一种车辆轮廓及轴距自动测量系统及测量算法技术方案

本发明专利技术公开一种车辆轮廓及轴距自动测量系统及测量算法，包括三个距离测量单元、轮廓测量控制单元、轴距测量控制单元、取证单元、综合数据处理单元和检测通道；距离测量单元、轮廓测量控制单元、轴距测量控制单元、取证单元设置于检测通道上；三个距离测量单元分别为第一距离测量单元B1、第二距离测量单元B2和第三距离测量单元B3，轮廓测量控制单元分别与三个距离测量单元连接，轴距测量控制单元与第一距离测量单元B1连接，距离测量单元与综合数据处理单元连接，取证单元监控并记录车辆运行检测的实时状态。本发明专利技术能够自动测量包括车长、宽、高在内的车辆轮廓以及车辆轴距的数据，既保证测量精度，又提高测量效率。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆轮廓及轴距自动测量系统及测量算法
本专利技术涉及测量领域，特别是一种车辆轮廓及轴距的自动测量算法和装置。
技术介绍
随着经济的快速发展，我国每年新增机动车数量惊人，为防止部分客货车私自改装车辆尺寸，公安部交通管理局车辆管理处每年都必须对车辆进行外轮廓尺寸检测。当前采用的传统人工测量方法效率较低，人工成本较高，而且受被测车辆的复杂结构影响和受测量工具的制约，测量精度具有较大误差。这就迫切要求采用自动方法和自动装置对车辆外轮廓尺寸进行检测，既保证测量精度，又提高测量效率。为实现测量车辆尺寸的自动化监测，近年来也有一些自动测量方法和装置，目前从已有的车辆检测方法和装置相关的资料以及相关专利资料查明，当前对车辆尺寸进行检测的测量装置主要包括激光扫描仪、激光雷达、成像装置、光幕传感器阵列等。申请号为201210119598.7的中国专利公开了一种基于光幕的车辆尺寸自动测量系统及其测量方法，该系统需要多个光幕传感器阵列，结构复杂，功耗较大，此外一旦传感器阵列中有传感器损坏，不易检测和后期维修。申请号为201020645084.1的中国专利公布了一种利用激光扫描仪和成像装置的车辆尺寸自动检验测量装置，该装置以成像装置为主，激光扫描仪为辅，成本较高，结构复杂，而且图像易受到复杂背景、光线和阴影的影响，工作不稳定。申请号为201210175516.0的中国专利公开了一种利用激光雷达扫描进行车辆尺寸的测量方法和装置，该方法存在以下缺点：(1)不能检测车辆的轴距；(2)不能去除车辆后视镜对宽度的影响；(3)由于雷达安装位置的限制，在车辆宽度的扫描中存在死角，所测车辆宽度只是车辆上表面宽度，不一定是车辆的最大宽度。(4)该方法无法达到本申请查新项目的精度要求。总之，现有的车辆尺寸自动测量方法和装置成本较高，性能不全，可用性不高。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种车辆轮廓尺寸的自动检测算法和装置。一种车辆轮廓及轴距自动测量系统，包括三个距离测量单元、轮廓测量控制单元、轴距测量控制单元、取证单元、综合数据处理单元和检测通道；所述的检测通道由近端拱门架和远端拱门架组成，两个拱门架平行且均垂直于水平面，所述的距离测量单元、轮廓测量控制单元、轴距测量控制单元、取证单元设置于检测通道上；三个距离测量单元分别为第一距离测量单元、第二距离测量单元和第三距离测量单元，所述的轮廓测量控制单元与第一距离测量单元连接，轴距测量控制单元与第一距离测量单元连接，距离测量单元与综合数据处理单元连接，综合数据处理单元还分别与第二距离测量单元和第三距离测量单元连接，所述的取证单元监控并记录车辆运行检测的实时状态。一种车辆轮廓及轴距自动测量算法，包括以下步骤：步骤1，测量系统的相关参数，包括：第一距离测量单元中第一激光雷达与轮廓测量控制单元的轮廓测量传感器之间距离在水平面上的最短投影长度；第二距离测量单元距离地面的垂直距离；第三距离测量单元距离地面的垂直距离；近端拱门架的宽度和高度；步骤2，启动系统，获取测量通道没有车辆时的雷达测量信息；步骤3，车辆进入通道，分别触发轮廓测量控制单元和轴距测量控制单元，轮廓测量控制单元向三个距离测量单元发送信号，轴距测量控制单元向第一距离测量单元发送信号，三个距离测量单元根据触发信号开始扫描车辆获得车辆的相关参数；步骤4，综合数据处理单元根据步骤1和步骤3获得的相关参数计算得到车辆轮廓及轴距的数据，包括车长、车高、车宽和轴距的数据。作为本专利技术的一种改进，车宽的计算算法在于利用直方图消除车辆后视镜数据后计算车辆宽度，其具体过程为：综合数据处理单元计算时删除步骤2获取的有阶跃式变化的数据后计算车宽。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本技术方案结构简单，由3个距离传感器和2组测量传感器构成，安装位置方便，易于维护；(2)被测车辆只需低速通过检测通道即可，无需停留，车辆完全通过检测通道后即可得出测量结果，整个检测时间不会超过30秒，和人工测量相比，大大节约了人力成本和提高了时间效率；(3)利用安装在不同高度的2个激光雷达实现对不同高度车辆的高和宽的无死角准确测量；(4)利用安装在车头行进正前方的激光雷达精确测量运动中的车辆的轴距；(5)利用直方图原理，基于凸出采样点过滤消除干扰数据，能够在车辆宽度测量过程中，消除反光镜等数据的干扰；(6)测量精度通过误差分析和实验测试，在保证安装精度符合要求的情况下，各个值的测量误差能够控制在1％以内。附图说明图1是本专利技术结构示意图；图2是本专利技术系统总体框架示意图；图3车长测量原理图；图4车宽车高测量原理图；图5车宽测量值直方图；图6车辆反光镜位置示意图；图7轴距测量原理图；具体实施方式下面结合附图，通过实施方式详细地描述本专利技术提供的车辆轮廓及轴距自动测量系统及测量算法。应理解，这些实施仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。一种车辆轮廓及轴距自动测量系统，包括三个距离测量单元、轮廓测量控制单元、轴距测量控制单元、取证单元、综合数据处理单元和检测通道；所述的检测通道由近端拱门架和远端拱门架组成，两个拱门架平行且均垂直于水平面，所述的距离测量单元、轮廓测量控制单元、轴距测量控制单元、取证单元设置于检测通道上；三个距离测量单元分别为第一距离测量单元B1、第二距离测量单元B2和第三距离测量单元B3，所述的轮廓测量控制单元与第一距离测量单元B1连接，轴距测量控制单元与第一距离测量单元B1连接，距离测量单元与综合数据处理单元连接，综合数据处理单元还分别与第二距离测量单元B2和第三距离测量单元B3连接，所述的取证单元监控并记录车辆运行检测的实时状态。具体地，所述三个距离测量单元分别为第一距离测量单元B1、第二距离测量单元B2和第三距离测量单元B3，所述的第一距离测量单元B1安装在远端拱门架横梁中央，第二距离测量单元B2和第三距离测量单元B3以不同高度安装在近端拱门架的两个立柱上以实现对不同高度车辆的高和宽的无死角准确测量，例如，在实际测量中，测量单元离被测车辆越远精度越低，若第二距离测量单元B2和第三距离测量单元B3位于同样高度，很难同时满足大型车辆和中小型车辆的测量要求，若处于不同高度，则测量中小型车辆时，距离地面较低距离测量单元距被测车辆距离更进，测量的数据较为精确，测量大型车辆时，距离地面较高距离测量单元距离车辆更进，测量的数据较为精确；一般的中小型车辆其车辆高度在1.5米至2米之间，因此距离地面较低的距离测量单元固定与近端拱门架立柱距地面的3米处，而大型车辆的高度一般超过3米，因此距离地面较高的距离测量单元固定与近端拱门架立柱距地面的3.5米处。每个距离测量单元均包括一个激光雷达和一个距离测量前端处理器，所述距离测量前端处理器的数据传输端与激光雷达连接，距离测量前端处理器发射端与综合数据处理单元连接，第一距离测量单元B1的第一距离测量前端处理器接收端与轮廓测量控制单元和轴距测量控制单元连接。其中，所述激光雷达采用单线激光雷达，该雷达一帧发射多条扫描线，当扫描线扫描到障碍物时，激光雷达接收到扫描线反射回的信号可以测量出雷达和障碍物之间该扫描线的长度以及该扫描线与地面法向量(方向向下)的夹角。所述距离测量前端处理器可以为嵌入式开发板镶嵌在激光雷达中或者其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆轮廓及轴距自动测量系统，其特征在于：该系统包括三个距离测量单元、轮廓测量控制单元(C)、轴距测量控制单元(D)、取证单元、综合数据处理单元和检测通道；所述的检测通道由近端拱门架和远端拱门架组成，两个拱门架平行且均垂直于水平面，所述的距离测量单元、轮廓测量控制单元、轴距测量控制单元、取证单元设置于检测通道上；三个距离测量单元分别为第一距离测量单元(B1)、第二距离测量单元(B2)和第三距离测量单元(B3)，所述的轮廓测量控制单元与第一距离测量单元(B1)连接，轴距测量控制单元与第一距离测量单元(B1)连接，距离测量单元与综合数据处理单元连接，综合数据处理单元还分别与第二距离测量单元(B2)和第三距离测量单元(B3)连接，所述的取证单元监控并记录车辆运行检测的实时状态。

【技术特征摘要】
1.一种车辆轮廓及轴距自动测量系统，其特征在于：该系统包括三个距离测量单元、一轮廓测量控制单元(C)、一轴距测量控制单元(D)、一取证单元、一综合数据处理单元和一检测通道；所述的检测通道由近端拱门架和远端拱门架组成，两个拱门架平行且均垂直于水平面，所述的距离测量单元、轮廓测量控制单元、轴距测量控制单元、取证单元设置于检测通道上；三个距离测量单元分别为第一距离测量单元(B1)、第二距离测量单元(B2)和第三距离测量单元(B3)，所述的轮廓测量控制单元与第一距离测量单元(B1)连接，轴距测量控制单元与第一距离测量单元(B1)连接，第一距离测量单元与综合数据处理单元连接，综合数据处理单元还分别与第二距离测量单元(B2)和第三距离测量单元(B3)连接，所述的取证单元监控并记录车辆运行检测的实时状态；所述的第一距离测量单元(B1)安装在远端拱门架横梁中央，第二距离测量单元(B2)和第三距离测量单元(B3)以不同高度安装在近端拱门架的两个立柱上，每个距离测量单元均包括一个激光雷达和一个距离测量前端处理器，所述距离测量前端处理器的数据传输端与激光雷达连接，距离测量前端处理器发射端与综合数据处理单元连接，第一距离测量单元(B1)的距离测量前端处理器接收端分别与轮廓测量控制单元(C)和轴距测量控制单元(D)连接；轮廓测量控制单元(C)包括一组轮廓测量传感器和轮廓测量前端处理器，所述轮廓测量传感器包括第一发送端和第一接收端，轮廓测量传感器第一发送端位于近端拱门架横梁中央，轮廓测量传感器第一接收端位于轮廓测量传感器第一发送端在水平面上的投影位置，轮廓测量前端处理器数据传输端与轮廓测量传感器第一发送端连接，轮廓测量前端处理器发送端与第一距离测量单元(B1)的距离测量前端处理器接收端连接；轴距测量控制单元(D)包括一组轴距测量传感器和轴距测量前端处理器组成，所述轴距测量传感器包括第二发送端和第二接收端，轴距测量传感器第二发送端安装于近端拱门架立柱一侧，轴距测量传感器第二接收端安装于检测通道中间且靠近近端拱门架的位置，所述轴距测量传感器第二接收端和第一距离测量单元(B1)、轮廓测量传感器组成一个平面，该平面垂直于水平面；所述的轴距测量前端处理器数据传输端与轴距测量传感器第二发送端连接，轴距测量前端处理器发送端与第一距离测量单元的距离测量前端处理器接收端连接。2.一种采用权利要求1所述测量系统的车辆轮廓及轴距自动测量算法，其特征在于，测量算法包括以下步骤：步骤1，测量系统的相关参数，测量系统各单元和检测通道之间的距离参数，包括：第一距离测量单元(B1)中第一激光雷达与轮廓测量控制单元的轮廓测量传感器之间距离在水平面上的最短投影长度L1；第二距离测量单元(B2)距离地面的垂直距离L31；第三距离测量单元(B3)距离地面的垂直距离L32；近端拱门架的宽度L6和高度L7；步骤2，启动系统，获取测量通道没有车辆时的激光雷达测量信息，第二距离测量单元(B2)和第三距离测量单元(B3)在系统启动后开始进行扫描，获取测量通道没有车辆时的激光雷达测量信息；步骤3，扫描测量车辆并获取参数，将所获参数传输给综合数据处理单元，车辆进入检测通道，分别触发轮廓测量控制单元和轴距测量控制单元，轮廓测量控制单元向第一距离测量单元(B1)发送信号，轴距测量控制单元向第一距离测量单元(B1)发送信号，第一距离测量单元(B1)根据触发信号扫描车辆获得车辆的相关参数；车辆进入检测通道，第二距离测量单元(B2)和第三距离测量单元(B3)扫描车辆获得车辆的相关参数；三个距离测量单元将所获得的车辆参数实时传输给综合数据处理单元；步骤4，运算得到车辆的轮廓和轴距的数据，车辆驶出检测通道，三个距离测量单元获得的参数传输给综合数据处理单元完毕，综合数据处理单元根据步骤1和步骤3获得的相关参数计算得到车辆轮廓及轴距的数据；步骤3中扫描测量车辆包括车辆长度测量、车辆宽度测量、车辆高度测量和车辆轴距测量：车辆长度测量中被测车辆通过测量通道上的入口，车辆覆盖轮廓测量传感器，在车尾越过轮廓测量传感器时，给第一距离测量单元(B1)一个触发信号，此时第一距离测量单元(B1)中的第一激光雷达发射扫描线对车辆进行扫描，获得参数包括：车尾越过轮廓测量传感器时第一激光雷达与车辆头部之间扫描一帧所发射的一条扫描线的长度D1i和该条扫描线与地面的法向量的夹角θ1i，i的取值范围为车尾越过轮廓测量传感器时第一激光雷达扫描一帧所发射的扫描线的数量；车辆宽度测量中被测车辆进入检测通道的近端拱门架，两侧不同高度的第二距离测量单元(B2)和第三距离测量单元(B3)扫描到车辆信号，第二距离测量单元(B2)中的第二激光雷达和第三距离测量单元(B3)中的第三激光雷达发射扫描线对车辆进行扫描，在车尾越过检测通道的近端拱门架时，第二距离测量单元(B2)和第二距离测量单元(B3)完成对车辆的扫描，这一过程中获取参数包括：第二激光雷达与车辆之间扫描一帧所发射的一条扫描线的长度D2(j,k)和该条扫描线与地面的法向量的夹角θ2(j,k)，以及第三激光雷达与车辆之间扫描一帧所发射的一条扫描线的长度D3(m,n)和该条扫描线与地面的法向量的夹角θ3(m,n)，其中j的取值范围为第二激光雷达扫描一帧所发射的扫描线的数量，k的取值范围为第二激光雷达扫描的帧数，m的取值范围为第...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡云飞，唐振民，李纯圣，贾修一，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32