用于对转动的车轮进行检测的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于对车辆（1）的转动的车轮（4）进行检测的方法，该车辆沿行驶方向（3）行驶在行车道（2）上并且该车辆的车轮（4）至少部分在侧面露出，该方法包括如下步骤：将具有测量束频率的已知的时间变化曲线的电磁测量束（9）沿相对于竖直线（V）倾斜的方向并且沿相对于行驶方向（3）垂直或倾斜的方向发射到行车道（2）上方的第一区域上；接收所反射的测量束（9）并且相对于已知的变化曲线地记录测量束频率的时间变化曲线作为接收频率混合变化曲线（20）；以及在接收频率混合变化曲线（20）中检测频率的在一时间区段上连续上升或下降的频带（22）为车轮（4）。本发明专利技术还涉及一种用于执行所述方法的设备（7）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对转动的车轮进行检测的方法和设备
本专利技术涉及用于对车辆的转动的车轮进行检测的方法和装置，该车辆沿行驶方向行驶在行车道上并且该车辆的车轮至少部分地在侧面露出。
技术介绍
在大量应用中感兴趣的是对车辆车轮进行检测。这样，从对车轮的识别可以可靠地识别行经某些交通区域，例如用于边界监控或用于触发某些动作，如触发警报、接通照明装置、打开栅栏、出于监控目而拍摄照片等。现代交通收费系统也常常按车辆的轴数来确定费用，从而使得对车轮(车轴)的检测也能是对于征收或核查过路费的重要根据，尤其是也借助于移动核查车辆，这些移动核查车辆在从旁边驶过中或在相向行驶中应核查需要收费的车辆的轴数。由DE102008037233A1已知，对运动的车辆的车轮根据其相对于车辆其余部分所不同的、切线速度的水平分量来检测，该切线速度引起雷达测量束的相应的多普勒频移。为此，使用雷达测速仪，该雷达测速仪利用雷达辐射波瓣来辐射通过车辆的下部区域并且基于返回的接收频率混合在时间上平均出唯一的速度测量信号，该速度测量信号在车轮位置处显现出被用于车轮检测的信号最大值。然而，在牵引车与其拖车之间的空隙可能冒充信号最小值并且因此冒充处于其间的“伪”最大值，这些值导致错误的车轮检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出用于检测车轮的方法和设备，该方法和该设备能实现相比于已知的解决方案更为可靠的检测。该目的在本专利技术的第一方面中利用如下的方法来达到，该方法的特征在于如下步骤:将具有测量束频率的已知的时间变化曲线的电磁测量束沿相对于竖直线倾斜的方向并且沿相对于行驶方向垂直或倾斜的方向发射到行车道上方的第一区域上；接收经反射的测量束并且相对于已知的变化曲线地记录测量束频率的时间变化曲线作为接收频率混合变化曲线；以及在接收频率混合变化曲线中检测频率的在一时间区段上连续上升或下降的频带为车轮。本专利技术基于新式方案，S卩，借助在通过期间上升的(例如当多普勒传感器处于车轴之上，指向下方并且与车轮相向时)或下降的(例如当多普勒传感器处于车轴之下，指向上方并且与车轮相向时)接收频率混合变化曲线来检测在多普勒传感器旁大致水平地运动的车轮。与已知的现有技术(DE102008037233A1)不同，并不仅评价每个车轮的信号最大值，而且在车轮通过期间评价信号变化曲线。在由上方或由侧面倾斜地且垂直于行驶方向击中车轮的测量束为线形的理想情况下，经反射的测量束的由多普勒效应决定的频移的变化曲线线形地上升或下降。在测量束相对于行驶方向不是垂直地而是倾斜地定向时，给所述变化曲线加上了通过车轮的切线速度的水平分量所决定的多普勒频移，该多普勒频移导致变化曲线的附加的偏置，但这对于在车轮通过期间上升或下降的接收频率变化曲线的检测标准不作改变。此外，测量束的射束横截面在真实情况中从不是理想点状的而总是扩张的，例如扩张到在车辆上在几个厘米或几十个厘米的数量级内的入射区域上。由此，接收频率由所述的线形变化曲线加宽或展开成接收频率的“混合”或“频带”:因为在测量束的入射区域中的变化的高度位置和宽度位置上，转动的车轮分别具有切线速度的变化的竖直分量和水平分量并且因此产生不同的多普勒频移，这些不同的多普勒频移导致测量束的发射频率“分开”或“展开”到多个同时经反射的接收频率、即“接收频率混合”上；在时间上看，接收频率混合以在频率/时间平面内的频带的方式变化，具有所述的上升或下降的变化曲线。该由车轮速度决定的展开效应与寄生的第二频率展开效应叠加，该寄生的第二频率展开效应归因于切线速度的竖直分量和水平分量朝向接收器的不同投影角度:该投影角度根据入射区域中的所观察的反射位置而变化。第二展开效应与车辆车身或转动的车轮是否恰好经过接收器无关，并且第二展开效应唯一地通过测量设备的几何边界条件来确定。两种效应叠加成所述在时间上的带状的接收频率混合变化曲线。在本专利技术的第一实施形式中，所述的检测可以通过评价频带的频率平均值的变化曲线来进行，该频带的频率平均值在车轮通过期间显现所述的上升或下降。在本专利技术的第二实施形式中，所述的检测可以通过检验频带是否落入到频率/时间平面内的预给定的轮廓中来进行。该轮廓为最大边界，在该最大边界内可能出现对于不同扫描曲线的接收频率变化曲线，并且当多普勒接收频率在时间上的测量值都落入到所述的轮廓中时，在接收频率混合变化曲线中存在频率的在一时间区段上连续上升或下降的频带，这表示车轮。根据本专利技术的一种优选的实施形式，相对于行驶方向垂直地倾斜向下地发射测量束。由此，一方面可以使车轮的阴影(Abschattung)最小化并且可靠地识别在拖车与牵引车之间的空隙，并且另一方面(除上述的展开效应之外)转动的车轮的水平速度分量以及车辆的速度分量减弱，这便利于在接收频率混合变化曲线中检测所述上升和下降的频带。为了进一步改善频带检测，根据本专利技术的方法可以在一种可选的实施形式中包括如下步骤:测量车辆的车身相对于发射测量束并且接收经反射的测量束的位置的速度；以及在执行检测频带的所述步骤之前，以通过车身的速度所引起的频率成分来补偿接收频率混合变化曲线。出于相同原因，本专利技术的方法可选地也可以包括:检测车辆的车身件在处于第一区域之上的第二区域中的存在，在时间变化曲线中作为通过时间窗；其中，在接收频率混合变化曲线中仅在通过时间窗期间执行对车轮的检测。在知晓车辆的通过时间窗的情况下，所测量的接收频率混合变化曲线可被进一步处理，以便便利于在其中检测频带，更确切地说，通过如下步骤:在接收频率混合变化曲线的紧邻通过时间窗之前的区段中确定干扰信号成分；以及在执行检测频带的所述的步骤之前，以干扰信号成分补偿通过时间窗中的接收频率混合变化曲线。在根据本专利技术的方法的又另一种实施形式中，将在同一个通过时间窗期间所检测的各车轮配属给同一个车轮。车轮的车轮数可以被考虑作为用于例如与车轴有关的过路费结算的基础。为了使所述的寄生展开效应保持得小并且实现接收频率混合的明显上升或下降的变化曲线，测量束在车辆上的入射区域优选被最小化。所述测量束为此优选地具有如下入射区域，该入射区域的直径小于要检测的车轮、优选小于10cm、特别优选小于5cm。在本专利技术的一种变型方案中，为此可以使用经聚束的激光束，或在一种备选的、优选的变型方案中，所述测量束是由定向天线发射的雷达束、优选在超过70GHz的频率范围内的雷达束。在这样高的频率时，波长非常小并且由此能在机械上非常小地实现具有高天线增益的天线，例如以喇叭形天线或天线阵列的形式。在第二方面，本专利技术创造一种用于对车辆的转动的车轮进行检测的设备，该车辆沿行驶方向行驶在行车道上并且该车辆的车轮至少部分地在侧面露出，其特征在于，多普勒激光雷达或雷达仪，该多普勒激光雷达或雷达仪将具有测量束频率的已知的时间变化曲线的电磁测量束相对于竖直线倾斜地并且相对于行驶方向垂直或倾斜地发射到行车道上方的目标上，并且该多普勒激光雷达或雷达仪相对于已知的变化曲线地记录由目标反射的测量束的频率的时间变化曲线作为接收频率混合变化曲线，以及设置在下游的评价装置，该评价装置构成为用于在接收频率混合变化曲线中检测频率的在一时间区段上连续下降或上升的频带为车轮。在根据本专利技术的设备的优点方面，参照针对根据本专利技术的方法的上述实施方式。优选地，所述多普勒激本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于对车辆（1）的转动的车轮（4）进行检测的方法，该车辆沿行驶方向（3）行驶在行车道（2）上并且该车辆的车轮（4）至少部分地在侧面露出，其特征在于如下步骤：将具有测量束频率的已知的时间变化曲线的电磁测量束（9）沿相对于竖直线（V）倾斜的方向并且沿相对于行驶方向（3）垂直或倾斜的方向发射到行车道（2）上方的第一区域上；接收经反射的测量束（9）并且相对于已知的变化曲线地记录测量束频率的时间变化曲线作为接收频率混合变化曲线（20），以及在接收频率混合变化曲线（20）中检测频率的在一时间区段上连续上升或下降的频带（22）为车轮（4）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.21 EP 11450080.4;2011.06.21 EP 11450079.61.用于对车辆(I)的转动的车轮(4)进行检测的方法，该车辆沿行驶方向(3)行驶在行车道(2)上并且该车辆的车轮(4)至少部分地在侧面露出，其特征在于如下步骤: 将具有测量束频率的已知的时间变化曲线的电磁测量束(9)沿相对于竖直线(V)倾斜的方向并且沿相对于行驶方向(3)垂直或倾斜的方向发射到行车道(2)上方的第一区域上； 接收经反射的测量束(9)并且相对于已知的变化曲线地记录测量束频率的时间变化曲线作为接收频率混合变化曲线(20)，以及 在接收频率混合变化曲线(20)中检测频率的在一时间区段上连续上升或下降的频带(22)为车轮(4)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的检测通过评价频带(22)的频率平均值(18)的变化曲线来进行。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的检测通过检验频带(22)是否落入到频率/时间平面内的预给定的轮廓(22’ )中来进行。4.根据权利要求1至3中之一所述的方法，其特征在于，相对于行驶方向(3)垂直地倾斜向下地发射测量束(9)。5.根据权利要求1至4中之一所述的方法，其特征在于如下步骤: 测量车辆(I)的车身(5)相对于发射测量束(9)并且接收所反射的测量束(9)的位置的速度(V);以及 在执行检测频带(22)的所述步骤之前，以通过车身(5)的速度(V)所引起的频率成分来补偿接收频率混合变化曲线(20 )。6.根据权利要求1至5中之一所述的方法，其特征在于如下步骤: 检测车辆(I)的车身件(5)在处于第一区域之上的第二区域中的存在，在时间变化曲线中作为通过时间窗(Tf)； 其中，在接收频率混合变化曲线(20)中仅在通过时间窗(Tf)期间执行对车轮(4)的检测。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于如下步骤: 在接收频率混合变化曲线(20)的紧邻通过时间窗(Tf)之前的区段(25)中确定干扰信号成分(24);以及 在执行检测频带(22)的所述的步骤之前，以干扰信号成分(24)来补偿通过时间窗(Tf)中的接收频率混合变化曲线(20 )。8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，将在同一...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·斯特泽尔，M·皮歇尔，C·普费弗，O·纳吉，W·沙伊布尔霍夫，R·费格尔，
申请(专利权)人：卡波施交通公司，
类型：
国别省市：