一种自由流收费的激光扫描车型识别系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自由流收费的激光扫描车型识别系统。本发明专利技术所述的系统包括激光扫描检测装置和与其连接的车型识别装置，其中所述的激光扫描检测装置包括激光发射与接收模块一、激光发射与接收模块二，分别与其连接的激光扫描模块一、激光扫描模块二，与激光扫描模块一、激光扫描模块二连接的数据处理和系统控制模块，所述的车型识别装置用于执行车型分类算法，并将车型数据上传至车道系统。采用本发明专利技术所述的系统，可以实现平均车速120公里/小时以下自由车流的所有通过车辆的车型自动识别。

【技术实现步骤摘要】
一种自由流收费的激光扫描车型识别系统
本专利技术属于智能交通信息采集设备及方法
，具体涉及一种自由流收费的激光扫描车型识别系统。
技术介绍
当前我国道路交通压力日益严重，全国重点城市都出现严重的拥堵现象，在这种情况下为了解决城市主干道拥堵收费问题，提高智能交通管理信息化水平，无收费岛的高速ETC(电子不停车收费系统)即多车道自由流(Mult1-lane Free Flow, MLFF)收费系统已经成为国内外研究和发展的热点。自由流与低速ETC相比减少了栏杆和收费岛，提高了收费效率和车辆通行速度，但需要在道路主干道的龙门架上安装多台路侧单元(RSU)、车辆定位、车型自动分类、图像抓拍和车牌识别等系统。其中车型自动分类技术可以自动获取车型信息，并将其与车载单元(OBU)上的车型识别信息进行匹配，根据匹配结果，执行相应的操作。通过该方法，能够避免OBU对应的车型信息和车辆不对应的情况，避免车辆逃费。相关的参考文献如“ETC多车道自由流实现方案”(叶红芸、张健，《中国交通信息化》[J]，2013年09期)及的“多车道自由流电子收费技术探讨”(高东峰、王春生、田林岩、马刚，《中国交通信息化》[J]，2011年01期)。 目前，车型的自动识别分类技术主要有两类，一类是有基于地磁感应原理的地磁感应识别技术，一类是基于视频流的视频图像的识别技术。相关的参考文献如“自由流收费技术研究”(邱亮亮、郭晓春，《中国交通信息化》[J]，2012年08期)，“基于多传感器的车辆外围轮廓检测和车型识别系统”(樊大帅，张军，王寒凝，金辉宇，第三十一届中国控制会议论文集D卷，2012)。 基于地磁感应原理的地磁感应线圈识别需要将感应线圈埋设在收费车道内，当车辆从环形感应线圈上方通过时，车体底盘的磁铁材料与环形线圈产生涡流效应，使得环形线圈电感量发生变化，对这种反映车辆特征的感应信号归类就可以实现车型分类。其缺点是:地磁感应识别将车辆底盘形状的三维信息转变为感应到的一维信息，加大了信号分析的难度和识别车型的难度，而且当车辆在线圈上方变速时严重影响识别的准确率。 基于视频流的视频图像的车型识别，对进入车辆检测区的车辆进行图像采集，首先对目标区域进行车辆分割和提取，然后选取车辆的特征，根据车型分类器对目标车辆进行分类。其缺点是:视频流在环境背景复杂的场景下车辆的分割和提取比较困难，导致识别的稳定性和准确性较差。同时在通过车辆速度较高的情况下，需要处理的数据量巨大，处理的难度和系统成本较高。相关文献参见:Hussain, K.F.“Automatic vehicleclassificat1n system using range sensor，，，Informat1n Technology:Codingand ComputingITCC 2005.1nternat1nal Conference on (Volume:2),2005 ； 及Stroffek, J.“Highway Toll Enforcement，，，Vehicular Technology Magazine, IEEE (Volume:5, Issue:4), Dec.2010。 专利号为CN201210202048.1、名称为“基于高速脉冲激光扫描的车型自动识别系统及方法”(公告日为2014年07月09日)的中国专利申请公开了一种基于高速脉冲激光扫描的车型自动识别系统及方法，该车型自动识别系统包括高频激光测距模块、车辆轮廓绘制模块和车型识别模块，高频激光测距模块和车辆轮廓绘制模块垂直设置于车道上方。该专利技术所公开的方法是通过高频激光测距模块进行实时脉冲激光测距并发送距离值至车辆轮廓绘制模块；车辆轮廓绘制模块实时绘制距离参数扫描图并将其发送至车型识别模块；车型识别模块根据距离参数扫描图上的车辆轮廓信息实现车型识别，从而有效克服了现有技术中的缺陷，提供了一种设置及维护简单，成本低廉，车型识别率较高，应用范围广泛的车型自动识别系统及方法。但是该技术方案存在以下问题: 1、该方案采用单点激光测距，无法准确获得车辆的长度数据，车辆长度需要根据车速和通过时间进行计算，当车速较快时测量精度会降低。 2、该方案无法检测车辆的宽度数据。即该方案的车型识别缺失车辆宽度数据，实际应用过程中可能造成系统误判。 专利号为CN201210384872.3、名称为“一种基于激光器的车型识别检测方法及系统”(公告日为2014年04月16日)的中国专利申请公开了一种基于激光器的车型识别检测方法及系统，包括以下步骤:SI，激光器测量并计算车辆的最高高度值；S2，所述激光器将所述车辆的最高高度值和所述激光器中设定的限高高度值做对比；S3，所述激光器测量并计算所述车辆的最长长度值和所述车辆的车框变化率，并分别将所述车辆的最长长度值及所述车辆的车框变化率和放射型标准数据做比对，并将比对结果发送到所述控制主机；S4，所述控制主机根据所述车辆的比对结果判断是否存储所述采集设备采集的所述车辆的图像。但是该技术方案存在以下问题: 1、在车辆高速(120km/s)通过时无法准确测量车辆的宽度和长度信息。 2、激光测量方向与路面不垂直，车流通过时存在测量盲区，不利于进行前车和后车的车辆分离。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种自由流收费的激光扫描车型识别系统。该系统能够实现平均车速120公里/小时以下自由车流的所有通过车辆的车型自动识别。 为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是:一种自由流收费的激光扫描车型识别系统，包括以下装置: 激光扫描检测装置和与其连接的车型识别装置，其中所述的激光扫描检测装置包括激光发射与接收模块一、激光发射与接收模块二，分别与其连接的激光扫描模块一、激光扫描模块二，与激光扫描模块一、激光扫描模块二连接的数据处理和系统控制模块，所述的车型识别装置用于执行车型分类算法，并将车型数据上传至车道系统。 进一步，所述的激光发射与接收模块一、激光发射与接收模块二包括脉冲激光发射电路、激光回波接收电路、激光准直光学部件、激光接收光学部件及半导体激光二极管。 进一步，所述的脉冲激光发射电路驱动半导体激光二极管产生5_20ns脉宽、峰值功率为20W-50W的905nm红外脉冲激光，激光经过准直光学部件以小于5mrad的发散角射出，遇到目标物后回波经过接收光学部件到达激光回波接收电路。 更进一步，所述的脉冲激光发射电路驱动半导体激光二极管产生1ns脉宽、峰值功率为30W的905nm红外脉冲激光。 进一步,所述的激光扫描模块一、激光扫描模块二是由电机控制器、直流无刷电机、单圈绝对值码盘组成，所述的电机控制器通过脉冲宽度调制信号控制直流无刷电机匀速旋转，带动激光反射镜旋转形成二维的扫描平面，扫描速度1200-3000转/分钟；单圈绝对值码盘得到的旋转角度信息用于控制激光的发射时刻，以实现特定角分辨率的均匀扫描，扫描范围为120-180度；所述角分辨率的优选范围为0.15-0.5度。 进一步，所述的数据处理和系统控制模块包括数据采集与处理单元和系统控制单元，其中所述的数据采集与处理单元包括采样量化模块和实时距离计算模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自由流收费的激光扫描车型识别系统，包括激光扫描检测装置(11)和与其连接的车型识别装置(12)，其中所述的激光扫描检测装置(11)包括激光发射与接收模块一(13)、激光发射与接收模块二(14)，分别与其连接的激光扫描模块一(15)、激光扫描模块二(16)，与激光扫描模块一(15)、激光扫描模块二(16)连接的数据处理和系统控制模块(17)，所述的车型识别装置(12)用于执行车型分类算法，并将车型数据上传至车道系统。

【技术特征摘要】
1.一种自由流收费的激光扫描车型识别系统，包括激光扫描检测装置(11)和与其连接的车型识别装置(12)，其中所述的激光扫描检测装置(11)包括激光发射与接收模块一(13)、激光发射与接收模块二(14)，分别与其连接的激光扫描模块一(15)、激光扫描模块二(16)，与激光扫描模块一(15)、激光扫描模块二(16)连接的数据处理和系统控制模块(17)，所述的车型识别装置(12)用于执行车型分类算法，并将车型数据上传至车道系统。2.如权利要求1所述的一种自由流收费的激光扫描车型识别系统，其特征在于:所述的激光发射与接收模块一(13)、激光发射与接收模块二(14)包括脉冲激光发射电路、激光回波接收电路、激光准直光学部件、激光接收光学部件及半导体激光二极管。3.如权利要求2所述的一种自由流收费的激光扫描车型识别系统，其特征在于:所述的脉冲激光发射电路驱动半导体激光二极管产生5-20ns脉宽、峰值功率20W-50W的905nm红外脉冲激光，激光经过准直光学部件以小于5mrad的发散角射出，遇到目标物后回波经过接收光学部件到达激光回波接收电路。4.如权利要求3所述的一种自由流收费的激光扫描车型识别系统，其特征在于:所述的脉冲激光发射电路驱动半导体激光二极管产生1ns脉宽、峰值功率为30W的905nm红外脉冲激光。5.如权利要求1所述的一种自由流收费的激光扫描车型识别系统，其特征在于:所述的激光扫描模块一(15)、激光扫描模块二(16)是由电机控制器、直流无刷电机、单圈绝对值码盘组成，所述的电机控制器通过脉冲宽度调制信号控制直流无刷电机匀速旋转，带动激光反射镜旋转形成二维的扫描平面，扫描速度1200-3000转/分钟；单圈绝对值码盘得到的旋转角度信息用于控制激光的发射时刻，以实现特定角分辨率的均匀扫描，扫描范围为120-180度；所述角分辨率为0.15-0.5度。6.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，
申请(专利权)人：北京握奇智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11