vinkel (A) relativt til strålen Fl. Fronten til kjøretøyet V skjærer strålen F3 før den påtreffer strålene Fl og F2 og frembringer således et tredje signal. Lengden av tidsrommet Tl som løper mellom det øyeblikk strålen F3 blir skygget for og det øyeblikk strålen Fl blir skygget for avhenger ikke kun av hastigheten v med hvilken kjøretøyet rykker fremover, men også av dens posisjon i en tversgående retning relativt til kjørebanen. Avstanden d mellom maskinen 1 og fronten til kjøretøyet V (eller mer nøyaktig det punkt på kjøretøyet V som først skjærer strålen F3) er gitt ved ligningen:

Med parameteren d kjent kan sentralenheten 3 styre kameraenheten 5 på en slik måte at den innretter dets observasjonsvinkel (B) mot kjørefelt Cl, C2 eller C3 eller mot en mellomliggende posisjon hvor kjøretøyet i øyeblikket er, ved å vende det om sin vertikale akse. Det er således mulig å anvende en kameraenhet 5 med et meget smalt synsfelt (B), hvilken derfor vil være forholdsvis rimelig. Alternativt kan et flertall kameraenheter 5 med et begrenset synsfelt, innrettet i forskjellige vinkler, bli satt opp, i hvilket tilfelle sentralenheten 3 vil aktivere en eller flere av forut nevnte kameraenheter avhengig av den beregnede avstand d.

Denne mulighet fremstilt ved beregning av avstanden d er spesielt nyttig når det heller er ønsket å ta bilder med et lavkostnads videokamera enn med et stillbildekamera, idet videokameraer har dårlig oppløsning og derfor et mer begrenset synsfelt.

Det beskrevne system er også anvendbart i kombinasjon med kamerainnretninger som har høy oppløsning og derfor et bredt synsfelt. I en slik utgave, gjør beregning av avstanden (og herav kjøretøyets posisjon i en tversgående retning relativt veibanen) det mulig å utpeke hvilket kjøretøy som har begått forseelsen, selv om flere kjøretøy forekommer i parallelle kjørefelt i det samme bildet.

Fig. 2 viser skjematisk en løsning tilsvarende den i fig. 1, hvor den tredje laserstrålen 3 er anbrakt "nedstrøms" i forhold til strålene Fl og F2. Identiske eller tilsvarende deler er gitt de samme henvisningsnummer. Det er også mulig å anvende to eller flere skråstilte stråler "oppstrøms" og /eller "nedstrøms" fra strålene Fl, F2, hvilket kunne, f.eks., muliggjøre utførelse av mer enn en måling på det samme kjøretøy.

Hva angår kameraenheten 5 så vises i fig. 2 en utførelse som anvender en enkelt faststilt kameraenhet 5 og to speil 7, 9 oppstilt foran linsen til enheten 5. Speil 7 er faststilt og speil 9 kan dreies om en vertikal akse. Ved denne anordningen blir observasjons-vinkelen til kameraenheten 5 endret ved å styre stillingen til speil 9 mens kameraenheten 5 holdes ubevegelig. Det er innlysende at denne løsningen også kan bli benyttet i eksempelet vist i fig. 1.1 generelle vendinger kan det følgende bli tatt i bruk for anpasning til særskilte krav i hvert av eksemplene illustrert som alternativer: Et flertall forskjellig innrettede kameraenheter, en innrettbar enhet, en faststilt enhet med innrettbart speil, eller en høyoppløselighetsenhet. Fig. 3 viser en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse, i hvilken avstanden d mellom kjøretøyet V og maskinen 1 blir fastlagt ved hjelp av en stråle av elektromagnetisk utstråling F3 eller av lydbølger avgitt av avgivende/mottakende innretninger 10 (for nåværende kjent), reflektert fra kjøretøyets side og mottatt med anordningen 10. Avstanden d blir i dette tilfelle beregnet av tiden det tar for bølgefronten å fullføre avstanden tur og retur. Dette systemets kostnad er høyere enn den til systemet som anvender en skråstilt tredje laserstråle. Fig. 4 viser en annen utførelse som gjør bruk av et system med transdusere 11 lagt ut over veibanen i en tversgående retning. Mulige eksempler som kan anvendes er magnetiske posisjonstransdusere som avføler passeringen av den metalliske massen til kjøretøyet i bevegelse, eller andre systemer som er i stand til å detektere passeringen av et kjøretøy. Identiske eller tilsvarende deler med de i de foregående illustrerende utførelser er angitt ved de samme henvisningstall. Fig. 5 viser hvordan systemet i henhold til foreliggende oppfinnelse også kan tilveiebringe bedre fokusering med en mer begrenset dybdeskarphet enn kameraenhet 5. Mens bildet i konvensjonelle systemer blir tatt idet kjøretøyet V passerer gjennom området P (fig. 1) av veibanen, uten å ta i betraktning kjøretøyets posisjon i tversgående retning, dvs. til hvilket kjørefelt Cl, C2 eller C3 det beveger seg i, er det mulig med systemet i henhold til oppfinnelsen å beregne forsinkelsen mellom hastighetsdeteksjonen og bildetakingen som en funksjon av kjøretøyets posisjon i en tversgående retning, slik at kjøretøyets nummerskilt alltid er tilnærmet i den samme avstand fra fokalplanet til kameraenheten 5, uansett i hvilket av kjørefeltene Cl, C2 eller C3 kjøretøyet beveger seg. Fig. 5 angir skjematisk fokalplanet PF til kameraenheten 5. L angir avstanden ved hvilken objektet som skal fotograferes er riktig i fokus i fokalplanet PF. Pl, P2 og P3 er punktene hvor kjøretøyet må være for å være i stand til å danne et fokusert bilde, avhengig av om forut nevnte kjøretøy beveger seg i

henholdsvis kjørefeltet Cl, C2 eller C3. De tre punktene Pl, P2, P3 er i avstandene hhv. D3, D4 og D5 fra den tversgående linjen bestemt av strålen F2. Disse avstandene svarer til bevegelsestidene hhv. T3, T4 og T5 som er avhengig av bevegelseshastigheten v til kjøretøyet V.

Herav følger at når hastigheten v og avstanden d til kjøretøyet V har blitt fastlagt, er det mulig å beregne hvilken forsinkelse (T3, T4 eller T5) som er nødvendig før bildet blir tatt for at det sistnevnte skal være riktig fokusert.

Det er klart at tegningen kun viser et eksempel gitt som en ren praktisk demonstrasjon på oppfinnelsen, hvilken det er mulig for forut nevnte oppfinnelse å endres med hensyn til fasonger og arrangementer uten derved å avvike fra omfanget til oppfinnelsens underliggende konsept. Enhver tilstedeværelse av henvisningstall i de vedfølgende krav er for det formål å gjøre lesing av kravene lettere med henvisning til beskrivelse og tegning, og begrenser ikke beskyttelsesomfanget fremsatt ved kravene.

Claims (15)

1. En anordning for detektering av trafikkforseelser, karakterisert ved at den innbefatter et middel (1,3) for måling av passeringshastigheten til et kjøretøy langsmed en veibane og, forbundet meddette, kameraanordning (5, 7,9) til å ta bilde av kjøretøyet, hvilken anordning har et middel (F3; 11) for detektering av kjøretøyets posisjon (d) i den tversgående retning over forut nevnte veibane, hvor kameraanordningen blir styrt som en funksjon av forut nevnte posisjon i tversgående retning (d).

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at forut nevnte kameraanordning (5, 7,9) innbefatter en kameraenhet hvis siktevinkel (B) blir innrettet som en funksjon av den detekterte posisjon i tversgående retning.

3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at forut nevnte kameraanordning (5) innbefatter et flertall kameraenheter innrettet i forskjellige retninger, hvor bildet av kjøretøyet blir tatt av en av forut nevnte enheter valgt som en funksjon av den detekterte posisjon i tversgående retning.

4. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at forut nevnte kameraenhet (5) er ubevegelig og at et refleksjonssystem (7, 9), styrt som en funksjon av forut nevnte posisjon i tversgående retning, blir anvendt for å innrette siktevinkelen til forut nevnte kameraenhet.

5. Anordning som angitt i ett eller flere av de foregående krav, karakterisert ved at forut nevnte middel (1,3) for måling av passeringshastigheten (v) til kjøretøyet (V) innbefatter en lasertransduser som avgir og mottar minst to innbyrdes parallelle laserstråler (Fl, F2), hvor hastigheten blir beregnet som en funksjon av varigheten av tidsrommet som forløper mellom avskygging av den første laserstrålen og den andre laserstrålen av forut nevnte kjøretøy.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at middelet (1, 3) for måling av kjøretøyets hastighet avgir minst en tredje laserstråle (F3) hvilken er skråstilt i en kjent vinkel (A) i forhold til de første to stråler (Fl, F2), og hvor kjøretøyets posisjon i tversgående retning (d) blir fastslått som en funksjon av forut nevnte vinkel (A), kjøretøyets hastighet (v) og varigheten av tidsrommet som forløper mellom avskygging av en av forut nevnte to parallelle laserstråler (Fl, F2) og forut nevnte tredje laserstråle (F3).

7. Anordning som angitt i ett eller flere av kravene 1 til 5, karakterisert ved at forut nevnte middelet for detektering av kjøretøyets (V) posisjon i tversgående retning innbefatter posisjonstransdusere (11) arrangert over veibanen i en tversgående retning.

8. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den innbefatter et kamera med en synsfeltsvinkel (B) slik at det kan ta et bilde av mer enn ett kjørefelt i veibanen (Cl, C2, C3), og i hvilken deteksjonen av forut nevnte avstand (d) gjør det mulig å identifisere kjøretøyet som har begått forseelsen blant et flertall kjøretøyer som beveger seg i parallell.

9. Metode for detektering av forseelser mot veitrafikkregelverk, karakterisert ved at passeringshastigheten (v) til et kjøretøy (V) langsmed en veibane blir målt og et bilde av forut nevnte kjøretøy blir tatt, hvor kjøretøyets posisjon i en tversgående retning på forut nevnte kjørebane blir detektert og bildetakingen blir styrt som en funksjon av forut nevnte posisjon i tversgående retning.

10. Metode som angitt i krav 9, karakterisert ved at et flertall kameraenheter innrettet i forskjellige vinkler blir satt opp og hvor ett eller andre av forut nevnte enheter blir valgt som en funksjon av den detekterte posisjon i tversgående retning.

11. Metode som arigitt i krav 9, karakterisert ved at sikteretningen til en kameraenhet blir innrettet som en funksjon av den detekterte posisjon i tversgående retning.

12. Metode som angitt i ett eller flere av kravene 9 til 11, karakterisert ved at forut nevnte hastighet blir målt og forut nevnte posisjon blir detektert ved hjelp av minst tre laserstråler, hvorav to (Fl, F2) er innbyrdes parallelle mens den tredje (F3) er skråstilt i en kjent vinkel (A) i forhold til de første to.

13. Metode som angitt i ett eller flere av kravene 9 til 11, karakterisert ved at forut nevnte posisjon i tversgående retning er detektert på grunnlag av transittiden til en bølgefront (F3) reflektert fra siden av kjøretøyet (V).

14. Metode som angitt i ett eller flere av kravene 9 til 13, karakterisert ved at forut nevnte kameraanordninger blir aktivert etter en forsinkelse (T3, T4, T5) etter deteksjon av hastigheten (v), hvor forut nevnte forsinkelse blir bestemt som en funksjon av posisjonen i tversgående retning til kjøretøyet (V).

15. Metode som angitt i krav 9, karakterisert ved at et bilde blir tatt av to eller flere kjørefelt (Cl, C2, C3) i hvilke kjøretøyer (V) beveger seg i parallell, og hvor kjøretøyet (V) som har begått forseelsen blir skjelnet på grunnlag av forut nevnte posisjon i tversgående retning.