專利名稱：：用于估算人或物體的瞬時速度的估算裝置及方法
技術領域：
：本發明的ー個目的是提供一種能夠估算入或者物體的速度的測量或估算系統。具體而言，本發明的目的涉及ー種能夠估算人或物體的瞬時(instantan6e)速度的估算裝置。本發明的目的在很多領域都頗有益處，其在運動領域允許某個人(例如教練)用簡單的方法來測量運動員(例如賽跑者或者自行車騎手)的瞬時速度。當然，本發明在其他應用方面也有益處，例如在交通防護領域，用于測量在限速道路上行駛的機動車輛(例如汽車)的瞬時速度。其他多種應用同樣被認為屬于本發明的范圍。
背景技術：
：在體育界，成績的搜集和運動員的進步是基本因素；運動員們為了打破記錄而競賽，以及公眾們熱衷于所有記錄的超越，這些構成了持久的挑戰和誘惑。因此有必要讓運動員、或者更普遍而言讓運動者們對他們的成績有精確的了解。在現有技術中，已有ー些傳統的雷達系統能夠以一定的頻率發射無線電波或者電磁波，并特別是在有人從雷達前通過時能接收發射波的回波。具體而言，當某個人處于發射波的區域內，波的部分電磁能量被反射給雷達。雷達還被配置為接收這種反射的能量。既然這些無線電波以恒速(即光速)傳播，雷達被設置為能夠根據發射波和所接收的回波之間經過的時間來計算這個人的距離。為了計算人的速度，雷達利用了被稱為多普勒效應的現象:雷達測量發射的無線電波和作為回波接收的無線電波的頻率變化。如果某個人離得遠，則頻率較低，反之亦然，如果離得近，則頻率較高。雷達根據這種頻率的變化來計算此人的速度。然而，傳統的雷達所使用的無線電波或電磁波技術對于各種干擾很敏感。為了消除這種干擾問題，已有ー種用干“光檢測和測距(ranging)”的被稱為“激光雷達(LiDaR)”的新的測量系統。這種系統沒有使用之前所述的多普勒效應。應用于測量系統中的這種技術，利用紅外線激光并根據不同頻率來計算人的距離。具體而言，可以預見使用這種現有技術能在極短的時段內進行大量的距離計算。然后，根據給定時間內測到的距離變化來推算出人的速度。申請人:指出，目前這類技術越來越廣泛地應用于公共道路上的警用測量系統；特別是越來越多地用于激光雙目望遠鏡和自動雷達中。申請人:指出，上文提到的各類技術都太昂貴、相對復雜而不便實施。申請人:還指出，對于想在體育訓練中或者競賽中測量自己成績的個人而言，在現有技術中使用的這些系統都不太實用。申請人:因此發現此類測量系統的ー個明顯缺陷:申請人認為，現有技術尚不能提出一個能夠簡單且自動地估算入或物體的瞬時速度且價格又令人滿意的解決方案。
發明內容本發明的目的是提供一種針對上述問題的簡單而有效的解決方案，當然，成本和制造問題也反映在本發明的目的中。本發明解決的技術問題之ー是，提出ー種方案，實時估算當人或物體在測量或估算瞬時速度的裝置和/或系統前面通過時的瞬時速度。因此，準確地說，本發明涉及一種估算裝置，能夠用來估算入或物體(例如車輛)的瞬時速度。當然，應該了解，在本發明的范圍內，所有類型的人或物體的瞬時速度都可以被估算。根據本發明，該估算裝置包括檢測模塊，該檢測模塊包括第一感光傳感器和第二感光傳感器。兩個傳感器被配置為分別檢測第一和第二光線擾動(perturbation)，該光線擾動與環境光線相對于基準環境光線的變化有關。本發明所說的光線擾動，應被理解為環境光線相對于基準環境光線的變化。例如某個人通過感光傳感器時改變了環境光線，就會引起這樣的光線擾動。更為有利地，第一和第二感光傳感器以預設間距彼此隔開，這個間距會使瞬時速度的估算精度發生變化。根據本發明的優選實施例，該間距約在20厘米到80厘米之間。優選地，該間距大約等于40厘米。根據本發明，該估算裝置還包括測量模塊。該測量模塊包括測量器件，用于測量所檢測的第一和第二光線擾動之間的時間段。該估算裝置還包括估算模塊。該估算模塊包括估算器件，當人或物體從第一和第ニ感光傳感器前面連續通過而改變環境光線時，該估算器件被配置為基于上述間距和所測量的時間段來確定人或物體的瞬時速度。更為有利地，根據本發明的優選實施例，第一和第二感光傳感器是光電晶體管或光敏電阻類的電子傳感器。更為有利地，該檢測模塊包括校準器件，該校準器件被配置為確定基準環境光線，以校準第一和第二感光傳感器。更為有利地，該檢測模塊包括過濾器件，當第一或第二感光傳感器檢測到光線擾動時，該過濾器件用于確定該光線擾動是否是由于人或物體(例如車輛)在第一或第二感光傳感器前面通過而產生的。更為有利地，第一和第二感光傳感器的每ー個被配置為其中一部分測量環境光線，而另一部分對所測量的環境光線與基準環境光線進行比較。更為有利地，該過濾器件被設置為將所測得的環境光線和基準環境光線之間的比較結果與預設的差額進行比較。該有利特征能夠避免可忽略的光線擾動(例如天空中小云朵的經過或小鳥的飛過引起的光線擾動)對估算產生干擾。根據實施例，更為有利地，本發明的估算裝置包括顯示模塊，該顯示模塊包括顯示屏(優選是數字LCD式)，該顯示屏被配置為顯示所估算的瞬時速度。還可以顯示其他信息，例如之前的記錄或基準時間。為了這一目的，根據有利的實施例，本發明還包括電子存儲器件，該電子存儲器件能夠記錄并且儲存諸如所記錄的最佳速度等特定信息。更為有利地，該估算裝置還包括可收放的機械支撐架，該機械支撐架被配置為調整檢測模塊特別是第一及第ニ感光傳感器的傾角。由于可以根據跑步者的身高做上述傾角調整以瞄準期望的目標，因而根據本發明的估算裝置既能夠用于成人也能夠用于兒童。更為有利地，該估算裝置另外還包括握持器件，例如手持把手，這顯然是為了方便搬運。對應地，本發明的目的在于還提供一種估算方法。根據本發明的估算方法能夠利用如上所述的估算裝置來估算入或物體(例如車輛)的瞬時速度。根據本發明，該估算方法包括:-第一檢測步驟和第二檢測步驟，分別用于檢測第一和第二光線擾動；-測量步驟，對第一和第二光線擾動之間的時間段進行測量，以及-估算步驟，當人或物體(例如車輛)在所述第一和第二感光傳感器前面連續通過而使環境光線發生改變時，該估算步驟基于上述間距和測量步驟中所測量的時間段來確定其瞬時速度。更為有利地，該估算方法包括校準步驟，在所述第一和第二檢測步驟之前，該校準步驟確定基準環境光線，以校準所述第一和第二感光傳感器。更為有利地，該估算方法包括過濾步驟，當所述第一或第二感光傳感器檢測到光線擾動時，該過濾步驟確定該光線擾動是否是由于人或物體(例如車輛)在第一或第二感光傳感器前面通過而引起的。更為有利地，所述第一和第二檢測步驟的每ー個包括其中一部分測量環境光線，而另一部分將所測量的環境光線與基準環境光線進行比較。更為有利地，根據本發明，該過濾步驟對所測量的環境光線和基準環境光線之間的比較結果與預設的差額進行比較。因此，本發明的目的在于，通過其不同的功能、有利的技術特征和感光傳感器的特殊設計，提供一種簡單且自動地估算入和物體在通過上述測量器件時的瞬時速度的方法。下面的圖1A-圖1B到圖5示出非限定性實施例，通過參考附圖，上文描述的本發明的其他技術特征和優點將顯而易見，其中:圖1A和圖1B為示出本發明的估算裝置的優選實施例的示意圖；圖2為示出本發明的估算方法的流程圖的示意圖；圖3A和圖3B為示出該測量器件、以及與其關聯的握持器件和可收放的(escamotable)機械支撐架的不意圖；圖4為示出本發明的具有與其關聯的顯示模塊的估算裝置的改型實施例的前視圖；圖5為本發明的估算裝置的立體示意圖。具體實施例方式以下將參考圖1A-圖1B到圖5對本發明的估算裝置及其估算方法的優選實施例(exemple)進行描述。本發明的ー個目的是使得估算裝置被設計為使用簡單、符合人體工程學并且經濟頭惠。因此，如圖1A所示，本發明通過估算裝置100來實現估算入I或者物體0(例如車輛)的瞬時速度V的目的。應該了解，本發明可以有很多不同的有益應用，例如在運動領域測量跑步者的成績，以及在交通安全領域測量汽車的瞬時速度。根據本發明的描述，其具體指的是對某個人I的瞬時速度V進行測量，這顯然是非限定性的。在下面的描述之前，值得注意的是，根據本發明的估算裝置100必須設置在供運動員奔跑的跑道附近。優選地，該裝置100必須大致上垂直于跑道的軸向而設置，或者更準確地說，大致上垂直于跑步者的行進路徑的軸向而設置。關于結構和功能，在本實施例中，如圖1B和圖2所示，根據本發明的估算裝置100包括檢測模塊10，該檢測模塊10包括第一感光傳感器Ml以及第二感光傳感器M2(這些傳感器可以是光電晶體管或光敏電阻類傳感器)，各自被配置為分別在第一步驟SI和第二步驟S2中檢測第一光線擾動Pl和第二光線擾動P2。如前所述，光線擾動Pl和P2與環境光線LUXl和LUX2相對于基準環境光線LUX_REF的變化有夫。在此處所述的實施例中，檢測模塊10包括校準器件MO，被配置為在校準步驟SO中確定基準環境光線LUX_REF，以校準第一感光傳感器Ml和第二感光傳感器M2。可以理解的是，檢測模塊10還包括電子存儲器件，用于儲存包含諸如基準環境光線LUX_REF等信息的數字數據，在此不對這些存儲裝置進行描述。在此處所述的實施例中，如圖1B所示，所述第一感光傳感器Ml和第二感光傳感器M2的姆ー個被配置為其中一部分測量環境光線LUXl和LUX2,而另一部分將所測得的環境光線與基準環境光線LUX_REF進行比較。所述比較利用差值法或比率法進行計算，或者采用任何其他能夠比較上述兩個數值的數學比較方法。在此處所述的實施例中，上述第一感光傳感器Ml和第二感光傳感器M2以預設間距彼此隔開。在此處所述的實施例中，該間距d大約在20厘米到80厘米之間，優選大約等于40厘米。可能地，可以設置用于改變該間距d的調節器件，該調節器件既沒有被描述，也沒有在附圖中示出。能夠通過改變該距離來提高最后獲得的估算精確度。可能會有一些干擾因素不合時宜地觸發估算裝置100或停留在估算裝置100的前面，這些干擾因素例如是天空中光線的變化或飛過的小鳥，或任何其他能夠干擾環境光線的事件或者物體。為了避免此類問題，在此處所述的實施例中，檢測模塊10包括過濾器件M3，當所述第一感光傳感器Ml或第二感光傳感器M2檢測到光線擾動Pl或P2吋，該過濾器件M3被配置為在過濾步驟S3中確定該光線擾動是否是由于人I或者物體0在第一感光傳感器Ml或第二感光傳感器M2前面通過時引起的。在此處所述的實施例中，過濾器件M3被配置為將所測量的環境光線LUXl或LUX2和基準環境光線LUX_REF的比較結果與ー個預設差額MARGIN進行比較。應該了解，上面提到的存儲器件同樣也可以用于儲存這個差額MARGIN。在優選實施例中，過濾器件M3包括光閘式反射盤(disqueobturateurdereflets)，其能夠驗證第一感光傳感器Ml或第二感光傳感器M2檢測到的光線擾動Pl或P2是否是由于人I或物體0的通過而引起的光線擾動。在此處所述的實施例中，根據本發明的估算裝置100包括測量模塊20，該測量模塊20包括測量器件CHR0N0，該測量器件用于在測量步驟S4中測量在所檢測的光線擾動Pl和P2之間經過的時間段At。在此處所述的實施例中，根據本發明的估算裝置100還包括估算模塊30，該估算模塊30包括估算器件M4，該估算器件M4被配置為在估算步驟S5中基于間距d和所測量的時間段At來估算人I或物體0的瞬時速度V_EST。因此，當人I或物體0在第一感光傳感器Ml和第二感光傳感器M2前面連續通過而改變了環境的光線時，基于傳感器Ml和M2檢測到的兩個連續的光線擾動Pl和P2之間的時間段At，就可以根據間距d來確定人I或物體0的瞬時速度V_EST。可以有多種變型來確定瞬時速度V_EST，包括:a)第一種變型是根據間距d和間隔時間段At實現對速度V_EST的實時計算，或者b)第二種變型是從數字數據表格中查找出速度V_EST，該預設表格中包含多個At值和對應于每個At值的速度值，這里的間距d是預先設定的且對應于表中的每一列數據。在此處所述的實施例中，如圖4和圖1B所示，根據本發明的估算裝置100包括顯示模塊40，其包括顯示屏SCREEN，該顯示屏例如優選是數字式LCD顯示屏，該顯示屏被配置為顯示所估算的瞬時速度V_EST:在圖4所示的實例中，所估算的速度為12公里/小吋。如前文所述，該顯示屏SCREEN也被配置為顯示所記錄的最快速度:在圖4所示的實例中，最快速度為25公里/小吋。顯然，這意味著估算裝置100還包括用于記錄最快速度或前十個最快速度的電子存儲器件。在此處所述的實施例中，如圖3A-圖3B和圖5所示，根據本發明的估算裝置100包括可收放的機械支撐架50，其被配置為能夠調節檢測模塊10的傾斜角度a，特別是第一感光傳感器Ml和第二感光傳感器M2的傾斜角度。在圖5所示的實施例中，該機械支撐架50包括長度可調節的支撐臂。在此處所述的實施例中，根據本發明的估算裝置100包括握持器件60，例如ー個方便搬運的手持把手60。在圖5所示的實施例中，傳感器Ml和M2被安裝到兩個臂上，這兩個臂可以自行折疊，形成手持把手60。得益于這些不同的技術特征，包括通過對感光傳感器的應用，本發明的估算裝置可以讓人可靠地獲得其自身的瞬時速度的估算，特別是為了提高訓練成績。值得注意的是，此處僅對本發明的具體實施例進行了描述，這些描述對本發明的目的不具有任何限制性，相反，這些描述g在消除本發明的權利要求中可能存在的不確定性和對權利要求的錯誤解釋。權利要求1.一種用于估算入(I)或車輛的瞬時速度(V)的估算裝置(100)，所述估算裝置(100)包括:a)檢測模塊(10)，包括第一感光傳感器(Ml)以及第二感光傳感器(M2)，所述第一感光傳感器(Ml)以及第二感光傳感器(M2)的每ー個被配置為分別檢測關于環境光線(LUX1，LUX2)相對于基準環境光線(LUX_REF)的變化的第一光線擾動(Pl)和第二光線擾動(P2)，所述第一感光傳感器(Ml)和第二感光傳感器(M2)以預設間距彼此隔開(d)；b)測量模塊(20)，包括測量器件(CHRONO)，該測量器件(CHRONO)被配置為測量在所檢測的該第一光線擾動(Pl)和該第二光線擾動(P2)之間經過的時間段(At)，以及c)估算模塊(30)，包括估算器件(M4)，當人(I)或車輛在所述第一感光傳感器(Ml)和第二感光傳感器(M2)前面連續通過而改變了環境光線(LUX1，LUX2)吋，該估算器件(M4)被配置為基于所述間距(d)和所測得的時間段(At)來確定人(I)或車輛的瞬時速度(V_EST)o2.按權利要求1所述的估算裝置(100)，其特征在于所述第一感光傳感器(Ml)與第二感光傳感器(M2)之間的間距(d)約在20厘米到80厘米之間，優選為約40厘米。3.按權利要求1或2所述的估算裝置(100)，其特征在于所述第一感光傳感器(Ml)和/或第二感光傳感器(M2)為光電晶體管或光敏電阻類電子傳感器。4.按權利要求1到3中任一項所述的估算裝置(100)，其特征在于所述檢測模塊(10)包括校準器件(MO)，該校準器件(MO)被配置為確定基準環境光(LUX_REF)，以校準所述第一感光傳感器(Ml)和第二感光傳感器(M2)。5.按權利要求1到4中任一項所述的估算裝置(100)，其特征在于所述檢測模塊(10)包括過濾器件(M3)，該過濾器件(M3)被配置為當所述第一感光傳感器(Ml)或第二感光傳感器(M2)檢測到光線擾動(Pl，P2)時，確定所述光線擾動(Pl，P2)是否是由于人(I)或者車輛在所述第一感光傳感器(Ml)或第二感光傳感器(M2)前面經過引起的。6.按權利要求5所述的估算裝置(100)，其特征在于所述過濾器件(6)包括光閘式反射盤。7.上述任一項權利要求所述的估算裝置(100)，其特征在于所述第一感光傳感器(Ml)和第二感光傳感器(M2)被配置為其中一部分測量環境光線(LUX1，LUX2)，而另一部分對所測得的環境光線(LUX1，LUX2)與基準環境光線(LUX_REF)進行比較。8.引用權利要求5或6的權利要求7所述的估算裝置(100)，其特征在于該過濾器件(M3)被配置為將所測得的環境光線(LUX1，LUX2)和基準環境光線(LUX_REF)之間的比較結果與預設差額(MARGIN)進行比較。9.按權利要求1到8中任一項所述的估算裝置(100)，其特征在于包括顯示模塊(40)，該顯示模塊(40)包括顯示屏(SCREEN)，該顯示屏(SCREEN)例如優選為數字式IXD顯示屏，被配置為顯示所估算的瞬時速度(V_EST)。10.按權利要求1到9中任一項所述的估算裝置(100)，其特征在于包括可收放的機械支撐架(50)，該機械支撐架(50)被配置為調整該檢測模塊(10)的傾角，特別是第一感光傳感器(Ml)和第二感光傳感器(M2)的傾角。11.按權利要求1到10中任一項所述的估算裝置(100)，其特征在于包括握持器件(60)，該握持器件(60)例如為手持把手(60)。12.按權利要求1到11中任一項所述的估算裝置(100)，其特征在于包括電子存儲器件，該電子存儲器件被配置為存儲至少ー個所估算的速度。13.一種利用估算裝置(100)估算入(I)或車輛的瞬時速度(V)的估算方法，所述估算裝置(100)包括檢測模塊(10)，該檢測模塊(10)具有以預設間距(d)彼此隔開的第一感光傳感器(Ml)和第二感光傳感器(M2)，所述第一感光傳感器(Ml)和第二感光傳感器(M2)的每ー個被配置為分別檢測關于環境光線(LUX1，LUX2)相對于基準環境光線(LUX_REF)變化的第一光線擾動(Pl)和第二光線擾動(P2)；所述估算方法包括:-第一檢測步驟(SI)和第二檢測步驟(S2)，分別檢測所述第一光線擾動(Pl)和所述第ニ光線擾動(P2)，一測量步驟(S4)，測量所述第一光線擾動(Pl)與所述第二光線擾動(P2)之間經過的時間段(At)，以及一估算步驟(S5)，當人(I)或車輛在所述第一感光傳感器(Ml)和所述第二感光傳感器(M2)前面連續通過而使所述環境光線(LUX1，LUX2)產生變化時，基于所述間距(d)和所述測量步驟(S4)中所測的所述時間段(At)來確定人(I)或車輛的瞬時速度(V_EST)。14.按權利要求13所述的估算方法，其特征在于包括校準步驟(S0)，在所述第一檢測步驟(SI)和所述第二檢測步驟(S2)之前，所述校準步驟(SO)確定基準環境光線(LUX_REF),以校準所述第一感光傳感器(Ml)和第二感光傳感器(M2)。15.按權利要求13或14所述的估算方法，其特征在于包括過濾步驟(S3)，當所述第一感光傳感器(Ml)或所述第二感光傳感器(M2)檢測到光線擾動(Pl，P2)時，所述過濾步驟(S3)確定所述光線擾動(Pl，P2)是否是由于人(I)或車輛在所述第一感光傳感器(Ml)或所述第二感光傳感器(M2)前面經過而引起的。16.按權利要求13到15中任一項所述的估算方法，其特征在于所述第一檢測步驟(SI)和所述第二檢測步驟(S2)的每ー個包括其中一部分測量所述環境光線(LUX1，LUX2)，而另一部分將所測的所述環境光線(LUX1，LUX2)與所述基準環境光線(LUX_REF)進行比較。17.引用權利要求15的權利要求16所述的估算方法，其特征在于所述過濾步驟(S3)將所測的所述環境光線(LUX1，LUX2)和所述基準環境光線(LUX_REF)之間的比較結果與預設差額(MARGIN)進行比較。18.按權利要求13到17中的任一項所述的估算方法，其特征在于包括存儲步驟，存儲至少ー個所估算的速度。全文摘要本發明的目的在于提供一種用于估算人(I)的瞬時速度(V)的估算裝置(100)，包括a)檢測模塊(10)，該檢測模塊(10)包括第一感光傳感器(M1)和第二感光傳感器(M2)，分別用于檢測關于環境光線(LUX1，LUX2)相對于基準環境光線(LUX_REF)變化的第一光線擾動(P1)和第二光線擾動(P2)；b)測量模塊(20)，包括測量器件(CHRONO)，該測量器件(CHRONO)，被配置為測量所檢測的第一光線擾動(P1)和第二光線擾動(P2)之間經過的時間段(Δt)；以及c)估算模塊(30)，包括估算器件(M4)，當人(I)在所述第一感光傳感器(M1)和第二感光傳感器(M2)前面連續通過而改變了環境光線(LUX1，LUX2)時，所述估算器件(M4)基于兩個傳感器(M1，M2)之間的間距(d)和所測量的時間段(Δt)來確定人(I)的瞬時速度(V_EST)。文檔編號G01P3/68GK103091507SQ201210292778公開日2013年5月8日申請日期2012年8月16日優先權日2011年8月16日發明者馬蒂亞斯·德泰,皮埃爾·文森特,大衛·塞爾捷申請人:戴卡特隆有限公司