[發明專利]高速運動車輛的自動監測系統

在審

• 申請號: 201710491204.3
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107146419A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 高德寶;張麗娜
• 申請（專利權）人: 黑龍江八一農墾大學
• 主分類號: G08G1/04
• 分類號: G08G1/04;G08G1/052
• 代理公司: 大慶市遠東專利商標事務所23202
• 代理人: 周英華

1.高速運動車輛的自動監測系統，其特征是利用激光傳感器和雷達測速儀同步采集基礎數據、并將數據傳輸給數據處理器，再通過構建數學模型和設計算法利用數據處理器描繪出車輛的外形特征、確定其所在車道位置并進行車輛的速度反饋與數據統計。

2.如權利要求1所述的高速運動車輛的自動監測系統，其特征在于在激光傳感器安裝于待測道路的路邊，用來掃描車輛上各個點的位置，其安裝高度為h(h≥0)，激光傳感器的掃描角度為，在每條車道上分別安裝雷達測速儀，各雷達測速儀與激光傳感器掃描面和路面的相交線相垂直，且各雷達測速儀的安裝高度相同、各雷達測速儀到激光傳感器掃描面與路面的相交線的距離相等。

3.如權利要求1所述的高速運動車輛的自動監測系統，其特征在于構建數學模型的方法為：

a、坐標建立：以激光傳感器的激光頭與高速公路路面的垂線所在直線為z軸、與z軸垂直相交且與高速公路的橫截面平行的坐標軸為x軸，設置激光傳感器的掃描角度為，步進角度為，則可計算出激光傳感器轉動一周所獲取到的測量數據的個數，其中，步進角度是指激光頭在兩個相鄰掃描點之間所旋轉過的角度；調整的值為整數，激光傳感器的轉動頻率為設定值f；

b、高度和寬度的確定：在參數已設定的條件下，激光頭每旋轉一周、即掃描一次，所采集到的數據個數是相同的；假設激光頭掃描次，每次掃描采集到數據的個數為，總計共有個數據，記為，假設激光頭掃描第次、第的測量的點為運動車輛上的點D，設為激光頭第次取值時，激光頭與路面之間的垂線與激光頭到D點之間的直線之間的夾角，由此可以計算出D點在面內的坐標為，其橫坐標x_ij的最大值與最小值的差即為該運動車輛的寬度，其縱坐標的最大值即是該運動車輛的高度；

c、長度的確定：假設車輛在通過掃描區域的過程中，被激光掃描器掃描了k次，并獲得相應的數據，同時通過雷達測速儀測得車輛的運行速度設為V_M，由此可計算出激光頭掃描一次車輛行駛的距離l₀，以及每次掃描過程中，采集兩個數據之間的間隔時間內，車輛所行駛的距離l₁，再根據利用b步驟中坐標的計算方法，找到第一個和最后一個h_ij大于0的點，即可計算出車輛的長度。

4.如權利要求3所述的高速運動車輛的自動監測系統，其特征在于設計算法步驟如下：

a、讀入一段時間內采集的基礎數據，得到基礎數據集；

b、刪除基礎數據集中無效數據，得到有效數據；

c、修正有效數據中的誤差，得到一次修正數據；

d、修正一次修正數據中的異常數據，得到二次修正數據；

e、依據二次修正數據，按時間順序，根據構建的數學模型計算出車輛的幾何特征、并對通過的車輛進行計數；

f、對e步驟的得到的車輛幾何特征和通過的車輛數量進行累計存儲。

5.如權利要求4所述的高速運動車輛的自動監測系統，其特征在于b步驟中所述的無效數據為激光傳感器在距離最遠車道的最遠邊沿之外采集到的數據、以及受車輛形狀、顏色或材質影響而采集到的數據。

6.如權利要求4所述的高速運動車輛的自動監測系統，其特征在于獲得c步驟中的一次修正數據的計算方法如下：

a、理想數據的獲得：計算公路上沒有運動車輛時，激光傳感器掃描一周所采集到的理想數據；

b、誤差平均值的獲得：當公路上沒有運動車輛時，從激光傳感器實際所采集的數據集中選擇一組數據，然后利用a步驟采集的理想數據，計算誤差平均值；

c、一次修改數據的獲得：實際數據與誤差平均值的和即為一次修正數據。

7.如權利要求4所述的高速運動車輛的自動監測系統，其特征在于d步驟中二次修正數據的獲得方法是以鄰近為原則，用正常數據的橫、縱坐標分別對異常點的橫、縱坐標進行插值代替異常數據。