用于电子治超的多维度车辆特征精确实时判定系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于电子治超的非接触被动式车轴判定系统包括治超车道、侧激光雷达、车辆感应单元一、车辆感应单元二、车辆实时称重单元、中央计算单元、先进先出的数据缓存堆栈、告警单元、车辆称重区域、正激光雷达、数据通信单元。通过本发明专利技术提供的系统可以较为准确、快速地获得车辆的车轴数、尺寸数据以及车牌，并且可以将车轴数、尺寸数据与车牌关联存储，进一步可以将上述信息上传至云端，便于用户使用。由于本发明专利技术采用的算法较为简单，因此本发明专利技术的实时性较强。同时，车轴数与车辆的自重以及车辆的核定载重之间存在一定对应关系，本发明专利技术利用该对应对车辆是否超载进行检测。

【技术实现步骤摘要】
用于电子治超的多维度车辆特征精确实时判定系统
本专利技术涉及一种对多维度车辆特征进行精确实时的自动判定的系统，以辅助实现电子治超。
技术介绍
现有的治超系统主要利用车牌信息来获得相对应的车辆的核定载重信息，结合核定载重信息与车辆的实时车重来判断车辆是否存超载。例如：于2019年12月10日公开的申请号为CN201920450945.1的技术专利记载了一种基于双车牌识别的高速公路入口治超系统，包括：称重装置、第一车牌识别装置、第二车牌识别装置、信息情报板、中心控制器，所述称重装置与所述中心控制器相连，用于获取车辆重量信息发送给中心控制器；所述第一车牌识别装置与所述中心控制器相连，用于获取车牌信息发送给中心控制器；所述第二车牌识别装置与所述中心控制器相连，用于获取车牌信息发送给中心控制器；所述信息情报板与所述中心控制器相连，所述中心控制器控制信息情报板显示当前车辆车牌和重量信息；中心控制器控制情报板显示当前车辆的对应车牌及重量信息，解决了车主无法看到自己车辆信息的问题。上述利用车牌信息来判断车辆是否超载的方法存在以下问题：车牌存在被故意遮挡的可能，使得车牌无法被有效识别，从而无法判断车辆是否超载，依然需要人为介入。即使车牌未被人为遮挡，大型运输车辆一方面通常需要经过长时间、长距离的行驶，另一方面会经常来往于尘土较多的场所(例如建筑工作)，这些使用环境都会导致车牌沾染尘土等污渍，使得车牌无法被有效识别，从而无法判断车辆是否超载。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种能够获得多维度车辆特征的治超系统。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种用于电子治超的多维度车辆特征精确实时判定系统，其特征在于，包括：仅具有一个车辆入口及一个车辆出口的治超车道；将车辆沿治超车道的行进方向定义为前后方向，前后方向为长度方向，则左右方向垂直于前后方向，左右方向为宽度方向；在左右方向上仅允许一辆车辆通过治超车道；治超车道内至少设有车轴识别区域，车辆从车轴识别区域的前侧边缘驶入，从后侧边缘驶离；车轴识别区域的长度为L、宽度为W，则有Lmax<L<Lmax+α，式中，Lmax为车辆最大长度，α为调节参数，0<α<Lmax；还包括：设于车轴识别区域左侧或右侧的侧激光雷达，侧激光雷达的探测距离为L；设于治超车道后侧的正激光雷达，正激光雷达的探测距离为W，正激光雷达架设在龙门架上；设于治超车道车辆入口处的车辆感应单元一；设于车轴识别区域后侧边缘的车辆感应单元二；中央计算单元；先进先出的数据缓存堆栈；当车轴识别区域无任何车辆时，中央计算单元通过侧激光雷达获得侧背景探测点云数据、通过正激光雷达获得正背景探测点云数据；当车辆经过车辆感应单元一后，中央计算单元捕捉到车辆感应单元一给出的信号，以固定时间周期采集侧激光雷达获得的侧实时探测点云数据，将侧实时探测点云数据与侧背景探测点云数据做差值后得到侧差值点云数据，利用侧差值点云数据得到侧闭环数据，随后提取得到车辆侧面轮廓曲线，若中央计算单元距离前一次得到封闭的车辆侧面轮廓曲线后首次得到封闭的车辆侧面轮廓曲线，则中央计算单元利用当前封闭的车辆侧面轮廓曲线获得车轴数量数据、车辆高度数据、车辆长度数据，车轴数量数据、车辆高度数据、车辆长度数据关联后形成车辆侧尺寸数据，并将该车辆侧尺寸数据放入数据缓存堆栈中；当车辆经过车辆感应单元二后，中央计算单元捕捉到车辆感应单元二给出的信号，以固定时间周期采集正激光雷达获得的正面实时探测点云数据，将正面实时探测点云数据与正背景探测点云数据做差值后得到正差值点云数据，利用正差值点云数据得到正闭环数据，随后提取得到车辆正面轮廓曲线，若中央计算单元距离前一次得到封闭的车辆正面轮廓曲线后首次得到封闭的车辆正面轮廓曲线，则中央计算单元利用当前封闭的车辆正面轮廓曲线获得车辆宽度数据及车牌数据，中央计算单元从数据缓存堆栈中取出车辆侧尺寸数据，并与车辆宽度数据及车牌数据相关联后得到当前车辆的多维度车辆特征数据。优选地，所述治超车道的后方设有车辆称重区域，所述正激光雷达位于所述治超车道与车辆称重区域之间，车辆称重区域设有车辆实时称重单元，当车辆经过所述车辆感应单元二后，所述中央计算单元捕捉到所述车辆感应单元二给出的信号，从所述数据缓存堆栈中取出所述车辆侧尺寸数据，从而得到所述车轴数量数据，并依据预先存储的车轴数与自重及核定载重对应关系表获得与当前车轴数量数据相对应的核定载重信息及自重信息，所述中央计算单元利用该核定载重信息、自重信息与通过车辆实时称重单元获得的车辆实时重量判断当前车辆是否超载。优选地，所述中央计算单元获得所述侧背景探测点云数据后，使所述侧激光雷达处于待机状态，直至所述中央计算单元接收到所述车辆感应单元一给出的信号后，激活所述侧激光雷达；所述中央计算单元获得所述正背景探测点云数据后，使所述正激光雷达处于待机状态，直至所述中央计算单元接收到所述车辆感应单元二给出的信号后，激活所述正激光雷达。优选地，还包括告警单元，中央计算单元判断当前车辆超载后，利用告警单元产生相应的告警信息。优选地，还包括数据通信单元，由所述中央计算单元将所述多维度车辆特征数据及所述告警信息相互关联的上传至云端设备。优选地，所述中央计算单元利用当前封闭的车辆侧面轮廓曲线获得车轴数量数据包括以下步骤：步骤1、所述中央计算单元获得所述侧背景探测点云数据时，计算得到与地面相对应的直线F；步骤2、所述中央计算单元获得封闭的车辆侧面轮廓曲线后，提取所有的弧线段；步骤3、计算每条弧线段的顶点与直线F的距离，过滤所有距离大于阈值ε的弧线段，则剩余N条候选弧线段，将N条候选弧线段定义为第1条候选弧线段至第N条候选弧线段；步骤4、设n＝1，m＝2；步骤5、若n≥N，则进入步骤9，否则进入步骤6；步骤6、判断第n条候选弧线段是否与第m条候选弧线段相交，若是，则进入步骤7，否则，进入步骤8；步骤7、删除第m条候选弧线段，将m更新为m+1后返回步骤6；步骤8、将n更新为m后，将m更新为n+1，随后返回步骤5；步骤9、判断剩余的候选弧线段是否与直线F相切，仅保留所有相切的候选弧线段；步骤10、计算步骤9获得的所有候选弧线段中每相邻两条候选弧线段的弧心之间的弧心距，若弧心距小于预先设定的阈值，则在相邻两条候选弧线段中任意删除一条候选弧线段；步骤11、统计剩余的候选弧线段的数量，即为车轴数量。本专利技术的另一个技术方案是提供了一种用于电子治超的多维度车辆特征精确实时判定系统，其特征在于，包括：具有N条单向车道的治超车道，N≥2，每条单向车道仅具有一个车辆入口及一个车辆出口的；将车辆沿治超车道的行进方向定义为前后方向，前后方向为长度方向，则左右方向垂直于前后方向，左右方向为宽度方向；在左右方向上仅允许一辆车辆通过治超车道的一条单向车道；治超车道的每条内单向车道内至少设有一个车轴识别区域，车辆从车轴识别区域的前侧边缘驶入，从后侧边缘驶离；车轴识别区域的长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电子治超的多维度车辆特征精确实时判定系统，其特征在于，包括：/n仅具有一个车辆入口及一个车辆出口的治超车道(1)；将车辆沿治超车道(1)的行进方向定义为前后方向，前后方向为长度方向，则左右方向垂直于前后方向，左右方向为宽度方向；在左右方向上仅允许一辆车辆通过治超车道(1)；治超车道(1)内至少设有车轴识别区域(1-1)，车辆从车轴识别区域(1-1)的前侧边缘驶入，从后侧边缘驶离；车轴识别区域(1-1)的长度为L、宽度为W，则有L

【技术特征摘要】
1.一种用于电子治超的多维度车辆特征精确实时判定系统，其特征在于，包括：
仅具有一个车辆入口及一个车辆出口的治超车道(1)；将车辆沿治超车道(1)的行进方向定义为前后方向，前后方向为长度方向，则左右方向垂直于前后方向，左右方向为宽度方向；在左右方向上仅允许一辆车辆通过治超车道(1)；治超车道(1)内至少设有车轴识别区域(1-1)，车辆从车轴识别区域(1-1)的前侧边缘驶入，从后侧边缘驶离；车轴识别区域(1-1)的长度为L、宽度为W，则有Lmax＜L＜Lmax+α，式中，Lmax为车辆最大长度，α为调节参数，0＜α＜Lmax；
还包括：设于车轴识别区域(1-1)左侧或右侧的侧激光雷达(2)，侧激光雷达(2)的探测距离为L；设于治超车道(1)后侧的正激光雷达(7)，正激光雷达(7)的探测距离为W，正激光雷达(7)架设在龙门架上；设于治超车道(1)车辆入口处的车辆感应单元一(3)；设于车轴识别区域(1-1)后侧边缘的车辆感应单元二(4)；中央计算单元；先进先出的数据缓存堆栈；
当车轴识别区域(1-1)无任何车辆时，中央计算单元通过侧激光雷达(2)获得侧背景探测点云数据、通过正激光雷达(7)获得正背景探测点云数据；当车辆经过车辆感应单元一(3)后，中央计算单元捕捉到车辆感应单元一(3)给出的信号，以固定时间周期采集侧激光雷达(2)获得的侧实时探测点云数据，将侧实时探测点云数据与侧背景探测点云数据做差值后得到侧差值点云数据，利用侧差值点云数据得到侧闭环数据，随后提取得到车辆侧面轮廓曲线，若中央计算单元距离前一次得到封闭的车辆侧面轮廓曲线后首次得到封闭的车辆侧面轮廓曲线，则中央计算单元利用当前封闭的车辆侧面轮廓曲线获得车轴数量数据、车辆高度数据、车辆长度数据，车轴数量数据、车辆高度数据、车辆长度数据关联后形成车辆侧尺寸数据，并将该车辆侧尺寸数据放入数据缓存堆栈中；当车辆经过车辆感应单元二(4)后，中央计算单元捕捉到车辆感应单元二(4)给出的信号，以固定时间周期采集正激光雷达(7)获得的正面实时探测点云数据，将将正面实时探测点云数据与正背景探测点云数据做差值后得到正差值点云数据，利用正差值点云数据得到正闭环数据，随后提取得到车辆正面轮廓曲线，若中央计算单元距离前一次得到封闭的车辆正面轮廓曲线后首次得到封闭的车辆正面轮廓曲线，则中央计算单元利用当前封闭的车辆正面轮廓曲线获得车辆宽度数据及车牌数据，中央计算单元从数据缓存堆栈中取出车辆侧尺寸数据，并与车辆宽度数据及车牌数据相关联后得到当前车辆的多维度车辆特征数据。


2.如权利要求1所述的一种用于电子治超的多维度车辆特征精确实时判定系统，其特征在于，所述治超车道(1)的后方设有车辆称重区域(6)，所述正激光雷达(7)位于所述治超车道(1)与车辆称重区域(6)之间，车辆称重区域(6)设有车辆实时称重单元(5)，当车辆经过所述车辆感应单元二(4)后，所述中央计算单元捕捉到所述车辆感应单元二(4)给出的信号，从所述数据缓存堆栈中取出所述车辆侧尺寸数据，从而得到所述车轴数量数据，并依据预先存储的车轴数与自重及核定载重对应关系表获得与当前车轴数量数据相对应的核定载重信息及自重信息，所述中央计算单元利用该核定载重信息、自重信息与通过车辆实时称重单元(5)获得的车辆实时重量判断当前车辆是否超载。


3.如权利要求1所述的一种用于电子治超的多维度车辆特征精确实时判定系统，其特征在于，所述中央计算单元获得所述侧背景探测点云数据后，使所述侧激光雷达(2)处于待机状态，直至所述中央计算单元接收到所述车辆感应单元一(3)给出的信号后，激活所述侧激光雷达(2)；
所述中央计算单元获得所述正背景探测点云数据后，使所述正激光雷达(7)处于待机状态，直至所述中央计算单元接收到所述车辆感应单元二(4)给出的信号后，激活所述正激光雷达(7)。


4.如权利要求1所述的一种用于电子治超的多维度车辆特征精确实时判定系统，其特征在于，还包括告警单元，中央计算单元判断当前车辆超载后，利用告警单元产生相应的告警信息。


5.如权利要求4所述的一种用于电子治超的多维度车辆特征精确实时判定系统，其特征在于，还包括数据通信单元，由所述中央计算单元将所述多维度车辆特征数据及所述告警信息相互关联的上传至云端设备。


6.如权利要求1所述的一种用于电子治超的多维度车辆特征精确实时判定系统，其特征在于，所述中央计算单元利用当前封闭的车辆侧面轮廓曲线获得车轴数量数据包括以下步骤：
步骤1、所述中央计算单元获得所述侧背景探测点云数据时，计算得到与地面相对应的直线F；
步骤2、所述中央计算单元获得封闭的车辆侧面轮廓曲线后，提取所有的弧线段；
步骤3、计算每条弧线段的顶点与直线F的距离，过滤所有距离大于阈值ε的弧线段，则剩余N条候选弧线段，将N条候选弧线段定义为第1条候选弧线段至第N条候选弧线段；
步骤4、设n＝1，m＝2；
步骤5、若n≥N，则进入步骤9，否则进入步骤6；
步骤6、判断第n条候选弧线段是否与第m条候选弧线段相交，若是，则进入步骤7，否则，进入步骤8；
步骤7、删除第m...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶勇刚，徐力平，原良晓，邱晓东，郑文，王玲，
申请(专利权)人：上海电科市政工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31