专利名称：激光车型识别系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种公路运输车辆电子监控技术，包括由超声探测器、激光发射装置、激光接收装置和计算机终端处理器组成的识别系统，以及由单车、拖挂车识别方法和车型识别方法组成的车型识别系统的识别方法。
现在车型识别系统及其方法，为录像识别。一类采用电视摄像的方法，对被拍摄的车辆录像进行处理，并与存储在微机中的标准录像进行比较，从而判别车型；另一类采用垂直排列的红外发光管对车辆轮廓进行测量，配合测速红外装置，测出车辆外形，从而判定车型。该两种录像处理方法，当车辆装载情况变化时，实际车型与标准车型往往有较大差异，改装车型更不规范。因而，利用标准录像进行判别的准确度较低，同时，这两种方法组成的系统较为复杂，造价昂贵，难以广泛推广。
本发明的目的在于避免上述现有技术的不足之处，而提出一种激光车型识别系统及其方法。它能较准确的识别运行于道路上的车辆车型。
本发明的目的可以通过以下措施来达到。
车型识别系统由超声波探测器，激光发射装置、激光接收装置和计算机终端处理器组成。
超声探测器为反射接收式，发射探测超声波经被测车辆反射回来后，接收超声回波，其探测距离为1.3米至3米。
激光发射装置、激光接收装置位于超声探测器前后或后面，为双光束发射、接收单元。发射、接收单元分别于车辆行进道路左右两侧，每组发射、接收相对应，两组的光束在同一平面上，并与路面平行，发射和接收单元间距为5米至10米，其光束与行进车辆道路方向α为30度至60度夹角，两组测量光束之间距离L0为0.3米至1米，两组光束距地面高度为0.05米至0.3米。每组激光光束发射功率为3毫瓦至10毫瓦，激光波长0.6微米至1.1微米。
计算机终端处理器由计算器、选址器、存储器和控制器构成。
该车型识别系统的识别方法包括单车、拖挂车和车型识别方法。
超声探测器为反射接收式，输出连续信号，运行于道路上的车辆反射接收到回波信号，对单车、拖挂车接收到连续电压信号，对于两辆分离的单车接收到非连续信号，则区分单车、拖挂车。
对于机动车辆而言，车型、载重量和载客量等主要取决于车辆底盘的相关特性参数，如车轮测量投影、前后轴距、左右轮距。
激光发射装置、激光接收装置由两组光束组成，每组光束与行进车辆的道路夹角为α，两组光束间距L0。相邻四轮的前后边缘经过两束激光的时刻分别为T11、T12……T44。
车型相关特性参数如下计算车轮速率Vi＝{[(Ti4+Ti3-Ti2-Ti1)L0]/[(Ti4-Ti2)(Ti3-Ti1)]}/2车轮投影TYi＝(Ti2-Ti1)Vi×tgα前后轴距ZJ＝[∑Vi∑(T4i+T3i-T2i-T1i)]/16左右轮距LJ1＝[∑(T2i-T1i)(V1+V2)]/8
LJ2＝[∑(T4i-T3i)(V3+V4)]/8i＝1，2，3，4对应前左、前右、后左、后右四个车轮预先把车型相关特性参数对应的有关车型参数、载重量、载客量存储在计算机终端处理器的存储器中，在计算机终端处理器的控制器控制下，在计算器完成车型相关特性参数计算，通过选址器从存储器选出与该组车型相关特性参数对应的车型参数、载重量和载客量信号。完成车型识别。
由于上述解决方案采用超声探测器区别单车、拖挂车，激光发射装置、激光接收装置探测车型，对运行于道路上的车辆识别实现非接触测量，准确度高，设备简单，不需在被测车辆上设置合作标志，不受人为因素影响，全天候测量，便于实现自动征收费用和管理。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
图1车型识别系统道路布置2超声探测器回波信号3激光发射、接收信号4计算机终端处理器方框5计算机终端处理器信号流程1所示车型识别系统道路布置图中，超声探测器[1]为反射接收式，于道路行进的车辆垂直放置，其探测超声频率为40千赫，探测距离为2.5米。双光束激光发射装置[2]、激光接收装置[3]位于被测车辆行进道路的左右两侧斜对应排放，两束光束在同一平面上，同路面平行。两光束间距L0＝0.5米，光束与车辆行进方向为α＝45度夹角，与地面高度为0.2米，激光波长为1.06微米，每组激光发射功率为5毫瓦。激光发射装置[2]为处于大气窗口的半导体激光器，调制发射和接收信号解调的方式，提高抗干扰能力。激光接收装置[3]为高灵敏度的光电探测和小孔径光缆，以提高检测精度。
图2所示超声探测器回波信号图，从图中可明确看出运行于道路上的车辆反射接收到的回波信号，单车、拖挂车接收到连续电压信号，两辆分离的单车接收到非连续信号，其拖挂车接收到的回波信号持续时间大于单车接收到的回波信号1.5倍以上，以区分单车、拖挂车。
图3所示为激光发射接收装置信号图，根据行车方向，T11为前左轮前沿经光束1T12为前左轮后沿经光束1T13为前左轮前沿经光束2T14为前左轮后沿经光束2T21为前右轮前沿经光束1T22为前右轮后沿经光束1T23为前右轮前沿经光束2T24为前右轮后沿经光束2T31为后左轮前沿经光束1T32为后左轮后沿经光束1T33为后左轮前沿经光束2T34为后左轮后沿经光束2T41为后右轮前沿经光束1T42为后右轮后沿经光束1T43为后右轮前沿经光束2T44为后右轮后沿经光束2为简化设计，一般设光束与车辆行进道路成45度夹角，则tgα＝1，则以上计算车轮投影公式可简化。
图4所示计算机终端处理器方框图，图5计算机终端处理器信号流程图，激光发射接收装置检测相邻四轮的前后边缘经过两束激光的时刻T11、T12……T44与原始初设值L0、α，输入计算机终端处理器[4]的计算器[8]中，在控制器[5]控制下算出车型相关特性参数TY、ZJ、LJ1、LJ2，经选址器[6]在存储器[7]中选出该组车型相关特性参数对应的车型参数、载重量和载客量信号。图5计算机终端处理器信号流程图用图表达出其信号流程。
该车型识别系统及其方法经实地检测，在日车流量6000～8000辆条件下，可全天候工作，无一漏检，实现动态条件下的车辆识别。
当把被检测车型分为以下五类的条件下1.2吨以下货车或1 6座以下客车；2.2吨至7吨货车或1 6座至40座客车；3.7吨至12吨货车或40座以上客车；4.12吨至20吨货车；5.20吨以上货车；其识别率达97％。
权利要求
1.一种车型识别系统，由超声探测器[1]、激光发射装置[2]、激光接收装置[3]和计算机终端处理器[4]构成。
2.根据权利要求1所述的车型识别系统，其超声探测器[1]为对射接收式，置于道路一侧，探测距离为1.3米至3米。
3.根据权利要求1所述的车型识别系统，其激光发射装置[2]、激光接收装置[3]位于超声探测器[1]前面或后面，为双光束发射和接收单元，分别位于车辆行进道路左右两侧，每组发射，接收相对应，两组的光束在同一平面，并与路面平行，发射和接收单元间距为5米至10米，其光束与行进车辆道路方向成α为30度至60度夹角，两束测量光束之间距离L0为0.3米至1米，两组光束距离地面高度为0.05米至0.3米，每组光束发射功率3毫瓦至10毫瓦，激光波长0.6微米至1.1微米。
4.根据权利要求1所述的车型识别系统，其计算机终端处理器[4]，由计算器[5]、选址器[6]、存储器[7]和控制器[8]构成。
5.一种车型识别系统的识别方法，包括单车、拖挂车识别方法和车型识别方法。
6.根据权利要求5所述的车型识别系统的识别方法，其单车、拖挂车识别方法如下超声探测器[1]为反射接收式，对单车、拖挂车接收到连续电压信号，对于两辆分离的单车接收到非连续信号。
7.根据权利要求5所述的车型识别系统的识别方法，其车型识别方法如下激光发射装置[2]和激光接收装置[3]由两组光束组成，每组光束与行进车辆的道路夹角为α，两组光束间距L0，相邻四轮的前后边缘经过两束激光的时刻分别为T11、T12……T44，车型相关特性参数计算如下车轮速率Vi＝{[(Ti4+Ti3-Ti2-Ti1)L0]/[(Ti4-Ti2)(Ti3-Ti1)]}/2车轮投影TYi＝(Ti2-Ti1)Vi×tgα前后轴距ZJ＝[∑Vi∑(T4i+T3i-T2i-T1i)]/16左右轮距LJ1＝[∑(T2i-T1i)(V1+V2)]/8LJ2＝[∑(T4i-T3i)(V3+V4)]/8i＝1，2，3，4对应前左、前右、后左、后右四个车轮预先把车型相关特性参数对应的有关车型参数、载重量、载客量存储在计算机终端处理器[4]的存储器[7]中，在计算机终端处理器[4]的控制器[8]控制下，在计算器[5]完成车型相关特性参数计算，通过选址器[8]从存储器[9]选出与该组车型相关特性参数对应的车型参数、载重量和载客量信号。
全文摘要
本发明涉及公路运输车辆电子监控技术。用于识别运行道路上的单车、拖挂车和车型。由超声探测器、激光发射装置、激光接收装置和计算机终端处理器组成。超声探测器接收车辆回波信号，区分单车、拖挂车。激光发射装置、激光接收装置测量车轮边缘经过光束时刻，计算机终端处理器计算出车型底盘相关参数，选出与该组参数对应的车型参数，达到识别车型目的。可实现无接触全天候识别，无漏检，识别率达97％。
文档编号G08G1/04GK1159039SQ9610036
公开日1997年9月10日 申请日期1996年1月16日 优先权日1996年1月16日
发明者陈为民, 樊青海, 李合林, 曹金海, 宋青存, 陈根座, 陈乃平, 林昕, 薛宝庆, 黄海霞, 杨青海, 职连杰, 吴翔, 尼玉东 申请人:中原光电测控技术公司