CN112798089A - 一种车辆的动态称重方法及动态称重装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种车辆的动态称重方法及动态称重装置。动态称重方法包括获取车辆在行进过程中施加在路面板块上的、与车辆的重量相关的称重信号；获取车辆在行进过程中导致的、与路面板块的振动相关的振动信号；以及根据称重信号和振动信号来确定所述车辆的重量。本公开融合称重信号和振动信号，减小称重中振动引起的误差，提高了称重精度。

Description

一种车辆的动态称重方法及动态称重装置

技术领域

本公开一般地涉及称重技术领域。具体地，本公开涉及一种车辆的动态称重方法及动态称重装置。

背景技术

动态称重技术是指在车辆行进过程中对车辆进行称重的技术，通常采用的称量形式包括轴重式、轮重式以及条式传感器的不完全称重式。然而，车辆在行进过程中不可避免地出现振动。车辆的振动是动态车辆称重误差的重要来源，并且与车辆速度相关，由此导致以上称重形式通常在车辆运行速度15km/h以下时称量准确，大于15km/h以后难以准确称量。

解决动态称重的振动问题，通常可以采用硬件和软件两种方法。硬件方法是在现有的轴重式、轮重式以及不完全称重式等中增加称量距离来提高称量速度适应性和准确度。但通过增加称量距离提高准确度的硬件方法虽然能够达到目的，需要的成本极高，每提高一倍的称量适应速度，需要增加一倍以上的成本，同时各个模块间的配合导致秤体结构、工作流程非常复杂。另外通过软件提高准确度的软件方法虽然也能够达到目的，但软件的拟合需要采集至少2/3个周期的振动信号，因此其对于称量速度适应性的提高效果有限。同时，条式传感器不同于轴重式、轮重式传感器，其无法采集到一段连续的信号，也就无法进行较好的软件数据拟合。

发明内容

为了至少解决上面的一个或多个技术问题，本公开提供一种车辆的动态称重方法及动态称重装置。本公开实施例中融合了称重信号和振动信号，从而减小称重中振动引起的误差，提高称重精度。鉴于此，本公开在如下的多个方面提供相应的解决方案。

在第一方面，本公开提供一种车辆的动态称重方法，包括：获取车辆在行进过程中施加在路面板块上的、与所述车辆的重量相关的称重信号；获取所述车辆在所述行进过程中导致的、与所述路面板块的振动相关的振动信号；以及根据所述称重信号和所述振动信号来确定所述车辆的重量。

在一个实施例中，根据所述称重信号和所述振动信号来确定所述车辆的重量包括：基于所述振动信号建立板壳振动模型；以及联合所述板壳振动模型和所述称重信号来确定所述车辆的重量。

在进一步的实施例中，其中，联合所述板壳振动模型和所述称重信号来确定所述车辆的重量进一步包括：从所述振动信号获取所述路面板块的振动位移；基于所述板壳振动模型确定第一系数；基于所述称重信号确定预估轴重和第二系数；以及联合所述振动位移、所述第一系数、所述预估轴重和所述第二系数确定所述车辆的单个轴的轴重。

在又一个实施例中，基于所述板壳振动模型在脉冲载荷下的解来确定所述第一系数；和/或基于所述称重信号确定第二系数为单位矩阵。

在又一个实施例中，确定所述车辆的单个轴的轴重包括：确定单个轴在多个采样时刻的轴重；基于所述多个采样时刻的轴重的加权平均来确定所述单个轴的最终轴重；并且确定所述车辆的重量包括基于所述车辆各个轴的最终轴重之和来确定所述车辆的重量。

在又一个实施例中，其中，所述称重信号通过布置于所述路面板块上的至少一个第一传感器来获取，所述第一传感器包括条式传感器、秤台传感器、弯板秤台传感器或者固支秤台传感器中的任一种或者多种；和/或所述振动信号通过布置于所述第一传感器的邻近区域的一个或者多个第二传感器来获取，所述第二传感器包括加速度传感器、速度传感器或者位移传感器中的任一种或者多种。

在第二方面，本公开还提供一种车辆的动态称重装置，包括：第一传感器，用于获取车辆在行进过程中施加在路面板块上的、与所述车辆的重量相关的称重信号；第二传感器，用于获取所述车辆在所述行进过程中导致的、与所述路面板块的振动相关的振动信号；以及处理单元，用于根据所述称重信号和所述振动信号来确定所述车辆的重量。

根据本公开的实施例，通过在车辆动态称重过程中，融合称重信号和振动信号来减小称重误差，从而提高称重精度。进一步地，本公开实施例利用板壳振动模型来模拟车辆称重过程中的振动和车辆行驶时轴重对路面板块的压力，融合称重信号以提高称重精度。进一步地，本公开实施例利用第一传感器获取称重信号，利用第二传感器获取振动信号，第一传感器和第二传感器可以多种选择，并且第二传感器的安装不受限。由此，可以满足动态称重的不同布置需求。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示出板式称重装置的示例性示意图；

图2示出条式称重装置的示例性示意图；

图3示出根据本公开实施例的车辆的动态称重方法的示例性流程框图；

图4示出根据本公开实施例的板壳模型的示例性原理图；

图5示出根据本公开实施例的车辆的动态称重装置的示例性结构框图；

图6示出根据本公开实施例的称重信号的示例性波形图；

图7示出根据本公开实施例的振动信号的示例性波形图；

图8示出根据本公开实施例的路面板块的位移信号的示例性波形图；以及

图9-图12示出根据本公开实施例的第一传感器和第二传感器的布置的示例性示意图。

具体实施方式

动态车辆称重是指通过测量和分析轮胎动态力来测量一辆运动中的车辆的总重和/或部分重量。称重装置通常包括一组传感器和包含软件的电子仪器，以便测量动态轮胎力、车辆的轮重、轴重和/或总重。动态车辆称重通常可应用于例如车辆称重、高速超限管理等多个场景中。

图1示出现有的称重装置通常采用的板式称重的示例性示意图。如图1所示，车道101上的凹槽内布置有方形板块102且该板块与车道齐平，并且在板块的四个角底部布置有四个称重传感器103。方形板块102与底部的称重传感器103组成板式称重装置。其中，四个称重传感器可以通过无线或有线与电子仪器105连接，电子仪器105还与数据处理装置106连接。在一个应用场景中，方形板块102的尺寸可以是例如长或宽1m，厚20cm-30cm，将该板块安装于车道101内，其长度方向与车辆行进方向平行，宽度方向与车辆行进方向垂直。当车辆104沿图中箭头方向行驶经过该板式称重装置时，由称重传感器获得该行驶车辆每轴的称重信号。该称重传感器通过无线或者有线与电子仪器105连接，电子仪器105从称重传感器接收并显示车辆每轴的称重信号，并对称重信号进行预处理。进一步地，将预处理后的称重信号传输至数据处理装置106；通过数据处理装置106对该称重信号进行优化处理，获得车辆轴重的标准重量信号。

在实际应用场景中，车辆在行驶过程中不可避免地会出现振动。因此，称重传感器获得的称重信号中叠加有振动信号。例如，将称重信号记为Y(t)，则Y(t)＝w(t)+A sin(ωt+θ)，其中w(t)为标准称重信号，也即不存在振动时的称重信号；振动信号可以表示为A sin(ωt+θ)，A、ω以及θ分别表示振动信号的振幅、角频率以及相位。在该场景下，电子仪器接收到称重信号Y(t)并将其传输至数据处理装置，通过数据处理装置对振动信号进行振动分析，通常采用对振动信号变换不同的A、ω以及θ代入前述称重信号Y(t)计算出符合波形的w(t)。

上述采用板式称重装置的称重方法在一定程度上可以获得车辆轴重，但是也存在如下缺陷。在一个方面，当行驶车辆速度过快，例如车辆速度达到20km/h时，则采集的振动信号通常只有半个周期波形，此时难以根据半个周期的波形来确定振动信号的A、ω以及θ，从而难以获得标准称重信号w(t)。若要获得更长周期的波形，则需要增加称量距离，所需要的成本极高。在另一个方面，行驶车辆经过方形板块时会对板块造成形变，形变量越大则会加剧车辆振动，而当车辆速度越快时，振动越大，基于前述描述，此时获得的称重信号精度较差。在又一个方面，板式称重装置重量大，不便于移动、安装和维护。条式称重装置的出现解决了板式称重装置的部分问题。

图2示出条式称重装置的示例性示意图。如图2所示，沿车道201方向且垂直于车辆行驶的方向上布置有三个条形板块202，且在条形板块内封装有称重传感器203，该条形板块及称重传感器组成条式称重装置。同样地，称重传感器均与电子仪器105连接，并且电子仪器105还与数据处理装置106连接。在一个实施场景中，条式称重装置内嵌于车道内，深度约5cm。因此，相比上述板式称重装置，条式称重装置重量轻，便于搬运和安装，且相比板式称重装置，车辆对条式板块造成的形变量小。同样地，当车辆204沿图中箭头方向行驶经过条式称重装置时，获得车辆的每根轴的称重信号，同样由电子仪器接收称重信号，并经过数据处理装置对该称重信号进行优化，获得标准重量信号。在一个实施场景中，条式称重装置可以获得一个周期的波形，但不同于板式称重装置，板式称重装置获取的称重信号为连续波形，而条式称重装置获取的称重信号不连续，因此不能通过变换不同的A、ω以及θ代入前述称重信号Y(t)通过拟合计算出符合波形的w(t)。

有鉴于此，在本公开的实施例，通过在车辆动态称重过程中，同时获取称重信号和振动信号，融合称重信号和振动信号来减小称重误差，从而提高称重精度。

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

图3示出根据本公开实施例的动态称重方法300的示例性流程框图。如图所示，在步骤302处，方法300获取车辆在行进过程中施加在路面板块上的、与车辆的重量相关的称重信号。该称重信号可以通过第一传感器获取。在一个实施例中，该第一传感器可以是条式传感器、秤台传感器、弯板秤台传感器或者固支秤台传感器中的任意一种。

在步骤304处，方法300获取车辆在行进过程中导致的、与路面板块的振动相关的振动信号。车辆行驶通过称重装置时的主要振动包括以下几类：车辆的轴重给板块的形变；车身自身的俯仰振动传递给路面；车轮部分振动的固有频率；以及车轮的轮胎花纹、发动机振动、变速箱等给路面的激励。前述振动信号可以通过第二传感器获取。在一个实施例中，第二传感器可以至少是加速度传感器、速度传感器和位移传感器的其中一种。

获取称重信号和振动信号后，接着在306处，方法300根据称重信号和振动信号来确定车辆的重量。在一些实施例中，根据称重信号和振动信号来确定车辆的重量可以包括：基于振动信号建立板壳振动模型；以及联合建立的板壳振动模型和称重信号来确定车辆的重量。

在一个应用场景中，通常将路面板块视为一个立方体薄壳，车辆通过路面板块可以简化为板壳振动模型，如图4所示。

图4示出根据本公开实施例的板壳模型的示例性原理图。将路面板块视为一个立方体的薄壳401，当车辆沿车辆行驶方向碾压路面板块时，车辆轮胎会对路面板块造成压力F。在一方面，在该压力F的作用下造成地面板块沿水平方向拉伸，从而导致路面板块产生沿x方向上的水平位移。在另一个方面，在压力F作用下还同时引起地面板块的振动，从而导致路面板块产生沿y方向上的垂直位移，并且该振动可以以波的形式传递至整个路面板块。可以使用各种公式来表示这种板壳振动模型。为了简单起见，在一个实施例中，当车辆经过路面板块时可以基于如下公式建立板壳振动模型：

其中，公式(1)中y表示路面板块在竖直方向上的振动位移，这可以从上述第二传感器采集的振动信号获取；x表示路面板块在水平方向上的位置；ξ(x)和η(x)表示路面板块的参数，这些参数可以由路面板块的物理性质确定；F(x，t)表示车辆行驶经过路面板块时带来的载荷项。

根据振动分析理论，上述板壳振动模型的解可以由杜哈梅积分表示成如下公式：

其中，公式(2)中的F(τ)表示车辆轴重带给路面板块的载荷(压力)，h(t-τ)表示任意时刻τ时路面板块受到脉冲载荷δ(t-τ)作用下的脉冲响应。

当在单位脉冲载荷δ(t)作用下，可以解得公式(1)的***响应(也称为单位脉冲响应函数)为：

基于公式(3)可以获得任意时刻τ时路面板块受到脉冲载荷δ(t-τ)作用下的脉冲响应h(t-τ)：

上述公式(3)和公式(4)中，

表示路面板块的阻尼比，c表示路面板块的阻尼系数，ρ表示路面板块的密度，w_n表示该路面板块的固有频率，

表示车辆在t时刻时经过路面板块的阻尼比。上述参数与振动模型(1)中的参数是相关的，由此，可以计算出公式(1)中的

和

本领域技术人员可知，杜哈梅积分是用于求解线性***在任意外在激励下的响应。结合上述描述，在一方面，上述公式(1)中的载荷项F(x，t)可以利用狄拉克函数分解为一系列脉冲函数(脉冲激励)的叠加，在此车辆动态称重场景中，可以分解为多个轴的冲量信号的叠加，例如如下公式：

其中，公式(5)中m表示车辆的轴数，例如两轴车的m＝2；δ(x_i-vt)表示狄拉克函数。需要理解的是，狄拉克函数是一个广义函数，通常用来表示物理学中的质点、点电荷、瞬时力等理想模型的密度分布。本实施例中通过狄拉克函数来描述车辆行驶经过路面板块时的瞬时力的密度分布。F(t)表示车辆行驶经过路面板块时，车辆重量带给地面板块的压力。更为具体地，前述压力/瞬时力可以是由车辆轴重带给路面板块的压力。由此，基于公式(5)可以将车辆第i个轴的轴重表示为如下公式：

W_i(t)＝δ(x_i-vt)F(t) (6)

其中，公式(6)中的速度可以由第一传感器联合确定，或者也可以由第二传感器联合确定。

在另一个方面，公式(1)中的y可以表示为空间坐标与时间的函数，也即由上述第二传感器采集到的振动信号。通过对该振动信号进行傅立叶分析可以将其分解成不同频率的正弦波的叠加，例如表示为如下式子：

其中，公式(7)中N表示时域信息的数量，A_i表示第i个时域信息中的振动幅度，w_i表示第i个时域信息中的振动角频率，φ_i表示第i个时域信息中的振动初始相位。

结合上述公式(2)、公式(4)以及公式(7)可以得到：

公式(8)中左侧的h(t-τ_j)可以由公式(3)计算获得，右侧可以通过第二传感器获取到的振动信号确定。由此，可以基于该公式来确定公式左侧中的车辆第k个轴的轴重W_k。

在一个应用场景中，当车辆行驶经过第一传感器(例如条式传感器)时，通常可以认为上述第k个轴的轴重W_k近似等于第一传感器测量到的预估轴重

也即

基于

上述公式(8)可以表示为如下公式：

其中，M1＝(h_ij)_m×n为基于板壳振动模型在脉冲载荷下的解确定的第一系数矩阵，m表示车辆的轴数，n表示采样数，h_ij＝h(t_i-τ_j)由上述公式(4)确定。由此，可以获得第一系数矩阵M1：

上述公式(9)中的

表示第k个轴在n个采样时刻的轴重向量；

表示由第二传感器获取的振动信号计算的n个采样时刻的振动位移所构成的振动位移向量。

在另一应用场景中，上述公式(8)还可以近似表示为：

其中，

表示第k个轴在n个采样时刻的轴重向量二

表示基于n个采样时刻的称重信号计算得到的第k个轴的预估轴重向量。M2表示基于称重信号确定的第二系数矩阵，并且基于上文中的

以及公式(10)可以获得M2是n×n的单位矩阵：

结合上述描述，联合振动位移、第一系数、预估轴重和第二系数可以获得车辆的单个轴的轴重

基于此，联立上述公式(9)和公式(10)可以获得如下方程组：

在式子(11)中，

进一步地，单个轴(第k个轴)的轴重

可以基于如下公式计算：

从公式(11)和(12)可知，通过融合基于振动信号建立的板壳振动模型的解(例如公式(9))和直接通过各种用于车辆称重的传感器所感测到的称重信号(例如公式(10))，可以减小或消除车辆行驶通过所引起的路面板块振动的影响，从而提高称重准确性。

基于公式(12)可以获得车辆单个轴k在n个采样时刻的轴重向量。在一个实现场景中，本领域技术人员可以基于多个采样时刻的轴重采用例如加权平均方式获得单个轴的轴重W_k，也即

对于多个轴的车辆，可以结合上述描述对应地计算车辆的每个轴的轴重，再对每个轴的轴重求和最终获得车辆的重量，也即

结合上述描述，本公开的一些实施例基于板壳振动模型，通过对车辆行驶对路面板块的振动信号分析，并且基于振动信号以及车辆重量相关的称重信号来确定车辆的重量，减少了车辆对路面板块振动引起的称重误差，从而提高了称重精度。

图5示出根据本公开实施例的车辆的动态称重装置500的示例性结构框图。如图所示，动态称重装置500包括第一传感器501、第二传感器502以及处理单元503。

第一传感器501用于获取车辆在行进过程中施加在路面板块上的、与车辆的重量相关的称重信号。在一个实施例中，第一传感器布置于路面板块上，并且第一传感器可以是条式传感器、秤台传感器、弯板秤台传感器或者固支秤台传感器中的一种。在一个实现场景中，当车辆行驶经过第一传感器时，车辆的车轮碾压第一传感器时才能获取到与车辆重量相关的脉冲形式的称重信号，例如图6所示。

图6示出根据本公开实施例的称重信号的示例性波形图。该波形可以是车辆经过条式传感器采集到的称重信号。图中横坐标为时间，纵坐标为采集到的称重信号的幅值。图中多个不同峰值的条形波表示有车轮碾压条式传感器。

第二传感器502用于获取车辆在行进过程中导致的、与路面板块的振动相关的振动信号。在一个实施例中，第二传感器可以至少包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种。也即可以只采用加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的任一种，或者采用前述三种传感器中的任意两种或者三种联合使用，本公开对此不作限制。在一个实施场景中，第二传感器可以布置在上述第一传感器的邻近区域，关于第一传感器和第二传感器的布置将在后面详细描述。

图7示出根据本公开实施例的振动信号的示例性波形图。该波形例如可以是由加速度传感器采集到的振动信号。图中横坐标表示时间，纵坐标表示加速度。当采用速度传感器或者位移传感器，则该纵坐标分别表示速度和位移。在一个应用场景中，加速度传感器、速度传感器和位移传感器采集到的信号的幅值可以相互转换。例如，加速度传感器、速度传感器和位移传感器都可以转换为加速度、速度或者位移，从而便于三种传感器联合使用。

经上述分析可知，车辆对路面板块的振动可以引起路面板块在竖直方向的位移。由此，基于振动信号可以获得路面板块在竖直方向的位移信号，例如图8所示。图8是示出根据本公开实施例的路面板块的位移信号的示例性波形图，图中横坐标表示时间，纵坐标表示位移。取决于第二传感器的具体使用类型，图8的位移信号可以是位移传感器采集到的振动位移信号，也可以是速度传感器采集到的速度信号的一次积分结果，还可以是加速度传感器采集到的加速度信号的两次积分结果，本公开在此方面没有限制。

基于上述获得称重信号和振动信号后，处理单元503用于根据获得的称重信号和振动信号来确定车辆的重量。在一些实施例中，处理单元至少可以包括例如电子仪器设备(或者可以是数字接线盒)和数据处理装置(可以是运行信号分析软件的处理器，例如MATLAB)。

在一个实施例中，电子仪器设备可以用于接收并显示上述称重信号和振动信号，还可以对称重信号和振动信号进行预处理(例如进行模数转换)。

在另一个实施例中，数据处理装置用于对预处理后的称重信号和振动信号进行分析以确定车辆重量。进一步地，处理单元503例如可以基于振动信号建立板壳振动模型；以及联合板壳振动模型和称重信号来确定车辆的重量。

在一些实现中，处理单元可以基于公式(12)来确定车辆的单个轴的轴重：

其中，

表示车辆第k个轴的轴重，

其中M1为基于板壳振动模型确定的第一系数，M2为基于称重信号确定的第二系数，

其中

表示从振动信号获取的路面板块的振动位移，

表示基于称重信号得到的预估轴重。

更为具体地，处理单元可以首先基于称重信号计算得到车辆的单个轴(例如，第k个轴)的预估轴重

并且基于振动信号确定路面板块的振动位移向量

振动位移信号可以通过傅里叶分析而分解成不同频率的正弦波的叠加，例如将该振动位移表示成上述公式(7)。接着，基于前述公式(4)可以确定第一系数矩阵M1。第二系数矩阵M2是n×n的单位矩阵。最后基于上述公式(12)计算车辆单个轴重的轴重向量。可以通过对轴重向量的各个分量进行加权平均来确定单个轴的最终轴重。针对每个轴重复上述计算，最后的车辆重量由各个轴的轴重之和来确定。关于车辆重量的计算已经在上述详细描述，此处不再重复。

结合上述描述，本公开通过第一传感器获取称重信号，通过第二传感器获取振动信号，并进一步通过处理单元基于所获取的称重信号和振动信号确定车辆的重量。本公开实施例通过利用板壳振动模型来模拟车辆行驶通过路面板块的振动，分析车辆行驶对路面板块的振动信号，减少了车辆对路面板块振动引起的称重误差，从而提高了称重精度。

本公开实施例的第一传感器可以是各种现有的用于车辆动态称重的传感器。取决于第一传感器的具体实现形式，第一传感器和第二传感器可以有各种布置。在这些布置中，一个或多个第一传感器布置于路面板块中，以便在车辆经过路面板块时，获取与车辆的重量相关的称重信号；而一个或多个第二传感器，在车辆的行驶方向上布置于第一传感器的两侧，以便在车辆经过路面板块时，获取与路面板块的振动相关的振动信号。

图9-图12示出根据本公开实施例的第一传感器和第二传感器的布置的示例性示意图。需要理解的是，图9-图12是上述图5所示的动态称重装置500的多种实现方式。因此，上文结合图5所描述的动态称重装置500某些技术特征和细节也同样适用于图9-图12。

图9中示出了第一传感器为条式传感器的示例。如图9所示，在沿车辆行驶方向上的路面板块1的左右两侧分别布置有三排第一传感器2和三排第二传感器3。每排中第二传感器3中均包括两个第二传感器3。第一传感器2与车辆行驶方向垂直布置。第一传感器2和第二传感器3交错布置，并且处于同一水平线上。图中所示第一传感器2是条式传感器。第二传感器3可以至少包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种。

在一个实施场景中，条式传感器可以嵌入到路面板块上开设的凹槽中，条式传感器的长度可以在5cm至10cm(厘米)的范围内，宽度可以在80cm至200cm的范围内，并且高度可以在20cm至40cm的范围内。这里，由于条式传感器的长度和宽度的变化范围较大，因此为了便于描述和理解，可以示例性地进行如下定义：当上述条式传感器安装在道路中时，条式传感器的长度方向为与车辆的行驶方向平行的方向，并且条式传感器的宽度方向为与车辆的行驶方向垂直的方向。条式传感器的第一端可以延伸至道路的侧边缘，并且该条式传感器的第二端可以延伸至道路的中央，以在宽度方向上横过道路中央的左侧部分或者右侧部分。

图10中示出了第一传感器为秤台传感器的示例。如图10所示，在沿车辆行驶方向上的路面板块1中布置有秤台传感器形式的第一传感器2，并且在第一传感器2的左右两侧布置有两排第二传感器3。秤台传感器可以包括秤台21，以便在车辆经过该路面板块时承载车辆的全部或部分重量；一个或多个传感单元22布置在秤台21下方(例如秤台21的底部四个角处)并通过该秤台来感应车辆的重量，以便获取与车辆的重量相关的称重信号。第二传感器3布置在秤台21的邻近区域。其中，每排第二传感器3中例如包含四个第二传感器3。图中所示第二传感器3可以至少包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种。在一些实施方式中，秤台传感器的传感单元22可以是测力传感器，并且可以包括例如膜盒式称重传感器、轮辐式称重传感器、柱式称重传感器或者S型称重传感器中的一个或多个。

在一个实施场景中，秤台传感器布置在路面板块上的凹槽内，并且秤台传感器的表面与路面板块平齐。秤台可以由钢板焊接而成，并且秤台可以具有长方体形状。秤台的长度可以在80cm至2100cm(厘米)的范围内，宽度可以在80cm至400cm的范围内，并且高度可以在50cm至60cm的范围内。这里，可以理解的是，由于秤台的长度和宽度的变化范围较大，因此为了便于描述和理解，可以示例性地进行如下定义：当秤台安装在道路中时，秤台的长度方向为与车辆的行驶方向平行的方向，并且秤台的宽度方向为与车辆的行驶方向垂直的方向。特别地，当秤台的宽度在350cm至400cm的范围内时，秤台的沿道路宽度方向的两端可以在道路的宽度方向上延伸至道路的两侧边缘，以在道路的宽度方向上铺满整个道路。

图11中示出了第一传感器为弯板秤台传感器的示例。如图11所示，在沿车辆行驶方向上的路面板块1中布置有弯板秤台传感器形式的第一传感器2，并且在第一传感器2的左右两侧布置有两排第二传感器3。弯板秤台传感器可以包括弹性体23，弹性体可以具有矩形的板状结构并且其上可以设置有沟槽24，该沟槽可以用作布置应变单元(未示出)的应变区。应变单元例如可以包括电阻式应变计并且可以布置在弹性体的应变区中。特别地，上述的弹性体可以由钢材料制成。第二传感器3布置在弯板秤台传感器的邻近区域。其中，每排第二传感器3中例如包含四个第二传感器3。图中所示第二传感器3可以至少包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种。

在一个实施场景中，弯板秤台传感器可以嵌入到路面板块上开设的凹槽中，并且该弯板秤台传感器的两端可以沿的路面板块的宽度方向延伸至道路的两侧边缘，以在宽度方向上铺满整个道路。在一个实施例中，弯板秤台传感器的长度可以在70cm至200cm(厘米)的范围内，宽度可以在50cm至375cm的范围内，并且高度可以在5cm至10cm的范围内。这里，由于弯板秤台传感器的长度和宽度的变化范围较大，因此为了便于描述和理解，可以示例性地进行如下定义：当弯板秤台传感器安装在路面板块中时，弯板秤台传感器的长度方向为与车辆的行驶方向平行的方向，并且弯板秤台传感器的宽度方向为与车辆的行驶方向垂直的方向。

图12中示出了第一传感器为固支秤台传感器的示例。如图12所示，在沿车辆行驶方向上的路面板块1布置有固支秤台传感器形式的第一传感器2，并且在第一传感器2的左右两侧布置有两排第二传感器3。固支秤台传感器可以包括固支秤台25，以便在车辆经过该路面板块时承载车辆的全部或部分重量；一个或多个称重传感器26，其固定至固支秤台25的底面并且通过该固支秤台来感应车辆的重量，以便获取与车辆的重量相关的称重信号。第二传感器3布置在固支秤台传感器的邻近区域。其中，每排第二传感器3中例如包含四个第二传感器3。图中所示第二传感器3可以至少包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器中的一种。在一些实施方式中，固支秤台传感器的称重传感器26可以是测力传感器，并且可以包括例如膜盒式称重传感器、轮辐式称重传感器、柱式称重传感器或者S型称重传感器中的一个或多个。

在一个实施场景中，固支秤台传感器布置在路面板块上的凹槽内，并且固支秤台传感器的表面与路面板块平齐。固支秤台可以具有长方体形状，并且固支秤台的长度可以在80cm至600cm(厘米)的范围内，宽度可以在80cm至400cm的范围内，并且高度可以在20cm至40cm的范围内。这里，由于固支秤台的长度和宽度的变化范围较大，因此为了便于描述和理解，可以示例性地进行如下定义：当固支秤台传感器安装在路面板块中时，固支秤台的长度方向为与车辆的行驶方向平行的方向，并且固支秤台的宽度方向为与车辆的行驶方向垂直的方向。特别地，当固支秤台的宽度在350cm至400cm的范围内时，固支秤台的沿道路宽度方向的两端可以在道路的宽度方向上延伸至道路的两侧边缘，以在道路的宽度方向上铺满整个道路。

结合上述描述，本公开实施例通过第一传感器和第二传感器的布置，可以获取称重信号和振动信号，并且通过融合称重信号和振动信号，可以减小振动引起的称重误差，从而提高称重精度。需要理解的是，上述第一传感器和第二传感器的布置仅仅是示例性的。例如，图9中所示，第一传感器(条式传感器)和第二传感器也可以不在同一水平线。附加地，条式传感器也可以不与车辆行驶方向垂直，本公开对比不作限制。进一步地，如图10-图12所示，第二传感器可以只布置在第一传感器(秤台/弯板秤台/固支秤台传感器)的一侧。本公开不限制第一传感器和第二传感器在沿车辆行驶方向的前/后位置。

可以理解，本公开对第二传感器的数量也不作限制，第二传感器布置在第一传感器邻近位置只需检测到振动信号即可。此外，本公开对第二传感器设置于路面板块内的深度也不作限制，本领域技术人员可以基于第二传感器的数量和深度进行调试，以保证多个第二传感器输出信号的一致性。本公开实施例为第一传感器和第二传感器提供了多种选择，并且第二传感器的安装不受限。由此，可以满足动态称重的不同布置需求。

应当理解，本公开的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本公开的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本公开。如在本公开说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本公开说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

虽然本文已经示出和描述了本披露的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本披露思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本披露的过程中，可以采用对本文所描述的本披露实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本披露的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。

Claims (12)

1.一种车辆的动态称重方法，包括：

获取车辆在行进过程中施加在路面板块上的、与所述车辆的重量相关的称重信号；

获取所述车辆在所述行进过程中导致的、与所述路面板块的振动相关的振动信号；以及

根据所述称重信号和所述振动信号来确定所述车辆的重量。

2.根据权利要求1所述的动态称重方法，其中，根据所述称重信号和所述振动信号来确定所述车辆的重量包括：

基于所述振动信号建立板壳振动模型；以及

联合所述板壳振动模型和所述称重信号来确定所述车辆的重量。

3.根据权利要求2所述的动态称重方法，其中，联合所述板壳振动模型和所述称重信号来确定所述车辆的重量进一步包括：

从所述振动信号获取所述路面板块的振动位移；

基于所述板壳振动模型确定第一系数；

基于所述称重信号确定预估轴重和第二系数；以及

联合所述振动位移、所述第一系数、所述预估轴重和所述第二系数确定所述车辆的单个轴的轴重。

4.根据权利要求3所述的动态称重方法，其中，

基于所述板壳振动模型在脉冲载荷下的解来确定所述第一系数；和/或

基于所述称重信号确定第二系数为单位矩阵。

5.根据权利要求3-4任一所述的动态称重方法，其中，

确定所述车辆的单个轴的轴重包括：确定单个轴在多个采样时刻的轴重；基于所述多个采样时刻的轴重的加权平均来确定所述单个轴的最终轴重；并且

确定所述车辆的重量包括基于所述车辆各个轴的最终轴重之和来确定所述车辆的重量。

6.根据权利要求1-5任一所述的动态称重方法，其中，所述称重信号通过布置于所述路面板块上的至少一个第一传感器来获取，所述第一传感器包括条式传感器、秤台传感器、弯板秤台传感器或者固支秤台传感器中的任一种或者多种；和/或

所述振动信号通过布置于所述第一传感器的邻近区域的一个或者多个第二传感器来获取，所述第二传感器包括加速度传感器、速度传感器或者位移传感器中的任一种或者多种。

7.一种车辆的动态称重装置，包括：

第一传感器，用于获取车辆在行进过程中施加在路面板块上的、与所述车辆的重量相关的称重信号；

第二传感器，用于获取所述车辆在所述行进过程中导致的、与所述路面板块的振动相关的振动信号；以及

处理单元，用于根据所述称重信号和所述振动信号来确定所述车辆的重量。

8.根据权利要求7所述的动态称重装置，其中，所述处理单元进一步用于：

基于所述振动信号建立板壳振动模型；以及

联合所述板壳振动模型和所述称重信号来确定所述车辆的重量。

9.根据权利要求8所述的动态称重装置，其中，所述处理单元进一步用于：

从所述振动信号获取所述路面板块的振动位移；

基于所述板壳振动模型确定第一系数；

基于所述称重信号确定预估轴重和第二系数；以及

联合所述振动位移、所述第一系数、所述预估轴重和所述第二系数确定所述车辆的单个轴的轴重。

10.根据权利要求9所述的动态称重装置，其中，所述处理单元进一步用于：

基于所述板壳振动模型在脉冲载荷下的解来确定所述第一系数；和/或

基于所述称重信号确定第二系数为单位矩阵。

11.根据权利要求9-10任一所述的动态称重装置，其中，所述处理单元进一步用于：

确定单个轴在多个采样时刻的轴重；

基于所述多个采样时刻的轴重的加权平均来确定所述单个轴的最终轴重；以及

基于所述车辆各个轴的最终轴重之和来确定所述车辆的重量。

12.根据权利要求7-11任一所述的动态称重装置，其中，所述第一传感器布置于所述路面板块上，所述第一传感器包括条式传感器、秤台传感器、弯板秤台传感器或者固支秤台传感器中的任一种或者多种；和/或

所述第二传感器布置于所述第一传感器的邻近区域，所述第二传感器包括加速度传感器、速度传感器或者位移传感器中的任一种或者多种。

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