CN103913600A - 一种机动车测速仪测速误差检测装置及检测方法 - Google Patents

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席小雷
滕旭
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张艳军
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Abstract

本发明公开了一种机动车测速仪测速误差检测装置及检测方法，该装置至少包括两个相距一定间距的龙门架，龙门架上设有垂直向下的激光测距传感器，激光测距传感器用于记录车辆通过测距传感器的时间信息，并通过激光传输路径长度的改变获取在该点的高度信息值；激光测距传感器将检测到的时间信息和高度信息通过控制器传送至计算单元，计算单元将计算处理后的时间信息、高度信息和速度信息、图像信息等数据传送至中心管理单元，中心管理单元为基于计算机、服务器及软件的管理***。该检测装置及检测方法可获得高精度的速度测量和测速仪测速误差计量，同时工程安装简单、成本较低。

Description

一种机动车测速仪测速误差检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及一种机动车测速仪测速误差检测装置及检测方法，通过高精度计量社会车辆通过检测路段所需的时间，计算得出车辆的运行速度，为被检测测速设备提供标准的参考数据。
背景技术
随着经济、社会的高速发展，机动车、数量及交通流量都大幅度增加，道路交通方面的需求迅猛增长，道路交通形势日愈严峻，不规范不文明的行车行为正在或者即将严重影响行车的安全性，特别是行车的速度的不规范行为已成为交通事故的重大隐患。目前,国际国内针对各种道路行车速度做了相关的规定。实际机动车行驶的速度是否满***通管理规范的要求，需要特定的速度检测仪器检测确定。测速仪即检测真实交通状况下社会车辆的实际行车速度的设备。测速仪的测速误差必须满足相关设备的标准要求。国际法制计量组织推荐的测速仪测速误差测试场景为：以真实交通状况下的各种社会车辆（包括大货车、大客车以及小轿车等多种类型车辆）作为测量对象，针对同一个测量对象，将测速仪得到的速度测量值与现场测速标准装置测得的标准速度值相比，计算出测速仪的测速误差，通过多组有效测量结果来评价测速仪的测速性能。
目前常用的车辆测速方法有以下几种。
特定试验车辆测速
测速原理：这种检测测速仪测速误差的方法是通过测速仪测量特定实验车辆的个别速度点来判断测速仪的测速误差。所述的特定实验车辆指的是自身具备准确车速测量能力的车辆，即，该车辆的行车速度可以在测速仪测速之前确知，通过对比测速仪测得该特定实验车辆的速度和该试验车辆的确知速度对比，得到测速仪的测速误差。
缺点分析：
通过测速仪测量特定实验车辆的个别速度点来判断测速仪的测速误差，有以下缺点：
（1）特定实验车辆只能提供个别车型的个别速度点的标准速度作为测量样本，不能真实反映各种社会车辆的车速情况。
（2）特定实验车辆提供的标准速度仍然是一定误差范围内的标准速度，该误差会影响对于测速仪测速误差的检测。
（3）目前实验车辆的造价很高、使用周期短，使其不能大规模使用，也不能满足飞速增长的交通压力下测速仪检测的需求。
压电传感器测速
测速原理：这种检测测速仪测速误差的方法是，通过在测速仪的检测现场的地下埋入压电传感器组成测速***，该压电测速***的测速准确度非常高，可以作为准确测速的标准。各种社会车辆通过测速仪检测现场时，分别由压电测速***和待检测测速仪测定车辆速度。通过比较二者测定的车辆速度获得被检测测速仪的测速误差。
缺点分析
（1）压电传感器需要预先埋设于高速路面下，不仅要求路面铺设质量严格，而且长期埋设于高速路面下的压电传感器很容易由于车辆的不断碾压，以及天气环境变化的影响，出现变形损坏，后期维护量大，建设成本高。压电传感器在埋设施工时，需交通管控，影响车辆的正常行驶，较易发生交通安全事故。
（2）压电测速***不能区分车辆类型，这样对于货车、大客车以及小轿车等车辆不能得到分别的检测数据。及不能分析测速仪对各种车辆的测速误差。
（3）现有压电测速***中，压电测速***和被检测测速仪测量的社会车辆速度是两个完全独立的数据，检测数值与标准数值的关联比对需要人工筛选、整理统计。按照型式评价大纲的要求，从大量测量数据中提取500组有效数据，需要巨大且繁重的劳动。
（4）现有压电测速***是将社会车辆通过设定区间的平均速度作为标准速度，被检测测速仪测量的社会车辆速度是被检测区间的某一点的速度或某个区间（与压电测速***的设定区间不能保证完全一致）的平均速度作为测量速度。因此，标准速度与被检测测速仪测量速度不能完全确定是同一个速度，无法保证结果的准确性。
电磁波对射/反射测速
测速原理：这种检测测速仪测速误差的方法是，在测速仪的检测现场以红外、光电、微波等技术，通过与路面平行的对射或反射，得到机动车经过测点的时刻，计算得到机动车的平均速度和被检测测速仪测定的同一车辆速度对比，获得被检测测速仪的测速误差。
缺点分析
（1）一个车道上与路面平行的对射或反射无线波会受到其他车道上车辆的发射而干扰速度测量的过程，因此仅适用于单车道的测速。
（2）该技术方案的测速设备不能区分车辆类型，这样对于货车、大客车以及小轿车等车辆不能得到分别的检测数据。及不能分析测速仪对各种车辆的测速误差。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有测速仪中的各种缺陷，提供了一种结构简单，成本低廉，检测精度较高的检测测速仪测速误差的装置及检测方法。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案之一是提供一种机动车测速仪测速误差检测装置，其特征在于，该装置至少包括两个相距一定间距的龙门架，龙门架上设有垂直向下的激光测距传感器，激光测距传感器用于记录车辆通过测距传感器的时间信息，并通过激光传输路径长度的改变获取在该点的高度信息值；激光测距传感器将检测到的时间信息和高度信息通过控制器传送至计算单元，计算单元将计算处理后的时间信息和高度信息再通过通信单元将数据传送至中心管理单元，中心管理单元为基于计算机、服务器及软件的管理***；在所述龙门架上或其附近设有被检测的机动车测速仪，被检测的机动车测速仪通过其自身测速***将其记录的车辆行驶速度、时间及图片数据发送至中心管理单元，通过中心管理单元对比获得机动车测速仪的测速误差。检测装置检测的车辆行驶速度与被检测的机动车测速仪记载的车辆行驶速度，用于检测校验被检测的机动车测速仪的测速误差。
优选的技术方案是，所述的龙门架为3个。
进一步优选的技术方案还有，在所述龙门架上至少设有3个激光测距传感器，3个激光测距传感器的安装位置分别与快车道、行车道和慢行道的位置相对应。
优选的技术方案还有，在所述龙门架上还设有倾角传感器和视频摄像头，倾角传感器与视频摄像头通过通信单元将采集到的信息传送至中心管理单元。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案之二是一种机动车测速仪测速误差检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下检测步骤：
第一步；采用上述机动车测速仪测速误差检测装置，由激光测距传感器分别记录车辆通过相距一定距离L1的2个龙门架上两个检测点C1-1、C2-1的时间t1和t2，同时由激光测距传感器分别测出车辆通过C1-1、C2-1点的高度信息；
第二步；激光测距传感器将其检测到的时间信息和高度信息通过控制器传送至计算单元，计算单元将计算处理后得到行驶车辆的速度信息及车辆的轮廓信息；
第三步；在所述龙门架上设有被检测的机动车测速仪，被检测的机动车测速仪通过其自身测速***将其记录的车辆行驶速度、时间及图像数据作为被测样本发送至中心管理单元，用于检测校验被检测的机动车测速仪；
第四步；中心管理单元通过标准样本和被测样本中的时间、图片信息对比得出同一辆车和同一个速度的标准样本和被测样本，计算被测速度与标准速度的差值即被测测速仪的测速误差。
优选的技术方案还有，所述装置在车辆行驶路段的P1、P2、P3点分别设有3个龙门架，两两龙门架之间的距离分别为L1、L2，在每个龙门架上分别设有3个激光测距传感器，且将每个激光测距传感器的安装位置分别与快车道、行车道和慢行道的位置相对应。
进一步其中优选的技术方案还有，将所述车辆通过L1区间的速度计为V1，将所述车辆通过L2区间的速度计为V2，通过中心管理单元比较V1和V2的差值，若该差值小于某一阈值，则即可认为该车辆的行驶速度稳定，以匀速通过速度检测区间L1至L2之间，将该速度作为标准速度计入速度测量样本；若该差值大于某一阈值，则丢弃该测试样本。
优选的技术方案还有，将所述至少两个车辆的行驶速度检测值之间差值的绝对值小于预设速度的某一阈值，将同一车道上三个或三个以上不同检测点之间的距离和对应检测点记录的车辆，通过时间计算至少两个车辆的行驶速度检测值中的一个作为该车辆的行驶速度值；将所述至少两个车辆的行驶速度检测值之间差值的绝对值小于预设的速度某一阈值，将同一车道上三个或三个以上不同检测点之间的距离和对应检测点记录的车辆通过数学算法处理得到该车辆的行驶速度值；将速度检测装置得到的车辆行驶速度值与相同测量条件下，被检测的机动车测速仪测量的该车辆的行驶速度值比较，得到被测机动车测速仪的速度测量误差。
本发明的优点和有益效果在于，该机动车测速仪测速误差检测装置及检测方法，通过激光测距传感器测量车辆通过相距一定距离两点的时间信息和高度信息，再通过控制器、计算单元、通信单元和中心管理单元的处理，从而可以准确检测出车辆的行驶速度和车辆的类型。因此，可以对不同类型社会车辆的行车速度分类统计，并获得高精度的速度测量，同时工程安装简单、成本较低。还可以用于对测速仪测速误差检测的需求，或者可以用于车辆的速度测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本发明技术方案中每条车道安装两个激光测距传感器的机动车测速标准***框架示意图；
图2为本发明技术方案中车辆通过激光测距传感器时轮廓分析示意图；
图3为本发明技术方案中每条车道安装三个激光测距传感器的机动车测速标准***框架示意图；
图4为本发明实施例中现场测速标准设备框架示意图；
图5为本发明实施例中整体架构示意图。
图中1、快车道；2、行车道；3、慢车道；4、高度激光束；5、龙门架。
具体实施方式
如图1至5所示，一种机动车测速仪测速误差检测装置，其特征在于，该装置至少包括两个相具一定间距的龙门架，龙门架上设有垂直向下的激光测距传感器，激光测距传感器用于记录车辆通过测距传感器的时间信息，并通过激光传输路径长度的改变获取在该点的高度信息值；激光测距传感器将检测到的时间信息和高度信息通过控制器传送至计算单元，计算单元将计算处理后的时间信息和高度信息再通过通信单元将数据传送至中心管理单元，中心管理单元为基于计算机、服务器及软件的管理***；在所述龙门架上或其附近设有被检测的机动车测速仪，被检测的机动车测速仪通过其自身测速***将其记录的车辆行驶速度、时间及图片数据发送至中心管理单元，通过中心管理单元对比获得机动车测速仪的测速误差。检测装置检测的车辆行驶速度与被检测的机动车测速仪记载的车辆行驶速度，用于检测校验被检测的机动车测速仪的测速误差。
本发明中所述的龙门架为3个。
在本发明中所述龙门架上至少设有3个激光测距传感器，3个激光测距传感器的安装位置分别与快车道、行车道和慢行道的位置相对应。
在本发明中所述龙门架上还设有倾角传感器和视频摄像头，倾角传感器与视频摄像头用过通信单元将采集到的信息传送至中心管理单元。
本发明的技术方案之二是一种车辆行驶速度检测方法，所述检测方法包括如下检测步骤：
第一步；采用上述机动车测速仪测速误差检测装置，由激光测距传感器分别记录车辆通过相距一定距离L1的2个龙门架上两个检测点C1-1、C2-1的时间t1和t2，同时由激光测距传感器分别测出车辆通过C1-1、C2-1点的高度信息；
第二步；激光测距传感器将其检测到的时间信息和高度信息通过控制器传送至计算单元，计算单元将计算处理后得到行驶车辆的速度信息及车辆的轮廓信息；
第三步；在所述龙门架上设有被检测的机动车测速仪，被检测的机动车测速仪通过其自身测速***将其记录的车辆行驶速度、时间及图像数据作为被测样本发送至中心管理单元，用于检测校验被检测的机动车测速仪；
第四步；中心管理单元通过标准样本和被测样本中的时间、图片信息对比得出同一辆车和同一个速度的标准样本和被测样本，计算被测速度与标准速度的差值即被测测速仪的测速误差。
本发明中所述装置在车辆行驶路段的P1、P2、P3点分别设有3个龙门架，两两龙门架之间的距离分别为L1、L2，在每个龙门架上分别设有3个激光测距传感器，且将每个激光测距传感器的安装位置分别与快车道、行车道和慢行道的位置相对应。
本发明中将所述车辆通过L1区间的速度计为V1，将所述车辆通过L2区间的速度计为V2，通过中心管理单元比较V1和V2的差值，若该差值小于某一阈值，则计可以认为该车辆的行驶速度稳定，以匀速通过速度检测区间L1至L2之间，将该速度作为标准速度计入速度测量样本；若该差值大于某一阈值，则丢弃该测试样本。
本发明中将所述至少两个车辆的行驶速度检测值之间差值的绝对值小于预设速度的某一阈值，将同一车道上三个或三个以上不同检测点之间的距离和对应检测点记录的车辆，通过时间计算至少两个车辆的行驶速度检测值中的一个作为该车辆的行驶速度值；将所述至少两个车辆的行驶速度检测值之间差值的绝对值小于预设的速度某一阈值，将同一车道上三个或三个以上不同检测点之间的距离和对应检测点记录的车辆通过数学算法处理得到该车辆的行驶速度值；将速度检测装置得到的车辆行驶速度值与相同测量条件下，被检测的机动车测速仪测量的该车辆的行驶速度值比较，得到测机动车测速仪的速度测量误差。
实施例1
如图1所示,一种车辆行驶速度检测装置，该装置为三车道道路环境下，在快车道、行车道和慢车道的P1点分别假设三个垂直激光测距传感器C1-1、C1-2、C1-3，并在快车道1、行车道2和慢车道3的P2点（和P1点距离为L1）C2-1、C2-2、C3-3。以快车道为例，车辆A1通过P1点时，可以通过垂直激光测距传感器C1-1计算该车辆的通过时间点t1，车辆A1通过P2点时，可以通过垂直激光测距传感器C2-1计算该车辆的通过时间点t2。通过P1点和P2点之间的距离L1以及t2-t1，可以计算车辆A1的运行速度。
上述车辆A1的速度检测过程中，利用垂直激光测距传感器，可以使用以下方法对车辆A1的轮廓进行估计；垂直激光测距传感器的激光与地面垂直，车辆通过路面时遮挡激光到达地面的路径，该激光测距传感器一方面可以通过感应其激光传输路径的长度的改变获取车辆到达该点的时间信息，另一方面可以通过感应其激光传输路径的长度的改变值获取到车辆在该位置点的高度信息。
如图2所示，激光传感器垂直向下发出高频激光束。当有车辆经过时，激光测距传感器检测多个时间点上垂直距离的变化，可估计出该车辆的轮廓，作为车型判断的依据。本发明中，可以利用C1-1或C2-1通过上述方法获取车辆A1的轮廓信息进行相似度判断以确定是否为同一辆车。也可以利用轮廓信息进行车型判断并可进一步筛选车型样本。
在快车道、行车道和慢车道可以分别按照上述方法对各自车道的多种车辆类型和行车速度进行测量，互不影响。
进一步地，可以在一个车道的两个以上检测点安装垂直激光测距传感器，经过比较不同检测点之间测量得到的机动车速度测量值进一步获得精确有效的速度测量样本，以下再以三个检测点为例说明。
如图3所示三车道道路环境下，在快车道、行车道和慢车道在P1点分别设三个垂直激光测距传感器C1-1、C1-2、C1-3和三个被检测车载测速仪D1、D2、D3，P2点（和P1点距离为L1）设三个垂直激光测距传感器C2-1、C2-2、C2-3，P3点（和P2点距离为L2）分别设三个垂直激光测距传感器C3-1、C3-2、C3-3。以快车道为例，车辆A1通过P1点时，可以通过垂直激光测距传感器C1-1计算该车辆的通过时间点t1，车辆A1通过P2点时，可以通过垂直激光测距传感器C2-1计算该车辆的通过时间点t2，车辆A1通过P3点时，可以通过垂直激光测距传感器C3-1计算该车辆的通过时间点t3。通过P1点和P2点之间的距离L1以及t2-t1，可以计算车辆A1的运行速度V1，通过P2点和P3点之间的距离L2以及t3-t2，可以计算车辆A1的运行速度V2。比较V1和V2的差值，如果该差值小于某一阈值，则可以认为该车辆的行驶速度稳定，以匀速通过速度检测区间P1至P3之间，该速度作为标准速度计入速度测量样本；如果该差值大于某一阈值，丢弃该测试样本。无论被检测测速仪D1测量A1的速度（测量速度）是P1至P3之间某个点的速度还是某个区间的速度，测量速度与标准速度可以确定是同一个速度。
实施例2
本发明公开了一种机动车测速仪测速误差检测装置。该装置由数据采集计算单元和数据处理分析单元组成。
数据采集计算单元（如图4示）包括：
通过三组安装在待测速道路的三个龙门架上的激光测距传感器、倾角传感器和控制器，实时采集车辆通过激光测距传感器时的时间信息及测距传感器连续测量的一组距离信息（车辆轮廓），并通过通信单元（TCP/IP方式）传输至数据计算单元（即轮廓检测器）。
数据计算单元依据各激光测距传感器的测距信息和时间信息以及龙门架之间的距离计算两段测速区间的两个速度，并在此基础上进行车型的判断。将以上数据及视频摄像头抓拍的车辆图片信息综合之后，通过通信单元（TCP/IP网络）发送至中心管理单元（如图5示）作后期的处理与归档。
中心管理单元是基于计算机服务器的软件***，根据作业的内容不同划分为各个虚拟机。同时为被检测测速***预留接口，以进行测速数据的对比，对被检测设备的测速准确性加以分析。
视频处理虚拟机：从测量样本中的被检测量车辆的图片，提取车牌号码并存入数据库。
业务处理虚拟机：依据设定的条件，从数据库中提取测速标准样本与被检测测速***中车牌号码和测量时间一致的测量样本进行测速误差计算并存入结果数据库。其它业务处理模块。
数据库服务虚拟机：存储数据采集计算单元采集的测速标准样本。
实施例3
一种机动车测速仪测速误差检测方法，所述检测方法包括如下检测步骤：
第一步：利用高精度时钟，记录车道上不同检测点的至少两个垂直激光测距传感器数据的变化及数据变化的时刻，计算车辆的通过时间；
第二步：根据车道上不同检测点之间的距离和对应检测点记录的车辆通过时间计算车辆的平均行驶速度；
第三步：利用多个激光测距传感器距离测量结果和计算所得的行驶速度，分析车辆的轮廓信息，对车型大小进行判断；
第四步：利用车道上三个或三个以上不同检测点之间的距离和对应检测点记录的车辆通过时间计算同一车辆通过测速区间的多个区段平均速度值，通过预设的速度某一阈值筛选并保留匀速通过测速区间的样本作为标准；
第五步：设定评价条件，如不同车速以及不同车型所占测量样本的数量或比例；
第六步：自动依据设定的评价条件，从标准样本和测量样本中筛选匹配的样本进行速度误差评价。
本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种机动车测速仪测速误差检测装置，其特征在于，该装置至少包括两个相距一定间距的龙门架，龙门架上设有垂直向下的激光测距传感器，激光测距传感器用于记录车辆通过测距传感器的时间信息，并通过激光传输路径长度的改变获取在该点的高度信息值；激光测距传感器将检测到的时间信息和高度信息通过控制器传送至计算单元，计算单元将计算处理后的时间信息和高度信息再通过通信单元将数据传送至中心管理单元，中心管理单元为基于计算机、服务器及软件的管理***；在所述龙门架上或其附近设有被检测的机动车测速仪，被检测的机动车测速仪通过其自身测速***将其记录的车辆行驶速度、时间及图片数据发送至中心管理单元，通过中心管理单元对比获得机动车测速仪的测速误差，检测装置检测的车辆行驶速度与被检测的机动车测速仪记载的车辆行驶速度，用于检测校验被检测的机动车测速仪的测速误差。
2.如权利要求1所述的机动车测速仪测速误差检测装置，其特征在于，所述的龙门架为3个。
3.如权利要求2所述的机动车测速仪测速误差检测装置，其特征在于，在所述龙门架上至少设有3组激光测距传感器，3组激光测距传感器的安装位置分别与快车道、行车道和慢行道的位置相对应。
4.如权利要求1所述的机动车测速仪测速误差检测装置，其特征在于，在所述龙门架上还设有倾角传感器和视频摄像头，倾角传感器与视频摄像头通过控制器将采集到的信息传送至计算单元。
5.一种机动车测速仪测速误差检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下检测步骤：
第一步；采用权利要求1中的机动车测速仪测速误差检测装置，由激光测距传感器分别记录车辆通过相距一定距离L1的2个龙门架上两个检测点C1-1、C2-1的时间t1和t2，同时由激光测距传感器分别测出车辆通过C1-1、C2-1点的高度信息；
第二步；激光测距传感器将其检测到的时间信息和高度信息通过控制器传送至计算单元，计算单元将计算处理后得到行驶车辆的速度信息及车辆的轮廓信息；
第三步；在所述龙门架上设有被检测的机动车测速仪，被检测的机动车测速仪通过其自身测速***将其记录的车辆行驶速度、时间及图像数据作为被测样本发送至中心管理单元，用于检测校验被检测的机动车测速仪；
第四步；中心管理单元通过标准样本和被测样本中的时间、图片信息对比得出同一辆车和同一个速度的标准样本和被测样本，计算被测速度与标准速度的差值即被测测速仪的测速误差。
6.如权利要求5所述的机动车测速仪测速误差检测方法，其特征在于，所述装置在车辆行驶路段的P1、P2、P3点分别设有3个龙门架，两两龙门架之间的距离分别为L1、L2，在每个龙门架上分别设有3个激光测距传感器，且将每个激光测距传感器的安装位置分别与快车道、行车道、慢车道的位置相对应。
7.如权利要求6所述的机动车测速仪测速误差检测方法，其特征在于，将所述车辆通过L1区间的速度计为V1，将所述车辆通过L2区间的速度计为V2，通过计算单元比较V1和V2的差值，若该差值小于某一阈值，则认为该车辆的行驶速度稳定，以匀速通过速度检测区间L1至L2之间，将该速度作为标准速度计入速度测量标准样本；若该差值大于某一阈值，则丢弃该测量样本。
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