本實用新型屬于交通設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無隊列計算的車型識別無人值守發(fā)卡系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前無人值守發(fā)卡機在高速公路入口收費站車道應用非常普遍。其優(yōu)點在于節(jié)約人力，全天候開放。受到用戶和公路管理部門的普遍歡迎。

為了實現(xiàn)原來人工發(fā)卡具備的車型判別的功能，許多發(fā)卡系統(tǒng)配置了車型識別裝置。比較常見的方式是采用一套光幕測量裝置安裝在收費島頭，在車輛進入車道時，開始對車輛輪廓進行掃描，通過獲取的車輛側(cè)面輪廓信息，實現(xiàn)車型識別分辨的功能。另外一種方式是在路面鋪設(shè)壓力傳感器，在車輛通過時，對輪軸進行感應計數(shù)，據(jù)此進行車型識別。這些技術(shù)或者相互進行結(jié)合，可以基本實現(xiàn)客貨車輛分離以及車輛大型不同車型的分類識別。

但是這些技術(shù)都存在一些不足之處，比如，由于這些傳感器都設(shè)置在收費島頭位置，距離發(fā)卡機尚有16米左右距離，以容納最長的貨車。這么長的距離可以容納多輛小車。為了保證車型識別和取卡車輛能夠一一對應，往往需要在軟件上進行排隊，形成先進先出的隊列數(shù)組。在隊列的處理過程中，有時會受到外部因素的影響，比如人員走動或者車形狀比較復雜，都會給部分傳感器帶來誤動作可能，進而導致隊列錯誤。這樣就會出現(xiàn)識別出的車型結(jié)果和真正取卡車輛錯位，完全不能對應，造成識別率嚴重下降，嚴重時甚至必須人工及時發(fā)現(xiàn)和處理。

另外隨著無人值守卡機的推廣個別地區(qū)會出現(xiàn)惡意多取卡問題，個別不良的駕駛員在車輛進入發(fā)卡機車道，領(lǐng)取通行卡后，車輛前行壓上欄桿機線圈并進行倒車。在倒車過程中欄桿落下，只要再次壓住“取卡”線圈，仍然可以按鍵領(lǐng)取通行卡；此時，系統(tǒng)無法判斷該車是駛過欄桿，還是倒回到取卡位置。如此這般，可以惡意領(lǐng)取N 張通行卡。還有兩輛車配合盜卡或者應用摩托車盜卡等行為。盜卡行為將會造成通行費嚴重流失。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的問題是提供一種無隊列計算的車型識別無人值守發(fā)卡系統(tǒng)，通過在靠近發(fā)卡機的車道上方設(shè)置激光雷達采集車輛數(shù)據(jù)，經(jīng)工控機的判斷識別出車型后與發(fā)卡機發(fā)出的卡對應，能夠避免復雜的隊列計算并且可有效避免盜卡現(xiàn)象的發(fā)生。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種無隊列計算的車型識別無人值守發(fā)卡系統(tǒng)，包括與工控機相連的發(fā)卡機、車型數(shù)據(jù)采集裝置及報警裝置，所述發(fā)卡機設(shè)置在車道一側(cè)，關(guān)鍵在于：所述車型數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)置在車道上方，所述車型數(shù)據(jù)采集裝置是數(shù)據(jù)采集激光雷達，數(shù)據(jù)采集激光雷達包括車型識別激光收發(fā)器、在車型識別電機驅(qū)動下具有單向旋轉(zhuǎn)自由度的車型識別反射鏡。

進一步的，所述車型數(shù)據(jù)采集裝置距離車道地面的垂直高度為5.5-6.5米、距離車道邊緣的水平距離為1.4-1.5米。

進一步的，所述發(fā)卡機與車型數(shù)據(jù)采集裝置沿車道延伸方向的水平距離為0.8-1.2米。

進一步的，所述數(shù)據(jù)采集激光雷達發(fā)出的激光波長為600-900nm，所述車型識別反射鏡的轉(zhuǎn)速為600-1000轉(zhuǎn)/分鐘。

進一步的，在車道的一側(cè)設(shè)有與工控機相連的輔助數(shù)據(jù)采集裝置，所述輔助數(shù)據(jù)采集裝置是輔助數(shù)據(jù)采集激光雷達，輔助數(shù)據(jù)采集激光雷達包括輔助激光收發(fā)器、在輔助識別電機驅(qū)動下具有單向旋轉(zhuǎn)自由度的輔助識別反射鏡。

進一步的，所述輔助數(shù)據(jù)采集激光雷達發(fā)出的激光波長為600-900nm，所述輔助識別反射鏡的轉(zhuǎn)速為600-1000轉(zhuǎn)/分鐘。

進一步的，所述發(fā)卡機與輔助數(shù)據(jù)采集裝置沿車道延伸方向的水平距離為15-18米。

本實用新型的有益技術(shù)效果是：1、數(shù)據(jù)采集激光雷達高頻率激光束擺動的方式對車輛進行掃描，車輛既可以處于運動狀態(tài)，也可以處于靜止狀態(tài)，對車輛外形掃描精度沒有影響；2、通過數(shù)據(jù)采集激光雷達采集車輛輪廓數(shù)據(jù)、輔助數(shù)據(jù)采集激光雷達掃描車輛側(cè)輪廓計算出當前車輛的軸數(shù)和軸型，并且上述激光雷達和發(fā)卡機就近安裝，避免復雜的隊列計算，減少了出錯幾率，顯著提高識別準確率，同時數(shù)據(jù)采集激光雷達可作為卡機前線圈使用，達到多功能效果；3、數(shù)據(jù)采集激光雷達對車輛背部縱向掃描，可以精確測量車輛長度、外形等數(shù)據(jù)，便于車型識別，通過對車輛形狀掃描分析可以對摩托車，農(nóng)用車進行精準判別，避免禁止車輛進入高速內(nèi)，還可以通過車輛前進后退的形狀不同，判別車輛的前進后退的方向，有效遏制車輛盜取卡現(xiàn)象的發(fā)生；4、數(shù)據(jù)采集激光雷達激光掃描頻率較高，可以形成動態(tài)移動圖像，測量車輛速度準確度較高。

下面結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明。

附圖說明

圖1是本實用新型無隊列計算的車型識別無人值守發(fā)卡系統(tǒng)的原理示意圖；

圖2是本實用新型無隊列計算的車型識別無人值守發(fā)卡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2去除車輛后的俯視圖；

圖4是本實用新型無隊列計算的車型識別無人值守發(fā)卡系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集激光雷達和輔助數(shù)據(jù)采集激光雷達的結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中：10是工控機，20是發(fā)卡機，30是車型數(shù)據(jù)采集裝置，40是報警裝置，50是輔助數(shù)據(jù)采集裝置，60是車輛，箭頭代表激光的發(fā)射和被反射后進入激光接收管的傳播方向，A代表發(fā)卡機與車型數(shù)據(jù)采集裝置沿車道延伸方向的水平距離，B代表車型數(shù)據(jù)采集裝置與車道地面的距離，C代表車型數(shù)據(jù)采集裝置距離車道邊緣的水平距離，D代表發(fā)卡機與輔助數(shù)據(jù)采集裝置沿車道延伸方向的水平距離。

具體實施方式

參見附圖1-3，本實用新型提供了一種無隊列計算的車型識別無人值守發(fā)卡系統(tǒng)，包括與工控機10相連的發(fā)卡機20、車型數(shù)據(jù)采集裝置30及報警裝置40，上述的發(fā)卡機20設(shè)置在車道一側(cè)。

參見附圖2-4，在具體實施時，車型數(shù)據(jù)采集裝置30距離車道地面的垂直高度B為5.5-6.5米、距離車道邊緣的水平距離C為1.4-1.5米。發(fā)卡機20與車型數(shù)據(jù)采集裝置30沿車道延伸方向的水平距離A為0.8-1.2米。

上述的車型數(shù)據(jù)采集裝置30設(shè)置在車道上方，車型數(shù)據(jù)采集裝置30是數(shù)據(jù)采集激光雷達，數(shù)據(jù)采集激光雷達包括車型識別激光收發(fā)器、在車型識別電機驅(qū)動下具有單向旋轉(zhuǎn)自由度的車型識別反射鏡。在本實施例中車型識別反射鏡采用四面棱鏡。

數(shù)據(jù)采集激光雷達發(fā)出的激光波長為600-900nm，車型識別反射鏡的轉(zhuǎn)速為600-1000轉(zhuǎn)/分鐘。車型識別激光收發(fā)器中的激光發(fā)射管發(fā)射出一束激光到旋轉(zhuǎn)的車型識別反射鏡上，經(jīng)過車型識別反射鏡反射后射出遇到車輛60的頂部，激光被車輛60反射后，一部分回到車型識別反射鏡并按原路徑反射返回到緊靠發(fā)射管的激光接收管。根據(jù)發(fā)射到入射的時間差，可以計算車輛60距離激光雷達的距離。車型識別反射鏡一直處于單向高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，其四個面均具備同樣的反射功能。發(fā)射出的光束按一定扇形角度進行掃描，形成一定的檢測范圍并且該范圍內(nèi)光束掃描范圍的物體每一點的距離均能夠測量。工控機10通過把這些距離點連接成線后，可以得到車輛頂部縱向輪廓，成為車型判別的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一。工控機10根據(jù)激光雷達的掃描數(shù)據(jù)，描繪出車輛輪廓圖形。并且可以計算出以下參數(shù)：1、車頭高，2、車身高，3、車長，4、車廂平整度，5、車頭車身及連接形狀，6、車輛運行方向。

根據(jù)上述的參數(shù)，可以將車輛分為客車和貨車。而且可以按長度座位數(shù)劃分為小型、中型、大型、特大型。貨車也可以分為小型、中型、大型、特大型等多種車型。

激光雷達安裝在發(fā)卡機20附近，其掃描范圍覆蓋發(fā)卡機20前面的取卡位置。這樣取卡車輛60的車型可以直接由激光雷達進行識別，不會出現(xiàn)多輛車隊列容易出錯的問題。并且能夠替代現(xiàn)有的線圈車檢器輸出有車信號到車道計算機，真正實現(xiàn)有車輛輸出車信號解決線圈車檢器對金屬物的誤輸出，同時通過激光雷達的快速高精度掃描解決了線圈車檢器跟車過緊問題。

根據(jù)激光雷達能夠準確的輸出車輛60信息優(yōu)勢，結(jié)合激光雷達能夠精確的看到車輛60運行軌跡，實現(xiàn)激光雷達的防盜卡功能：1、對于正向駛?cè)胲嚨赖姆宪囕v特征的物體輸出車信號到工控機10；2、對于摩托車、倒車、人員等不符合車輛特征的物體不輸出車信號；3、對于已經(jīng)輸出車型并收到抬桿信號的倒車行為進行報警輸出，或?qū)τ谕Ｖ共磺暗能囕v直接屏蔽車信號輸出。

參見附圖2-4，在車道的一側(cè)設(shè)有與工控機10相連的輔助數(shù)據(jù)采集裝置50，上述的輔助數(shù)據(jù)采集裝置50是輔助數(shù)據(jù)采集激光雷達，輔助數(shù)據(jù)采集激光雷達包括輔助激光收發(fā)器、在輔助識別電機驅(qū)動下具有單向旋轉(zhuǎn)自由度的輔助識別反射鏡。在本實施例中輔助識別反射鏡采用四面棱鏡。發(fā)卡機20與輔助數(shù)據(jù)采集裝置50沿車道延伸方向的水平距離D為15-18米。

輔助數(shù)據(jù)采集激光雷達發(fā)出的激光波長為600-900nm，輔助識別反射鏡的轉(zhuǎn)速為600-1000轉(zhuǎn)/分鐘。激光發(fā)射管發(fā)射出來的激光碰到物體后，被原路反射進入收發(fā)器中的接收管。根據(jù)收到信號與發(fā)射信號的時間差可以判斷物體的遠近，進而判斷在一定距離內(nèi)是否有物體存在。當車道位置沒有任何物體時，可以認為車輛已經(jīng)完全通過。

輔助數(shù)據(jù)采集裝置50，安裝到收費車道側(cè)面，通過掃描車輛側(cè)輪廓計算出當前車輛的軸數(shù)和軸型，并把結(jié)果傳送到邏輯判斷和處理裝置（工控機10），作為車型數(shù)據(jù)采集裝置30數(shù)據(jù)分析結(jié)果的校正。

輔助數(shù)據(jù)采集激光雷達發(fā)射出一束激光照射到快速旋轉(zhuǎn)的反光鏡上，光束被反射后射出到檢測區(qū)域。當光束遇到車輛等物體后，反射的激光同樣經(jīng)過反光鏡回到緊靠發(fā)射管的接收管。通過測量激光和的飛行時間，可以計算物體的遠近，進而精確判斷檢測區(qū)內(nèi)是否存在物體。

上述檢測方式通過測量物體遠近來判斷是否存在物體。因此該技術(shù)只需要設(shè)置垂直掃描激光裝置，即可檢測一定的范圍物體，實現(xiàn)了簡化裝置的目的。

當工控機10對車輛的車型進行識別后，通過發(fā)卡機20發(fā)出卡片，司機取卡后，打開欄桿機，車輛即可通行。