專利名稱：車輛的移動監測設備和方法
技術領域：
本發明涉及監測車輛的移動監測設備。本發明還涉及所述監測的方法。
背景技術：
在車輛監測的情況下，常常使測速值與車輛的記錄圖像結合，以致能夠清楚地識別車輛監視，以便執行交通違章的處罰。如果從移動運動監測平臺進行這樣的監測操作，那么這目前需要測速值相對于記錄圖像，和記錄圖像相對于測速值的復雜人工匹配，因為通常的測速傳感器和圖像記錄照相機的檢測范圍決不會精確重疊。由此并且考慮到車流中的不斷變化的相對速度，在不同的記錄圖像和測速值之間會產生不定性，這使絕對匹配變得不可能。
發明內容
本發明的目的是提供移動監測設備和方法，所述設備和方法基本上使得能夠在即具有運動監測平臺和待監測的運動車輛兩者的車流中，自動地監測車輛。在本發明的第一方面，利用移動監測設備實現該目的，所述移動監測設備具有測量通過第一檢測范圍的車輛的速度的傳感器，所述傳感器向車輛通過的測速值提供時間戳；至少間接測量通過第二檢測范圍的車輛的幾何尺寸，優選測量所述車輛的長度的傳感器，所述傳感器向車輛通過的幾何尺寸測量值提供時間戳；記錄通過第三檢測范圍的車輛的圖像的照相機，所述照相機向每個車輛通過的圖像提供時間戳；和與所述照相機和所述傳感器連接的評估設備，所述評估設備被配置成根據測速值、其時間戳和第一檢測范圍，以及還根據幾何尺寸測量值、其時間戳和第二檢測范圍，計算在第三檢測范圍中預期車輛通過的地點和時間，以便由此根據圖像的時間戳和第三檢測范圍，確定匹配圖像。在本發明的第二方面，利用監測車輛的方法實現所述目的，所述方法包括按照任何期望序列的下述步驟測量通過第一檢測范圍的車輛的速度，并向所述測速值提供時間戳；至少間接測量通過第二檢測范圍的車輛的幾何尺寸，優選是車輛的長度，并向所述幾何尺寸測量值提供時間戳；記錄通過第三檢測范圍的車輛的圖像，并向每個圖像提供時間戳；另外還包括后續步驟根據測速值、其時間戳和第一檢測范圍，以及還根據幾何尺寸測量值、其時間戳和第二檢測范圍，計算在第三檢測范圍中預期車輛通過的地點和時間，和由此根據圖像的時間戳和第三檢測范圍，確定匹配圖像。本發明考慮到移動監測設備的各個傳感器和照相機具有的不同檢測范圍，并計算在檢測范圍內的被監測車輛的運動的預期值，以致能夠使在一個檢測范圍中記錄的車輛圖像與源于與所述一個檢測范圍不同的檢測范圍的測速值自動關聯。這里使用的術語“檢測范圍”覆蓋從移動監測設備的當前位置，借助傳感器或照相機能夠覆蓋的每段周圍區域，不論所述每段周圍區域是區域等的圓錐形區段、金字塔形區段、柱形區段、線形區段還是平面區段等。也可以后處理的形式進行計算，S卩，也可在進行和保存了所有各個測量之后分派檢測范圍或時間戳。原則上也可設想，借助所述方法使其傳感器數據與相應的通過車輛匹配的其它傳感器的使用廢氣傳感器、音量傳感器、輪胎或剎車檢查用溫度傳感器、輪胎檢查用視頻傳感器、危險品運輸裝載標記、徽章、張貼物等等。 這里提及的所有圖像也可以都是視頻序列的組成部分。本發明的用于監測裝備DSRC OBU(專用短程通信車載單元)，比如用作DSRC道路收費系統的一部分的那些DSRC 0BU,的車輛的特別優選的實施例例如以與通過第四檢測范圍的車輛的DSRC OBU進行DSRC通信的DSRC收發器為區別特征，所述DSRC收發器向每個車輛通過的DSRC通信提供時間戳，其中評估設備另外被配置成根據DSRC通信的時間戳和第四檢測范圍，判定相對于所確定圖像的匹配DSRC通信。按照本發明的方法的對應優選實施例以下述附加步驟為區別特征與通過第四檢測范圍的車輛的DSRC OBU進行DSRC通信，并向每個DSRC通信提供時間戳；和根據DSRC通信的時間戳和第四檢測范圍，判定相對于所確定圖像的匹配DSRC通信。在DSRC道路收費系統中，DSRC OBU用于與路旁的無線電信號臺(beacon)(路旁設備，RSE)進行DSRC通信。DSRC通信最終結果為道路收費系統中的通行費交易。移動監測平臺也用于監測具有DSRC OBU的車輛，這些移動監測平臺詢問車流中的車輛的DSRC0BU， 以從DSRC OBU檢索用于監測在道路收費系統中發生的通行費交易的數據，或者只是檢查車輛中的可工作DSRC OBU的存在。這種監測造成移動監測設備的DSRC收發器和在其無線電通信所必需的重疊范圍中的被監測車輛的DSRC OBU的收發范圍形成與移動監測設備的其它傳感器和照相機的檢測范圍可大不相同的檢測范圍的附加問題。這現在導致一方面的 DSRC無線電通信和另一方面的為執法目的而記錄的圖像之間的匹配問題。本發明通過計算與之已進行DSRC通信的車輛何時何地在照相機的檢測范圍中的時間和地點的預期值，以便能夠實現圖像和DSRC通信的明確匹配，而解決這個問題。應當理解，在本實施例中，測速值的確定可能只是匹配DSRC通信和圖像的過程中的中間結果，即，不代表監測設備或監測方法本身的輸出信號或結果，而只用于計算所述預期值，從而匹配DSRC通信和圖像。事實上，可以用本領域中已知的任意方式測量車輛的速度。按照本發明的預定用于DSRC系統的第一優選實施例，利用移動監測設備本身的DSRC收發器，即，優選借助DSRC 通信的多普勒測量(即，在無線電通信中發生的基于相對速度的多普勒效應的評估)測量速度。因而，在該實施例中，第一和第四檢測范圍相同，因為測速傳感器由DSRC收發器本身形成。作為該實施例的結果，不必安裝獨立的測速傳感器。在還適合于未裝備DSRC OBU的車輛的備選的優選實施例中，利用移動監測設備的激光掃描器測量速度，或者通過評估照相機的兩個連續圖像測量速度。
優選還可利用這樣的激光掃描器檢測通過車輛的幾何尺寸，例如，軸數、長度或高度。例如，激光掃描器能夠在垂直于或者與行進方向成一定角度的平面中，把掃描光束發射到車輛上。由按照這種方式檢測的軸數或車輛高度，例如能夠根據軸數或車輛高度和一般與之相關的車輛幾何尺寸的表格，確定車輛的相關幾何尺寸，例如長度。作為替代，幾何尺寸測量傳感器可由DSRC收發器構成，作為DSRC通信的一部分，DSRC收發器從DSRC OBU接收車輛數據，根據所述數據，DSRC收發器計算車輛的幾何尺寸，優選是長度，在這種情況下， 第二和第四檢測范圍相同。此外，幾何尺寸傳感器的數據還可用于另外的似真性檢查，比如車輛體積、車輛類別等的確定，對照車輛體積、車輛類別等，可關于匹配的似真性，復查記錄圖像、測速值和/或DSRC通信。
參考附圖，根據優選的例證實施例的下述說明，將明白本發明的其它特征和優
點
圖1-3表示安裝在監測車輛上的，用于在三個不同的使用位置監測車流中的車輛的移動監測設備，圖1-3同時圖解說明本發明的方法的三個階段。
具體實施例方式參見圖1-3，圖中分別表示了沿著行進方向3，以速度V1在道路2的車道上運動的監測車輛1。監測車輛1用于監測道路2上的車流中的其它車輛4，在這里所示的例子中， 所述其它車輛4沿著相反的行進方向5，以速度V2在道路2的反向車道上運動，并在迎面而來的車流中駛過監測車輛1。不過，應當理解，監測車輛1當然也可監測沿著相同方向行駛的車輛4，或者車輛1和/或4可以在走走停停的車流中暫時處于停頓狀態。監測車輛1和被監測車輛4的不同行進方向3和5以及速度Vl、V2產生使監測車輛1和車輛4之間的嚴格幾何匹配變得不可能的時變條件。為了監測車輛4，監測車輛1攜帶有移動監測設備6，移動監測設備6包含下述組件，其中的一些組件也可重合第一傳感器7，用于當車輛4位于傳感器7的檢測范圍8中，或者正在從中通過時， 測量車輛4相對于監測車輛1的相對速度、=V2-V1 ；第二傳感器9，當車輛4位于傳感器9的檢測范圍10中時，第二傳感器9至少間接測量車輛4的幾何尺寸，這里為長度L ；至少一個照相機11，用于當車輛4位于照相機11的檢測范圍12中，或者正在從中通過時，記錄車輛4的圖像B ；(可選的)DSRC收發器13，當車輛4位于DSRC收發器13的檢測范圍16中，或者正在從中通過時，DSRC收發器13能夠與車輛4的(可選的)DSRC OBU 15進行無線電通信 14；檢測范圍16是DSRC收發器13的收發器范圍和DSRC OBU 15的收發器范圍的交集；和與上述組件相連的評估設備17。在工作期間，傳感器7測量經過的車輛4的(相對)速度、，并向每個測速值、提供檢測該測速值\的時間的相應時間戳TS115在知道車輛1的固有速度V1的情況下，能夠根據相對速度\推斷車輛4的固有速度V2。按照相同的方式，傳感器9測量經過的車輛4的至少一個幾何尺寸，這里為長度L， 并向每個幾何尺寸測量值L提供檢測該測量值L的時間的時間戳TS2。照相機11拍攝經過其檢測范圍12的車輛4，并向每個記錄圖像11提供檢測所述圖像的時間的時間戳TS3。可選的是，DSRC收發器13與經過的車輛4的DSRC OBU 15進行DSRC通信14，并且保存具有進行該DSRC通信14時的時間戳T、的每個進行的DSRC通信14。評估設備17通過考慮到其相應的時間戳TS1-I^4，和檢測范圍8、10、12、16，鏈接從傳感器5、9、照相機11和可選的DSRC收發器13接收的測速值、幾何尺寸測量值、照相機圖像和DSRC通信，以致它們能夠相互匹配。由于相對于監測設備6的坐標系，已知相應的檢測范圍8、10、12和16，例如，用立體角、平面、扇區等限定，因此根據在相應時間15ρ152、 153、154發生的速度測量值、幾何尺寸測量值、照相機圖像和/或DSRC通信，能夠計算在照相機11的檢測范圍12中發生可歸因于車輛4的車輛通過的地點和時間的預期值，以致能夠與此比較在檢測范圍12中，用照相機11記錄的具有其時間戳化3的圖像B。從而，即使當速度傳感器7和照相機11的檢測范圍8、12不重疊時，也能夠確定相對于每個測速值\ 的相應匹配圖像B，反之亦然。還隨其評估車輛幾何尺寸，尤其是軸數A和/或車輛長度L， 以排除不定性，例如，根據與傳感器9測量的長度L對比的在圖像中檢測的車輛4的長度， 驗證記錄在圖像B中的車輛4，或者區分由于車流密集而記錄在完全相同的圖像B中的幾個車輛4。在一個實施例中，按照這種方式確定的車輛4的測速值Yt或V2也可只用作匹配 DSRC通信14和記錄圖像B的過程中的中間結果。從而，在知道DSRC收發器13的檢測范圍16的情況下，也能夠使傳感器7、9的上述速度和幾何尺寸測量值、檢測范圍8、10和時間戳TSfTS4、以及車輛4的DSRC通信與車輛4的相應圖像B匹配。為此，例如與相應時間戳 TS1-TS4和檢測范圍8、10、11、12、16關聯地評估車輛4的測量的或計算的速度向量V2和監測車輛1的已知速度向量V1,以便估計或外推與其發生DSRC通信14的車輛4應出現在照相機11的檢測范圍12中的地點和時間，從而匹配照相機11的圖像B，其中記錄在圖像B中的車輛4的時間戳和位置與這些檢測值匹配。本領域中已知的任何傳感器都可用于測速傳感器7和幾何尺寸測量傳感器9。在第一實施例中，激光掃描器被用于幾何尺寸測量傳感器9，該傳感器9例如在與行進方向垂直或者成一定角度的平面中發射掃描光束，即其檢測范圍10是平面，并借助監測車輛1和 /或車輛4的運動掃描車輛4，以便生成車輛4的3D圖像。由于車速V2的緣故，在車輛4的這種3D圖像中，經常失真地表現車輛長度L。在這種情況下，可以由此間接確定車輛長度L 從而例如，根據正確檢測的車輛高度(或者車輛體積)，可以得出關于車輛的具體類別的結論，比如小汽車、卡車、帶有拖車的卡車等等， 對于所述具體類別，能夠確定具體的典型車輛長度L。為此，傳感器9可包含例如典型車輛高度和相關的典型車輛長度的表格，從而能夠根據測量的車輛高度，確定車輛4的適當長度L(只要近似就行)。作為替代，傳感器9可以是例如在一次操作中，類似照相地很快提供匹配車輛4的 3D圖像的3D激光掃描器，根據所述3D圖像，能夠直接確定幾何尺寸，比如車輛長度L。
另一種替代方案可以是例如，傳感器9例如利用車輛4的轉輪的激光掃描或者 LIDAR或雷達多普勒測量確定車輛4的軸數A。然后，傳感器9可再次包含特定軸數A典型的車輛長度L或尺寸的表格，從而例如確定諸如車輛4的長度L之類的相關幾何尺寸(只要近似就行)。測速傳感器7也可用激光掃描器，例如以LIDAR測速槍的方式構成。作為替代，也可用2D或3D激光掃描器測量車輛4的速度，例如，借助很快的連續兩次測量和所述兩次測量之間車輛4的局部位移的確定。于是，同一個激光掃描器可視情況用于測速傳感器7和用于幾何尺寸測量傳感器9兩者。在替代實施例中，也可借助于可選的DSRC收發器13測量速度。為此，可以對于 DSRC通信14進行多普勒測量，例如以確定相對速度ν,。作為替代，可利用在車輛通信的過程中具有紅外發射的收發器13測量速度。還可以設想，DSRC OBU 15測量它自己的速度，并且作為DSRC通信14的一部分， 把所述速度發給DSRC收發器13，按照這里的定義，還包含DSRC收發器13構成測速傳感器的情況。如果用DSRC收發器13測量速度，應當理解，第一和第四檢測范圍8和16重合。此外，如果作為DSRC無線電通信14的一部分，DSRC收發器13從DSRC OBU 15接收車輛數據，根據所述車輛數據，它能夠計算車輛4的幾何尺寸，例如長度L的話，DSRC收發器13也可構成幾何尺寸測量傳感器9。例如，DSRC OBU 15傳送關于車輛4的車輛類別或軸數的信息，根據該信息(同樣借助典型車輛類別或軸數的典型車輛幾何尺寸的表格)能夠計算相關的車輛幾何尺寸。如果幾何尺寸測量傳感器9和DSRC收發器13重合，應當理解，檢測范圍10，16當然也相應地重合。作為替代，也可為除DSRC之外的短程發射技術，例如紅外或者任何期望的微波技術，配置收發器13。從而，本發明并不局限于說明的實施例，相反，本發明覆蓋落在附帶權利要求的框架內的所有變形和修改。
權利要求
1.用于監測車輛的移動監測設備(6)，具有測量通過第一檢測范圍(8)的車輛(4)的速度的傳感器(7)，所述傳感器(7)向車輛通過的測速值(vr)提供時間戳(TS1)；至少間接測量通過第二檢測范圍(10)的車輛的幾何尺寸，優選測量所述車輛 (4)的長度的傳感器(9)，所述傳感器(9)向車輛通過的幾何尺寸測量值(L)提供時間戳 (TS2)；記錄通過第三檢測范圍(12)的車輛(4)的圖像⑶的照相機(11)，所述照相機(11) 向每個車輛通過的圖像⑶提供時間戳(1 )；和與所述照相機(11)和所述傳感器(7，9)連接的評估設備(17)，所述評估設備被配置成根據測速值(\)、其時間戳(TS1)和第一檢測范圍(8)，以及還根據幾何尺寸測量值 (L)、其時間戳(TS2)和第二檢測范圍(10)，計算在第三檢測范圍(1 中預期車輛通過的地點和時間，以便由此根據圖像⑶的時間戳(I^3)和第三檢測范圍(12)，確定匹配圖像⑶。
2.按照權利要求1所述的移動監測設備，所述移動監測設備監測裝備有DSRCOBU的車輛，另外具有與通過第四檢測范圍(16)的車輛(4)的DSRC OBU(15)進行DSRC通信(14)的DSRC 收發器(13)，所述DSRC收發器(13)向每個車輛通過的DSRC通信(14)提供時間戳(TS4)；其中評估設備(17)另外被配置成根據DSRC通信(14)的時間戳(TS4)和第四檢測范圍(16)，確定相對于所確定圖像⑶的匹配DSRC通信(14)。
3.按照權利要求2所述的移動監測設備，其特征在于第一和第四檢測范圍(8，16)相同，并且測速傳感器(7)由DSRC收發器(13)構成。
4.按照權利要求1或2所述的移動監測設備，其特征在于測速傳感器(7)由激光掃描器構成。
5.按照權利要求2-4之一所述的移動監測設備，其特征在于第二和第四檢測范圍(10， 16)相同，并且幾何尺寸測量傳感器(9)由DSRC收發器(13)構成，作為DSRC通信(14)的一部分，DSRC收發器(1 從DSRC OBU (15)接收車輛數據，根據所述數據，DSRC收發器(13) 計算車輛的幾何尺寸，優選是長度(L)。
6.按照權利要求1-4之一所述的移動監測設備，其特征在于幾何尺寸測量傳感器(9) 由激光掃描器形成。
7.按照權利要求6所述的移動監測設備，其特征在于激光掃描器(9)檢測車輛高度或軸數，由所述車輛高度或軸數，根據車輛高度或軸數和相關車輛幾何尺寸的表格，其確定車輛的相關幾何尺寸，優選是長度(L)。
8.監測車輛的方法，所述方法包括按照任何期望序列的下述步驟測量通過第一檢測范圍⑶的車輛⑷的速度，并向所述測速值(^)提供時間戳 (TS1)；至少間接測量通過第二檢測范圍(10)的車輛的幾何尺寸，優選是車輛的長度，并向所述幾何尺寸測量值(L)提供時間戳(TS2)；記錄通過第三檢測范圍(12)的車輛的圖像(B)，并向每個圖像(B)提供時間戳 (TS3)；另外還包括后續步驟根據測速值(\)、其時間戳(TS1)和第一檢測范圍(8)，以及還根據幾何尺寸測量值 (L)、其時間戳(TS2)和第二檢測范圍(10)，計算在第三檢測范圍(1 中預期車輛通過的地點和時間，和由此根據圖像⑶的時間戳(I^3)和第三檢測范圍(12)，確定匹配圖像(B)。
9.按照權利要求8所述的監測車輛的方法，所述車輛裝備有DSRC0BU，另外具有下述步驟與通過第四檢測范圍(16)的車輛(4)的DSRC OBU(15)進行DSRC通信(14)，并向每個 DSRC通信(14)提供時間戳(TS4)；和根據DSRC通信(14)的時間戳(TS4)和第四檢測范圍(16)，確定相對于所確定圖像(B) 的匹配DSRC通信(14)。
10.按照權利要求9所述的方法，其特征在于第一和第四檢測范圍(8，16)相同，并且利用DSRC通信(14)的多普勒測量測量速度(ν,)。
11.按照權利要求8或9所述的方法，其特征在于利用激光掃描器或者借助照相機的兩個連續圖像的評估測量速度。
12.按照權利要求9-11之一所述的方法，其特征在于第二和第四檢測范圍(10，16)相同，并且作為DSRC通信(14)的一部分，接收來自DSRC OBU(15)的車輛數據，根據所述數據， 計算車輛的幾何尺寸，優選是長度(L)。
13.按照權利要求8-11之一所述的方法，其特征在于幾何尺寸是用激光掃描器(9)測量的。
14.按照權利要求13所述的方法，其特征在于用激光掃描器(9)檢測車輛高度，并且由所述車輛高度，根據車輛高度和相關車輛幾何尺寸的表格，確定車輛(4)的相關幾何尺寸， 優選是長度(L)。
15.按照權利要求8-14之一所述的方法，其特征在于所述方法是從行駛中的監測車輛 (1)進行的。
全文摘要
本發明涉及車輛的移動監測設備和方法。監測車輛(4)的移動監測設備(6)具有測量通過第一檢測范圍(8)的車輛(4)的速度的傳感器(7)，所述傳感器(7)向測速值(vr)提供時間戳(TS1)；至少間接測量通過第二檢測范圍(10)的車輛(4)的幾何尺寸的傳感器(9)，所述傳感器(9)向幾何尺寸測量值(L)提供時間戳(TS2)；記錄通過第三檢測范圍(12)的車輛(4)的圖像(B)的照相機(11)，所述照相機(11)向每個圖像(B)提供時間戳(TS3)；和與所述照相機(11)和所述傳感器(7，9)連接的評估設備(17)，其根據測速值(vr)、時間戳(TS1)和第一檢測范圍(8)，以及還根據幾何尺寸測量值(L)、時間戳(TS2)和第二檢測范圍(10)，計算在第三檢測范圍(12)中預期車輛通過的地點和時間，以便由此根據圖像的時間戳(TS3)和第三檢測范圍(12)，確定匹配圖像(B)。
文檔編號G08G1/052GK102542798SQ201110343399
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月3日 優先權日2010年11月4日
發明者H·哈尼施, M·拉茨 申請人:卡波施交通公司