專利名稱：用于稅費征收系統(tǒng)的機動車測量裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在收費道路中機動車的稅費征收系統(tǒng)，特別是涉及一種使用適用于該系統(tǒng)的激光傳感器的機動車測量裝置。
背景技術：
近來，世界各國正在試圖提出智能交通系統(tǒng)。例如，電子稅費征收系統(tǒng)(縮寫是ETCS)，正在提出一種自動稅費征收系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過緩解如目前人工稅費征收系統(tǒng)(縮寫為TCS)中發(fā)生的收費站中機動車的堵塞，減少產品運送費用及緩解污染，通過稅費征收的自動化減少運行和維持費用，改善了服務。
電子稅費征收系統(tǒng)，是當機動車通過收費站時，在機動車運行中不需要停下來而通過無線方式使用專用的小區(qū)域通信(縮寫為DSRC)征收稅費。然而，僅用無線通信，沒有辦法區(qū)分已付費的機動車和沒付費的機動車。例如，如果裝有小型汽車OVU(機動車車載單元在機動車中所安裝的無線通信和稅費支付的終端)的大型公共汽車通過自動付費系統(tǒng)，不能識別是小型汽車通過該系統(tǒng)還是大型公共汽車通過該系統(tǒng)。
因此，為了解決這樣的問題，需要一種對機動車進行分類的分類裝置和用于無線通信的DSRC。
通過測量在道路上行駛的機動車寬度、高度和長度當中的至少高度和寬度，使用測量結果區(qū)別機動車的類型，測量機動車類型信息和無線通信信息，機動車分類裝置檢測違反規(guī)則的(violated)機動車和正常機動車。這里，違反規(guī)則的機動車是裝有小型汽車OVU的大型公共汽車。
根據機動車分類裝置是否與檢測的目標接觸，用于道路上行駛的機動車的機動車分類裝置分為接觸型和非接觸型。接觸型使用機動車車輪的壓力對機動車類型進行分類，而非接觸型在其分類中使用照相傳感器、CCD(充電耦合裝置)攝像機或激光傳感器。
現在參考圖1描述傳統(tǒng)的接觸型機動車測量裝置。
圖1是使用踏板(tread-board)傳感器的機動車測量裝置的透視圖。
如圖1所示，接觸型機動車測量裝置包括電阻接觸型踏板傳感器。踏板傳感器110埋置在機動車行駛的道路表面下，根據運行的機動車車輪壓力測量電阻的變化，由此來測量輪軸數量、前輪與后輪的距離、前輪之間或后輪之間的距離(所說的車輪寬度)，并對機動車類型進行分類。
然而，借助于使用踏板的傳統(tǒng)接觸型機動車測量裝置，不能測量快于某一速度行駛的機動車。此外，為了引導機動車通過踏板埋設的表面，應當安裝諸如交通島之類的引導設備，應當在道路上為這樣的設備提供一個安置空間。
現在將參照圖2A和2B來詳細說明改善了接觸型測量裝置存在問題的非接觸型機動車測量裝置。對于非接觸型機動車測量裝置來說，存在使用照相傳感器、CCD攝像機和激光傳感器的方法。
圖2A說明了根據傳統(tǒng)技術使用照相傳感器的非接觸型機動車測量裝置的構成。
如圖2A所示，采用照相傳感器的非接觸型機動車測量裝置使用一個照相傳感器，在該傳感器中單獨構成光發(fā)射單元和光接收單元。也就是說，構成照相傳感器的光發(fā)射單元211和光接收單元212安裝在道路的兩側或道路的上面和下面，以根據機動車對光信號的屏蔽檢測機動車。然而，使用照相傳感器的非接觸型機動車測量裝置除了感知機動車進入外，不能測量機動車的高度或寬度，因此，不能用于機動車類型的分類和稅費征收系統(tǒng)。
圖2B表示根據傳統(tǒng)技術使用照相傳感器的另一種非接觸型機動車測量裝置的構成。
如圖2B所示，另一種非接觸型機動車測量裝置使用將光接收單元和光發(fā)射單元作為一體構成的照相傳感器。該非接觸型機動車測量裝置包括以預定間隔安裝在框架223上以面對地面的幾個照相傳感器221，和在道路上與照相傳感器221對應的、以預定圖案繪制的檢測線222。由于光信號的特性，反射光對主體顏色敏感變化，操作非接觸型機動車測量裝置以便不測量由正在進入的機動車所反射的反射光，而是測量沒有被機動車遮擋的檢測線222部分的反射光。
因此，非接觸型機動車測量裝置使用來自檢測線222的沒有機動車通過時和有機動車通過時兩者之間反射光的差值，檢測機動車的寬度。從這方面來看，能夠用諸如斑點圖案之類的圖案區(qū)域來構成檢測線222。
然而，該類非接觸型機動車測量裝置存在如下問題，即如果檢測線222受到破壞或由于雨或雪造成光的散射，其測量準確度會嚴重地下降。
圖3表示根據傳統(tǒng)技術使用CCD攝像機的機動車測量裝置的構成。
如圖3所示，使用CCD攝像機的機動車測量裝置包括在道路表面上繪制的間斷標記圖案312和在框架323上以預定間隔安置的、由間斷標記圖案獲得第一維光量信號的多個第一維CCD攝像機311。即，當機動車進入時，使用CCD攝像機的機動車測量裝置，僅搜索CCD照相機311獲得的圖象信號的間斷標記圖案312的被遮蔽部分，以檢測機動車并測量機動車的寬度。
然而，使用CCD攝像機311的機動車測量裝置存在如下問題，即如果間斷標記圖案312受到破壞，或由于烏云由間斷標記圖案反射的光量改變時，這樣的裝置不能準確地獲得機動車的圖象，因此引起嚴重的測量誤差。
因此，為了改善根據參考圖2A-2B和圖3裝置所描述的光量改變的誤差，現在將參考圖4描述使用激光距離傳感器的機動車測量裝置。
圖4是根據傳統(tǒng)技術使用激光距離傳感器的機動車測量裝置的透視圖。
如圖4所示，使用激光距離傳感器的機動車測量裝置包括在道路表面上安裝的與車道的數量相同的激光距離傳感器410。每個激光距離傳感器410單獨執(zhí)行檢測操作，以測量通過每個車道上機動車的高度和寬度。
現在將參考圖5描述激光距離傳感器410的構成。
圖5表示圖4所示的激光距離傳感器的構成圖。
如圖5所示，激光距離傳感器410包括激光發(fā)射/接收單元511；多邊形衍射格柵513，當其以相同的速度轉動時，用于反射由激光發(fā)射/接收單元511發(fā)射的激光束或由道路上的物體反射成幾個角度之后所接收的激光束；和反射板512，用于反射由激光發(fā)射/接收單元511發(fā)射的激光束或將經道路上的物體反射之后衍射格柵反射的激光束反射到激光發(fā)射/接收單元511。
即，對于激光距離傳感器410，由于激光的特性，激光束對主體顏色不敏感，并且具有直線傳播的特點，激光束由光發(fā)射單元發(fā)射到遇到物體、被反射回來花費的時間由光接收單元來測量，然后使用所測量的時間測量距離。
現在參考圖6A、6B、7A和7B描述激光距離傳感器410的操作。
圖6A和6B表示使用圖5的激光距離傳感器的機動車檢測區(qū)域。
圖7A、7B表示使用圖5的激光距離傳感器在檢測機動車時所出現的問題。
首先，在機動車在車道中正常行駛的情況下，當激光發(fā)射/接收單元511經過反射板512將由內部光發(fā)射單元發(fā)射的脈沖激光束照射到衍射格柵513時，以多邊形衍射格柵513的一個方向反射該激光束。被反射的激光束到達機動車的表面。
之后，到達的激光束從機動車的表面反射，該反射的激光束通過多邊形衍射格柵513、經反射板512到達激光發(fā)射/接收單元511的光接收單元。同時，激光發(fā)射/接收單元511處理到達內部光接收單元的光束，并測量一個單點的距離。
在該單點的距離被完全測量之后，衍射格柵513以預定的角度旋轉。
經過衍射格柵513，發(fā)射由激光發(fā)射/接收單元511的光發(fā)射單元發(fā)射的另一個脈沖激光束，經過衍射格柵513，所發(fā)射的脈沖激光束的接收信號到達激光發(fā)射/接收單元511的光接收單元，以便能夠測量另一個點的距離。
因此，通過重復執(zhí)行旋轉多邊形衍射格柵513的操作(衍射格柵513已經知道了由于反射點之一上的距離測量的角度)，能夠測量特定區(qū)域。換句話說，由于使用激光距離傳感器的機動車測量裝置是一種在測量機動車寬度中通過使用衍射格柵513將一束激光束照射到特定區(qū)域的方法，激光束具有基于起始點被照射到外部的形式，以便以在如圖6所示的角度單位測量機動車的寬度。
在參考ETCS的機動車類型分類提供諸如機動車的寬度、長度和高度之類的長度信息的情況下，由于不能直接使用角度值，而需要將角度單位轉換成長度單元的處理。即，假設從道路表面到激光距離傳感器410的高度是h1，被檢測的機動車的高度是h2，被檢測的機動車寬度的角度是“r”，通過如下的等式(1)計算機動車(w1)的寬度機動車寬度(w1)＝(h1-h2)×tg(r/2)×2------------等式(1)。
用等式(1)所計算的機動車寬度是基于假定機動車的上部寬度與下部寬度彼此相同。
因此，使用激光距離傳感器的機動車測量裝置具有下列優(yōu)點。
即，不需要機動車慢行或停止，就能夠測量行駛中機動車的高度和寬度，不必為準備用于檢測機動車的諸如道路上的交通島之類的輔助單元或裝置本身的安裝空間而加寬道路，在道路上不需要檢測線、圖案或間斷標記區(qū)域，即使在下雨或下雪這樣的惡劣天氣也能夠減少其對機動車測量的影響。
然而，使用激光束的機動車測量裝置存在下列問題。
即，如果對于大型的公共汽車采用這樣的裝置，如圖6B所示，由于機動車上部的寬度和下部的寬度是不變的，根據等式(1)計算的機動車的寬度能夠確定實際的寬度。然而，同時，如果對于小汽車采用等式(1)以測量小汽車的寬度，如圖6A所示，由于，通常大多數使在上部點或在中部點確定機動車的寬度，上部點的寬度和下部點的寬度間存在很大差別。特別是，隨著汽車技術的發(fā)展，小汽車的形狀趨于多元化。因此，使用角度和高度的信息所進行的機動車寬度到長度的轉換可能引起更大的誤差。
此外，在采用對多車道ETCS使用激光束的傳統(tǒng)機動車測量裝置的情況下，如果機動車在一個車道上正常行駛，能夠獲得需要的測量值。但是如果機動車在兩個車道上而不是在一個車道上行駛，機動車的中上部或下角，而不是機動車的上部兩個角，被測量成機動車的寬度。結果，所測量的機動車寬度與機動車的實際寬度存在很大的誤差。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供能夠通過使用激光傳感器準確檢測機動車的機動車測量裝置和方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供能夠準確測量高速行駛的機動車高度和寬度的機動車測量裝置和方法。
本發(fā)明的又一個目的是提供當允許在每個希望被檢測的車道中行駛的機動車自由改變車道時能夠準確測量機動車的高度和寬度的機動車測量裝置和方法。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種能夠通過長度單位而不是角度單位準確測量行駛的機動車寬度的機動車測量裝置和方法。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種不管機動車的形狀如何都能夠準確測量行駛的機動車寬度的機動車測量裝置和方法。
本發(fā)明的目的能夠通過提供根據本發(fā)明的包括如下裝置的機動車測量裝置來實現以離道路表面預定高度、并對應于每個車道的寬度彼此緊靠安裝的多個激光傳感器，用于提供信號以測量機動車；與激光傳感器電連接的處理器裝置，用于基于從激光傳感器接收的信號和預先存儲的多個激光傳感器的安裝信息計算機動車的高度和寬度。
為了實現上述的目的，也提供一種包括下列步驟的機動車測量方法順序驅動距道路表面預定高度、并對應于道路上每個車道寬度彼此緊靠安裝的多個激光傳感器；測量根據驅動多個激光傳感器、由多個激光傳感器發(fā)射的發(fā)射激光時間點到接收光的時間點的經過時間；計算與所測量的經過時間對應的距離；根據所計算的距離值計算機動車的高度和寬度。
為了實現上述目的，也提供一種包括下列步驟的機動車測量方法將距道路表面預定高度、對應于道路上每個車道寬度彼此緊靠安裝的多個激光傳感器分成與每個車道對應的多個組；在一組中逐個順序驅動多個激光傳感器，并同時驅動多個激光傳感器組；測量根據驅動多個激光傳感器、從多個激光傳感器發(fā)射的發(fā)射激光時間點到接收光時間點的經過時間；計算與所測量的經過時間對應的距離；根據所計算的距離值計算機動車的高度和寬度。
根據下列結合附圖對本發(fā)明的詳細描述，本發(fā)明的上述及其它目的、特點、方面和優(yōu)點將更加清楚、明了。


了本發(fā)明的實施例，并結合描述用來解釋本發(fā)明的原理，附圖用于提供對本發(fā)明的進一步理解，并構成了該說明書的一個部分。
附圖中圖1表示根據傳統(tǒng)技術使用踏板傳感器的機動車測量裝置的示意圖；圖2A表示根據傳統(tǒng)技術使用照相傳感器的一種非接觸型機動車測量裝置的示意圖；圖2B表示根據傳統(tǒng)技術使用照相傳感器的另一種非接觸型機動車測量裝置的示意圖；圖3表示根據傳統(tǒng)技術使用CCD(充電耦合裝置)的機動車測量裝置的示意圖；圖4表示根據傳統(tǒng)技術使用激光距離傳感器的機動車測量裝置的示意圖；圖5表示圖4激光距離傳感器的構成示意圖；圖6A和6B表示使用圖5激光距離傳感器的機動車測量區(qū)域；圖7A和7B表示當使用圖5的激光距離傳感器測量機動車時所引起的問題；圖8表示根據本發(fā)明的第一個實施例的機動車測量裝置的安裝狀態(tài)；圖9表示根據本發(fā)明的激光傳感器的詳細結構圖；圖10表示根據本發(fā)明的第一個實施例的機動車測量裝置的主要部分方框圖；圖11表示圖10的多路器和計算電路構成的方框圖；圖12表示根據本發(fā)明的一個實施例的圖11的經過時間測量電路方框圖；圖13表示根據本發(fā)明的另一個實施例的圖11的經過時間測量電路方框圖；圖14表示根據本發(fā)明的一個實施例的圖11的高度計算電路方框圖；圖15表示根據本發(fā)明多個激光傳感器排列的操作狀態(tài)的前視圖；圖16表示根據本發(fā)明的一個實施例的圖11的寬度計算電路方框圖；圖17表示根據本發(fā)明第一實施例的機動車測量方法的流程圖；圖18表示根據本發(fā)明第二實施例的機動車測量裝置的主要部分；圖19表示根據本發(fā)明的第二實施例的多路器和計算電路構成的方框圖；和圖20A和20B是根據本發(fā)明的第二實施例的機動車測量方法的流程圖。
具體實施例方式
現在詳細參考本發(fā)明的優(yōu)選實施例，結合附圖描述這些例子。
現在參考圖8至20B，描述根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的機動車測量裝置和方法。
圖8表示根據本發(fā)明的第一個實施例的機動車測量裝置安裝狀態(tài)示意圖。
如圖8所示，機動車測量裝置包括離道路表面以預定高度、對應于框架13上整個車道寬度彼此緊靠安裝的多個激光傳感器11，和與多個激光傳感器11電連接以操作多個激光傳感器11的處理器裝置12，根據由激光傳感器11輸出的機動車測量信號和預先存儲的多個激光傳感器的安裝信息，計算以高速行駛的機動車的高度和寬度。
參考數字14和15表示在多車道的道路上行駛的機動車。
框架13是用于支持和保持多個激光傳感器距離道路地面預定高度的裝置。即，框架13粗略地通過使用根據道路寬度方向邊沿兩個向上支承的垂直支柱和連接兩個垂直支柱的一個水平支柱、以一個足球門的形式構成。
通過道路的寬度確定框架13的寬度，考慮裝載不同貨物的特殊機動車，該框架的高度最好為4.5m～7m。
處理器裝置12通過電源線和輸入/輸出信號線與激光傳感器11電連接。
現在參考圖9描述激光傳感器的構成。
圖9表示根據本發(fā)明的激光傳感器的詳細構成圖。
如圖9所示，激光傳感器11包括發(fā)射每束激光的激光發(fā)射器21；將激光發(fā)射器21發(fā)射的激光反射到道路上的反射板22；接收道路表面或道路上物體所反射的激光并向處理器裝置12提供信號的激光接收器24；和收集道路表面或道路上物體所反射的激光并將其提供給激光接收器24的透鏡23。
即，激光傳感器11的激光接收器24安裝在激光傳感器11內部的最高位置處，激光發(fā)射器21安裝在激光接收器24側面的較低位置，用于將激光發(fā)射器21發(fā)射的激光反射到道路表面的反射板22安裝在激光接收器24的較低部分，和用于將通過道路表面的一些散射而反射的反射光收集到激光接收器24的透鏡23安裝在反射板22的較低部分。
通過在一條線上水平布置激光接收器21和激光接收器24，可以去掉反射板22。但是在這樣情況下，在接收由道路表面或道路上物體的反射返回的反射光中，降低了激光接收器24的光接收可能性。因此，最好安裝反射板22。
一旦接收到處理器裝置12輸出的預定電壓的脈沖信號(驅動信號)，激光發(fā)射器21就進行發(fā)射。作為激光發(fā)射器21，最好能夠使用通過上述提到的電壓驅動信號發(fā)射的激光二極管。預定電壓最好大約是DC5伏。
輸入線是來自處理器裝置12、用于驅動激光發(fā)射器21的輸入信號線，輸出線是信號輸出線，經過該輸出線將激光接收器24的輸出信號輸出到處理器裝置12，電源線最好是來自與處理器裝置12一同安裝在單個普通柜子內的DC恒壓提供單元的電源線。DC恒壓提供單元將市電轉換成DC電壓，并提供DC電壓。
圖10表示根據本發(fā)明的第一實施例的機動車測量裝置的主要部分方框圖。
如上述參考圖8所描述的處理器裝置12包括多路器32，用于產生驅動信號(脈沖信號)以驅動激光傳感器(LS1-LSn)，并有選擇地將驅動信號傳送到激光傳感器(LS1-LSn)，及有選擇地接收來自多個激光傳感器(LS1-LSn)的、用于測量機動車的信號；計算電路33，用于根據多路器32的輸出信號和激光傳感器LS1-LSn的安裝信息計算機動車的高度和寬度。
多路器32和計算電路33通過輸入和輸出信號線與多個激光傳感器LS1-LSn連接。
以每個具有圖9所示單獨構成的多個激光傳感器(LS1-LSn)的排列構成激光傳感器31。特別地，為了用長度單位在相同的行駛方向中準確測量道路的全部車道中行駛的機動車的高度和寬度，對應于道路全部車道(圖8中是三個車道)的整個寬度密集安裝激光傳感器。
激光傳感器LS1-LSn的安裝信息是激光傳感器LS1-LSn之間的距離d3。距離d3是激光傳感器LS1-LSn之間安裝間隔d2與激光傳感器LS1-LSn的車道寬度方向長度d1兩者之和。即，d3＝d2+d1。安裝信息是在制造本發(fā)明的裝置時或當在道路上安裝本發(fā)明的裝置時事先存儲在計算電路單元33中的一個值。在此方面，激光傳感器LS1-LSn之間的安裝間隔d2越接近“0”越好。激光傳感器LS1-LSn的車道寬度方向的長度d1可以依產品的不同而不同，目前至少約4cm(厘米)的產品能夠在市場上買到。因此，如果安裝間隔d2是“0”，即如果激光傳感器LS1-LSn彼此之間沒有間隔地安裝，事先存儲在計算電路單元33中的激光傳感器LS1-LSn的安裝信息是僅表示激光傳感器LS1-LSn車道寬度方向長度d1的信息。
圖11表示圖10的多路器單元和計算電路單元的構成方框圖。
如圖11所示，多路器單元32包括脈沖發(fā)生器41，產生脈沖信號以驅動激光傳感器LS1-LSn；脈沖計數器42，對脈沖發(fā)生器41產生的脈沖信號進行計數并產生與所計數的脈沖信號相對應的脈沖計數信號；第一多路器43，根據脈沖計數器42的脈沖計數信號向激光傳感器LS1-LSn順序輸出脈沖發(fā)生器41發(fā)生的脈沖信號；多個開關44-1～44-m，與激光傳感器LS1-LSn對應地提供、并被切換到提供激光傳感器LS1-LSn輸出的測量機動車的信號的位置或接到中斷提供激光傳感器LS1-LSn輸出的測量機動車的信號的位置；和第二多路器45，用于有選擇地操作與激光傳感器LS1-LSn對應的、其中第一多路器43已經將脈沖信號輸出到多個開關44-1～44-m中的那些開關。
脈沖計數器42對脈沖發(fā)生器41產生的脈沖信號的脈沖數進行計數，直到脈沖數到達了預定計數限制值，以便與激光傳感器LS1-LSn的安裝數相對應，當所計數的脈沖數到達了計數限制值時，脈沖計數器42自動復位。在本文中，限制值是激光傳感器LS1-LSn的總數。即，脈沖計數器42逐個地驅動激光傳感器LS1-LSn，當完成了機動車測量的一個周期時，脈沖計數器42復位。
為了使脈沖計數器42的計數值與激光傳感器LS1-LSn數相對應，處理器裝置12可以另外還包括一個電路(未示出)，該電路用于將計數值與預定限制值相比較，如果計數值與預定限制值彼此相同，向脈沖計數器42輸出一個復位信號。
開關44-1～44-m可以用當施加恒壓(Vcc)時導通的晶體管來構成。
如圖11所示，計算電路33包括邊沿檢測器46，用于檢測脈沖發(fā)生器41產生的脈沖信號的邊沿，并輸出一個指令信號，以開始并指令從激光傳感器LS1-LSn的光發(fā)射時間點到光接收時間點的經過時間的測量；經過時間測量電路47，用于響應邊沿檢測器46輸出的指令信號和來自開關44-1～44-m的信號，測量從激光傳感器LS1-LSn的光發(fā)射時間點到光接收時間點的經過時間，；高度計算電路48，用于根據由經過時間測量電路47測量的經過時間以及預先存儲的與每個經過時間對應的、從激光傳感器LS1-LSn至道路表面和至道路上機動車的測量距離，計算道路上機動車的高度；和寬度計算電路49，用于通過計算與高度計算電路48中機動車高度信息相對應的激光傳感器LS1-LSn的數目來計算機動車的寬度，通過比較所計算的機動車寬度信息和預先存儲的機動車寬度信息計算機動車寬度。
現在詳細描述根據本發(fā)明的第一個實施例的機動車測量裝置的操作和效果。
首先，脈沖發(fā)生器41產生高電位值為DC 5V、低電位值為DC 0V的DC脈沖信號，并將所產生的DC脈沖信號輸出給脈沖計數器42、多路器43和邊沿檢測器46。
脈沖計數器42對脈沖發(fā)生器41所輸出的脈沖信號的脈沖數進行計數，直到脈沖數到達了等于激光傳感器LS1-LSn的總數的預定計數限制值為止。如果脈沖計數器41的脈沖計數值是“1”，接收計數值“1”的多路器43輸出一個脈沖信號給第一激光傳感器LS1，以便能夠由第一激光傳感器LS1產生激光。同時，多路器45一接收到計數值“1”，就輸出一個電壓(Vcc)給與第一激光傳感器LS1對應的第一開關44-1，使其接通，因此多路器45將激光反射光的光接收信號傳送給安裝在計算電路33內的經過時間測量電路47，因此結束對第一激光的經過時間的測量。
如果脈沖計數值是“n”，多路器43輸出一個脈沖信號給第n個激光傳感器LSn，以便能夠由第n個激光傳感器LSn產生激光。同時，多路器45一接收到計數值“n”，就使第n個開關44-n接通，以將所接收的來自激光傳感器LSn的光接收信號傳送給安裝在計算電路單元33內的經過時間測量電路47，因此結束對第n個激光的經過時間測量。
當脈沖發(fā)生器34產生的脈沖信號是高電位時，每個激光傳感器LS1-LSn中設置的激光發(fā)射器21發(fā)射激光。
邊沿檢測器46檢測脈沖發(fā)生器41輸出的脈沖信號的上升沿，并輸出一個指令信號給經過時間測量電路47，該指令用于開始從激光傳感器發(fā)射激光時間點到經過道路表面或機動車表面反射后激光束被接收的時間點所經過的時間的檢測。
圖12表示根據本發(fā)明的一個實施例的圖11的經過時間測量電路方框圖。
如圖12所示，經過時間測量電路47包括脈沖發(fā)生器51；和脈沖計數器52，用于響應邊沿檢測器46輸出的指令信號，對脈沖發(fā)生器51產生的脈沖進行計數，并響應開關44-1～44-m中目前所選擇的開關的輸出信號，結束脈沖發(fā)生器51中的脈沖計數操作。
圖13表示根據本發(fā)明的另一個實施例的圖11的經過時間測量電路方框圖。
如圖13所示，經過時間測量電路47包括電容器62；充電電流供給器61，用于響應邊沿檢測器46輸出的指令信號對電容器62進行充電，并響應經開關44-1～44-m中目前選擇的開關的輸出信號，停止電容器62的充電；用于測量電容器62中所充電壓的電壓檢測器63；經過時間信息存儲電路64，用于存儲與電容器62中所充電壓相對應的經過時間數據；經過時間輸出電路65，用于從經過時間信息存儲電路64讀取經過時間數據并將讀取的經過時間數據輸出到高度計算電路48。
具有不同結構的經過時間測量電路47利用具有能夠隨時間而改變的充電電壓的電容特性。即，根據電容器62的充電電壓，經過時間測量電路47在如存儲器(未示出)一樣構成的經過時間存儲電路64中預先存儲經過時間數據。當如電勢變換器、電流變換器或電壓變換器一樣構成的電壓檢測器73檢測電容器62的充電電壓時，經過時間測量電路47從經過時間存儲電路64中讀取與從包括如CPU(未示出的中央處理單元)的經過時間輸出電路65檢測的充電電壓相對應的經過時間，并將讀取的經過時間數據輸出到高度計算電路48。
現在參考圖14詳細描述高度計算電路48的結構。
圖14表示根據本發(fā)明的一個實施例的圖1的高度計算電路方框圖。
高度計算電路48基于經過時間測量電路47所測量的經過時間計算道路上物體的高度。
如圖14所示，高度計算電路48包括對應經過時間的距離存儲單元72，用于預先存儲與每個經過時間對應的距離信息；和高度計算單元71，用于讀取從對應經過時間的距離存儲單元72輸出的、與經過時間相對應的距離，并計算道路上物體的高度。即，高度計算單元71確定當道路上沒有物體時所測量的距離信息，作為從激光傳感器LS1-LSn到道路表面之間距離，從對應經過時間的距離存儲單元72中讀取與經過時間測量電路47所計算的經過時間相對應的距離信息，即，從激光傳感器LS1-LSn到物體之間的距離，并獲得所讀取的距離值與激光傳感器LS1-LSn到道路表面之間距離值的差，進而計算道路上物體的高度。
圖15表示根據本發(fā)明多個激光傳感器排列的操作狀態(tài)圖。
如圖15所示，從激光傳感器LS1-LSn向道路表面發(fā)射的激光被激光傳感器LS1-LSn接收所需的經過時間，比從激光傳感器LS1-LSn發(fā)射到機動車的激光被激光傳感器LS1-LSn接收所需的經過時間要長。
因此，由于與激光傳感器向道路表面發(fā)射的激光被激光傳感器接收的經過時間所對應的距離最大，通過從該最大距離值中減去從穿過框架13上激光傳感器11正下方的機動車反射點到激光傳感器的距離，能夠計算機動車的每個反射點的高度值。在此方面，最好將反射點高度值的最大值確定為機動車的高度。
如此計算的高度信息輸出給寬度計算電路49。
圖16表示根據本發(fā)明的一個實施例的圖11的寬度計算電路的方框圖。
如圖16所示，寬度計算電路49包括標記緩沖器82，用于存儲與從高度計算電路48計算的高度值相對應的標記值；比較處理器81，用于比較高度計算電路48中計算的道路上物體的高度值，如果物體高度值大于參考高度值，將標記緩沖器82的對應地址設定為“1”，如果物體高度值小于參考高度值，將標記緩沖器82的對應地址重新設定成“0”；高度緩沖器83，用于存儲比較處理器81確定的大于參考高度值的道路上物體的高度；寬度和高度計算單元84，用于基于高度緩沖器83中存儲的高度值、激光傳感器LS1-LSn的車道寬度方向的長度信息(d1)和標記緩沖器82的設定值，計算機動車的寬度。
完成一個周期的高度測量之后，即，標記緩沖器82被復位/設定成“0”或“1”，及所有的激光傳感器LS1-LSn已經逐個進行高度測量之后，在高度緩沖器83中存儲高度值，寬度和高度計算單元84搜索標記緩沖器82，以對已經陸續(xù)被設定成“1”的標記數進行計數，并通過將所計數的標記數與事先存儲的激光傳感器的車道寬度方向的長度(d1)相乘，計算道路上物體的寬度。然后，寬度計算單元84將所計算的物體寬度與事先存儲的可用于確定作為對應機動車的最小寬度相比較。如果所計算的物體寬度大于或等于最小寬度，寬度計算單元82確定該物體是對應的機動車，并輸出所計算的道路上機動車的寬度信息。該過程用等式(2)至(7)來表示W1＝d1×N------------(2)其中W1是道路上物體的寬度，d1是激光傳感器的車道寬度方向的長度，“N”是已經被陸續(xù)設定成“1”的標記數。同時，“N”是與大于最小高度的高度值對應的連續(xù)激光傳感器的數目，而具有該最小高度的物體能夠被看成是機動車。
如果W1≥Wmin，W1＝W------------(3)其中W1是道路上物體的寬度，Wmin是事先存儲的能夠被確定為機動車的最小寬度，“W”是機動車的寬度。
同時，如果激光傳感器LS1-LSn不是彼此密集安裝，即，如果激光傳感器LS1-LSn之間的間隔d2不是“0”，而是具有一些間隔，通過將事先存儲的激光傳感器之間的間隔d2乘以小于陸續(xù)被設定成“1”的標記數的數目(即，N-1)所獲得的結果值(d2×(N-1))，與通過將事先存儲的激光傳感器車道寬度方向的長度(d1)乘以陸續(xù)被設定成“1”的標記數(即，N)所獲得的結果值(d1×N)相加來計算道路上機動車的寬度。
之后，將所計算的道路上機動車的寬度與事先存儲的、確定相應的機動車的最小寬度相比較。如果前者大于或等于后者，其被確定為一種相應的機動車。這可以用下列的等式(4)來表示W1＝{d2×(N-1)}+(d1×N)------------(4)其中W1是道路上物體的寬度，d2是激光傳感器之間的間隔，“N”是陸續(xù)被設定成“1”的標記數，即“N”是與不小于能夠被看成機動車的最小高度的高度值對應的連續(xù)激光傳感器的數目，d1是激光傳感器的車道寬度方向的長度。
如果W1≥Wmin，W1＝W------------(5)其中W1是道路上物體的寬度，Wmin是事先存儲的確定為一種相應機動車的機動車最小寬度，“W”是機動車的寬度。
如果高度緩沖器83中存儲的高度值的最大高度值(Hmax)不小于能夠被看成一種機動車的最小高度值(Hmin)，高度和寬度計算單元84將最大高度值(Hmax)確定為機動車的高度(H)，這能夠用下列的等式(6)來表示Hmax＝Max(H1，H2，...，Hn)------------(6)其中Hmax是道路上機動車的最大高度值，H1，H2，...，Hn是高度緩沖器83中存儲的的數據(高度值)。
如果Hmax≥Hmin，Hmax＝H------------(7)其中Hmax是道路上機動車的最大高度值，Hmin是具有該高度的物體能夠被看成一種相應機動車的最小高度。
同時，通過將激光傳感器之間的距離d3乘以被確定為一種機動車的第一標記緩沖器的位置值(n)能夠確定機動車的位置。現在將對其進行詳細描述。
首先，能夠通過將激光傳感器之間的距離d3乘以被確定為一種機動車的標記緩沖器82第一緩沖器的位置值(n)來計算從道路上參考邊界線，例如，用于將上行車道和下行車道分離開的中央分離線，到機動車的一個角之間的距離。
此外，如果事先存儲每個車道的距離，即，每個車道距中央分離線的距離范圍，就能確定從道路上參考邊界線，例如中央線，到機動車一個角的距離屬于什么范圍，以識別機動車的位置。
通過上述過程所計算的機動車的寬度、高度和位置信息輸出到用于對機動車類型和稅費征收進行分類的計算裝置(未示出)。然后，計算裝置通過將所計算的機動車的高度和寬度與根據機動車的類型事先存儲的高度和寬度的值進行比較，并根據機動車類型分類自動征收稅費。
根據機動車類型分類結果，如果檢查機動車是正在行駛的使用機動車不同類型的OVU(機動車車載單元)而違反規(guī)則的機動車，就驅動攝像機單元(未示出)對違反規(guī)則的機動車的車牌號進行拍攝。
現在將詳細描述本發(fā)明的第一個實施例的操作。
圖17是根據本發(fā)明的第一個實施例的機動車測量方法的流程圖。
首先，當給根據本發(fā)明的機動車測量裝置施加電源時，每個激光傳感器LS1-LSn接收用于發(fā)射激光的電流或電壓，并開始測量機動車(步驟S101)。
之后，為了向激光傳感器LS1-LSn中起作用的激光傳感器傳送脈沖發(fā)生器41產生的脈沖信號，將用于選擇多路器43的輸出端的選擇信號設定成初始值“0”(步驟S102)。
通過使用脈沖計數器42的計數值(n＝n+1)，順序地將脈沖信號施加給激光傳感器LS1-LSn，確定脈沖信號是否已經施加給最后的激光傳感器LSn，機動車測量操作的一個周期是否已經完成(步驟S104)。
如果測量操作的一個周期還沒有完成，通過由使用脈沖計數器41改變的值(n)將脈沖信號施加給第n個激光傳感器(LSn)(步驟S105)。在此情況下，以陣列形式布置激光傳感器LS1-LSn，并順序驅動，由此來測量距離。
同時，在激光傳感器LS1-LSn以陣列形式布置以測量距離的情況下，如果同時操作相鄰的傳感器，可以引起相互之間的干擾，或可能接收到其它傳感器發(fā)射的波的反射波。因此，為了逐個順序操作激光傳感器LS1-LSn，通過使用脈沖計數器42的計數值來驅動多路器43。同時，將脈沖信號傳送給第n個激光傳感器LSn，第n個激光傳感器LSn的激光發(fā)生器21在脈沖信號寬度相應的時間內發(fā)射激光。
為了接收來自激光傳感器LS1-LSn的激光接收器24的接收信號，使開關44-1～44-n當中的與脈沖計數器42的計數值“n”對應的開關接通，以便接收相應的激光傳感器的激光接收器24的輸出信號(與反射光對應的信號)(步驟S106)。
通過使用所輸入的輸出信號來測量經過時間，并通過使用所測量的經過時間來計算道路上物體的高度(步驟S107)。在步驟S107中，在初始化過程中測量的值，即，當道路上沒有機動車時，從激光傳感器到道路表面的距離值中減去與所測量的經過時間相應的所存儲的對應經過時間的距離值，以計算道路表面上物體的高度。
如果所計算的道路表面上物體的高度大于參考高度(預定閾值)，第n個緩沖器的標記接通(即，被設定成“1”)，并記錄緩沖器所測量的高度值。然而，如果所測量的高度小于閾值高度，第n標記斷開(步驟S108～S111)。
如果在步驟S104中完成了一個測量周期，即，完成了每個激光傳感器LS1-LSn的操作時間，通過使用目前在緩沖器中存儲的標記值來測量相應的標記為接通的連續(xù)長度，不小于另一個閾值的長度被測量，即記錄所有能夠被確定為機動車的最小寬度(步驟S112)。
通過使用該數據確定是否存在具有所說連續(xù)長度、高度、寬度的數據和機動車位置(步驟S113～S114)。
之后，返回到多路器單元32的初始操作步驟(步驟S102)，對下一個機動車執(zhí)行同樣的步驟(S101～S114)。
在本發(fā)明的第二個實施例中，在對彼此形成干擾的最大距離內的激光傳感器進行分組之后，在同步操作不同組的激光傳感器過程中，順序操作同一組中的激光傳感器，以便能夠進行高速處理。
現在參考圖18描述根據本發(fā)明第二個實施例的機動車測量裝置。
圖18表示根據本發(fā)明第二個實施例機動車測量裝置的主要部分。
參考圖18，根據本發(fā)明第二個實施例的機動車測量裝置包括對應于整個車道寬度的以“n”個激光傳感器為一組的“m”個激光傳感器組101-1～101-m；多路器單元102，在同步驅動激光傳感器組101-1～101-m中的不同組激光傳感器時，用于輸出順序驅動同一組中的激光傳感器的脈沖信號，并接收由激光傳感器101-1～101-m輸出的用于測量機動車的信號；和計算電路單元103，用于基于多路器單元102產生的脈沖信號和從多路器單元102接收的用于測量機動車的信號，測量經過時間，并基于所測量的經過時間和激光傳感器101-1～101-m的安裝信息，計算機動車的高度和寬度。
“m”個激光傳感器組101-1～101-m分別包括“n”個激光傳感器(LS1-1～LS1-n)(LS2-1～LS2-n)，...，(LSm-1～LSm-n)，每個激光傳感器(LS1-1～LS1-n)，...，(LSm-1～LSm-n)具有上述描述的圖9所示的結構。
現在參考圖19詳細描述多路器單元102和計算電路單元103。
如圖19所示，多路器單元102包括脈沖發(fā)生器91，用于產生脈沖信號以驅動激光傳感器101-1～101-m；脈沖計數器92，用于對脈沖發(fā)生器91產生的脈沖信號進行計數；多路器單元93，用于向每個激光傳感器組101-1～101-m并行同步地輸出脈沖發(fā)生器91產生的脈沖信號，并向同一組激光傳感器組(101-1～101-m)的激光傳感器(LS1-1～LS1-n)，...，(LSm-1～LSm-n)逐個順序輸出脈沖信號；開關(941-1～941-n)，....，(94m-1～94m-n)，與激光傳感器(LS1-1～LS1-n)，...，(LSm-1～LSm-n)對應安裝的、并向計算電路單元103提供激光傳感器(LS1-1～LS1-n)，...，(LSm-1～LSm-n)輸出的用于測量機動車的信號；和多路器951～95m，用于根據來自脈沖計數器92的計數輸出信號，有選擇地操作在開關(941-1～941-n)，....，(94m-1～94m-n)當中的、與多路器單元93已經將脈沖信號傳送到激光傳感器對應的那個開關。
能夠將脈沖計數器92構成為當脈沖發(fā)生器91產生的脈沖到達事先設定的計數極限值時自動復位，即，操作了所有所安裝的激光傳感器之后，完成機動車測量的一個操作周期。
此外，為了使脈沖計數器92的計數值與激光傳感器的數目相對應，可以在多路器單元102中另外安裝一個單獨的電路，用于將脈沖計數器92的計數值與預先設定的極限值進行比較，如果兩個值彼此相同，使脈沖計數器92復位。
可以將開關941-1～941-n，...，94m-1～94m-n構成如由恒定電壓Vcc促使其導通的晶體管一樣。
計算電路單元103基于多路器單元102產生的脈沖信號和多路器單元102所接收的機動車測量信號，同步并行處理從每個激光傳感器101-1～101-m接收的機動車測量的信息。
如圖19所示，計算電路單元103包括邊沿檢測器96，用于檢測脈沖發(fā)生器91產生的脈沖信號的邊沿，并提供指示信號，指示開始從激光傳感器(LS1-1～LS1-n)，...，(LSm-1～LSm-n)的光發(fā)射射時間點到光接收時間點的經過時間；所提供的與激光傳感器(LS1-1～LS1-n)，...，(LSm-1～LSm-n)對應的多個經過時間測量單元(971～97m)，用于基于邊沿檢測器96提供的指令信號和從開關(941-1～941-n)，...，(94m-1～94m-n)輸出的輸出信號，測量從激光傳感器的光發(fā)射時間點到光接收時間點的經過時間；所安裝的與激光傳感器(LS1-1～LS1-n)，...，(LSm-1～LSm-n)對應的高度計算電路(981～98m)，用于參考由經過時間測量單元(971～97m)測量的經過時間，所存儲的與每個經過時間對應的從激光傳感器到道路表面之間的測量的距離，和所測量的從激光傳感器到道路上物體之間的距離，計算道路上物體的高度；和多個寬度和高度計算電路991～99m，用于通過計算與由高度計算電路48所計算的物體高度信息相對應的激光傳感器數目，計算機動車的寬度和高度，并通過將所計算的機動車寬度信息與事先存儲的最小機動車寬度和高度信息相比較，計算最終的機動車寬度。
在本發(fā)明的第二個實施例中，對于計算機動車高度和寬度所需的處理時間，由于激光傳感器LS1～LSn被分成“m”個組，且同步并行處理，其處理時間能夠被減少到在第一實施例中計算機動車高度和寬度處理時間的“l(fā)/m”。這里，“m”是激光傳感器組的個數。
現在詳細描述根據本發(fā)明的第二個實施例的機動車測量裝置的操作和效果。
首先，脈沖發(fā)生器91產生的脈沖信號是具有高電位值為DC5V、低電位值為0V的DC脈沖信號，并被輸出到多路器93，同時被輸出到脈沖計數器92和邊緣檢測器96，以驅動在每個激光傳感器101-1～101-m中提供的激光發(fā)射器21。
當邊緣檢測器96檢測到脈沖發(fā)生器91產生的脈沖信號的上升沿時，它向經過時間測量電路971～97m輸出一個指令信號，以開始經過時間的測量。
之后，脈沖計數器92對脈沖發(fā)生器91產生的脈沖信號的脈沖進行計數，直到計數值到達了等于激光傳感器數的預定計數極限值為止。
多路器93根據脈沖計數器92的計數值向多個激光傳感器組101-1～101-m同步并行輸出脈沖發(fā)生器91產生的脈沖信號，并向同一激光傳感器組(101-1～101-m)的激光傳感器(LS1-1～LS1-n)，...，(LSm-1～LSm-n)逐個順序輸出脈沖信號。因此，同步驅動多個激光傳感器組(101-1～101-m)，同時逐個順序驅動同一激光傳感器組(101-1～101-m)的激光傳感器(LS1-1～LS1-n)，...，(LSm-1～LSm-n)。此時，當脈沖發(fā)生器91產生的脈沖信號具有高電位時，每個激光傳感器(LS1-1～LS1-n)，...，(LSm-1～LSm-n)中的激光發(fā)射器21發(fā)射激光。
例如，如果脈沖計數器92的脈沖計數值是“1”，多路器93將所接收的來自脈沖發(fā)生器91的脈沖信號施加到每個激光傳感器組(101-1～101-m)中的第一激光傳感器(LS1-1，LS2-1，...，LSm-1)以驅動它們。同時，第一激光傳感器(LS1-1，LS2-1，…，LSm-1)發(fā)射激光。同時，多路器(951～95m)使對應于脈沖計數器92的計數值為“1”的開關(941-1，942-1，..，94m-1)接通，并向計算電路單元1 03輸出一個與第一激光傳感器(LS1-1，LS2-1，...，LSm-1)接收的激光相對應的輸出信號。將第一激光傳感器(LS1-1，LS2-1，...，LSm-1)輸出的輸出信號作為用于終止經過時間測量的指令信號，輸出給經過時間測量單元(971～97m)。
如果脈沖計數值是“n”，多路器93向第n個激光傳感器(LS1-n，LS2-n，...，LSm-n)輸出脈沖信號以發(fā)射激光，同時，多路器951～95m使開關(941-n，942-n，...，94m-n)導通，以向經過時間測量單元971～97m輸出一個作為終止經過時間測量的指令信號的輸出信號。
經過時間測量單元971～97m響應邊緣檢測器95輸出的指令信號和由開關(941-1～941-n)，...，(94m-1～94m-n)順序輸出的輸出信號，測量激光傳感器組(101-1～101-m)的每個激光傳感器(LS1-1～LS1-n)，...，(LSm-1～LSm-n)從光發(fā)射時間點到光接收時間點的經過時間，并將所測量的經過時間輸出到高度計算電路(981～98m)。
經過時間測量電路971～97m以與圖12或圖13所示的邊沿檢測器相同的形式來構成，省略對其描述。
高度計算電路981～98m參考由經過時間測量單元971～97m所檢測的經過時間，計算道路上物體的高度，并將所測量的物體的高度信息輸出到寬度計算電路991～99m。
高度計算電路981～98m具有如圖14所示的高度計算電路相同的結構，省略對其描述。
寬度計算電路991～99m使用等式(2)～等式(7)計算道路上機動車的高度和寬度。
寬度和高度計算電路991～99m具有如圖16所示的寬度計算電路相同的結構，省略對其的詳細描述。
因此，在本發(fā)明的第二個實施例中，通過上述過程所計算的機動車寬度、高度和位置信息輸出到一個對機動車的類型和稅費征收進行分類的計算裝置(未示出)。然后，計算裝置通過將所計算的機動車的高度和寬度與根據機動車的類型預先存儲的高度和寬度值進行比較，分類機動車的類型，并根據機動車類型分類，自動征收稅費。
在本發(fā)明的第二個實施例中，根據機動車類型分類結果，如果檢查到機動車是通過使用不同類型的機動車的OVU(機動車車載單元)的正在行駛的違反規(guī)則的機動車，攝像機單元(未示出)將被驅動，對違反規(guī)則的機動車的后部車牌照拍攝，如本發(fā)明的第一個實施例一樣。
現在參考圖20A和20B詳細描述根據本發(fā)明第二個實施例的機動車測量方法。
圖20A和20B是根據本發(fā)明的第二個實施例的機動車測量方法的流程圖。
首先，每個激光傳感器(LS1-1～LS1-n)，...，(LSm-1～LSm-n)接收用于發(fā)射激光的驅動電壓，并開始測量機動車(步驟S201)。
為了將脈沖發(fā)生器91產生的脈沖信號經由多路器93傳送到對應的激光傳感器，將用于切換多路器93操作的選擇信號設定成初始值“0”。
通過使用脈沖計數器92的計數值(n＝n+1)同步并行地將脈沖信號作用到激光傳感器組(101-1～101-m)的第n個激光傳感器(步驟S203，S204，S205)。
為了避免在步驟S203，S204和S205中同組的激光傳感器之間相互干擾，用脈沖計數器92的計數值操作多路器93，以便在同一組中僅有一個激光傳感器被操作。即，脈沖信號同步輸入到激光傳感器101-1～101-m，每個激光傳感器組(101-1～101-m)中設置的“n”個激光傳感器逐個順序接收脈沖，并在與脈沖信號的寬度相應的時間內發(fā)射激光。
為了接收步驟S205中發(fā)射的激光的反射光，在開關(941-1～941-n)，...，(94m-1～94m-n)當中根據脈沖計數器92的計數值(n)，與多路器951～95m已經選擇的與目前激光傳感器對應的開關同步接通，以將從相應的激光傳感器的激光接收器24輸出的輸出信號輸出到經過時間測量單元971～97m(步驟S206)。
經過時間檢測單元971～97m通過使用步驟S206中輸出的輸出信號，測量經過時間，高度計算電路981～98m通過使用所測量的經過時間來計算道路上物體的高度。即，高度計算電路981～98m通過使用經過時間距離值將為每個激光傳感器組(101-1～101-m)中設置的第n個激光傳感器(LS1-n，...，LSm-n)所測量的每個經過時間同步轉換成距離值，并從上至道路表面的高度值中減去所轉換的距離值，由此計算道路上物體的高度(步驟S207-1～S207-m)。
如果所計算的道路上物體的高度大于閾值高度，寬度計算電路(991～99m)使標記緩沖器82的相應標記接通，在高度緩沖器83中存儲機動車的高度值。然而，如果機動車的高度值小于閾值高度，寬度計算電路991～99m僅使標記緩沖器82的相應標記斷開(步驟S208-1～S208-m，S209-1～S209-m，S210-1～S210-m，S211-1～S211-m)。
如果步驟S204中為“n”，當激光傳感器組101-1～101-m逐個完成了“n”個激光傳感器時，即，當完成了測量操作的一個周期時，測量目前存儲在標記緩沖器82中的標記值，以測量標記是接通的連續(xù)長度。即，測量不小于能夠被確定為機動車的最小寬度的長度(步驟S212)。
如果存在具有連續(xù)長度的數據，寬度計算電路(991～99m)通過使用長度值來確定機動車的高度和寬度(步驟S213，S214)。之后，當過程終止時，返回到步驟S202，以對下一個駛入的機動車執(zhí)行步驟S201～S214，計算該機動車的高度和寬度。
到目前為止所描述的本發(fā)明的機動車測量裝置和方法具有下列優(yōu)點。
即，例如，首先，由于使用激光傳感器用非接觸方法測量機動車，不需機動車減慢或停止，就能夠準確地測量以高速行駛的機動車的高度和寬度。因此，能夠解決機動車堵塞問題。
第二，距道路地面某一高度分開安裝激光傳感器，不需要為了安裝諸如引導機動車通過所埋設的傳感器的道路表面的交通島之類的輔助設施而加寬道路。因此，能夠降低建筑費用。
第三，由于參考預先存儲的、與道路上每個車道寬度對應的、彼此緊密安裝的多個激光傳感器的安裝信息，和每個激光傳感器的光發(fā)射時間點與光接收時間點的經過時間，測量機動車的高度和寬度，道路上不需要檢測線或圖案或間斷標記區(qū)域。
第四，由于即使在下雨或下雪的惡劣天氣對激光發(fā)射和反射的直線傳播特性都不會有多大影響，故能夠減小機動車測量中的誤差。
第五，由于激光傳感器以距道路地面某一高度間隔安裝，并且由于基于預先存儲的、與道路上每個車道寬度對應的彼此緊密安裝的多個激光傳感器的安裝信息，和每個激光傳感器的光發(fā)射時間點與光接收時間點的經過時間，測量機動車的高度和寬度，在允許機動車在每個車道上行駛以自由改變行駛車道時，也能夠準確測量機動車的高度和寬度。
第六，由于基于激光傳感器的安裝信息和每個激光傳感器的光發(fā)射時間點和光接收時間點的經過時間，測量機動車的高度和寬度，能夠通過長度單位，而不是角度單位，測量正在行駛的機動車的寬度。因此，能夠簡化計算過程。
第七，由于對應于道路上每個車道的寬度彼此緊密、并距道路表面預定的高度安裝多個激光傳感器，不管正在行駛的機動車的類型如何都能夠準確地測量正在行駛的機動車的寬度。
最后，所有激光傳感器被分成多個組，以便在激光傳感器不會受彼此反射波影響的最小距離內的相鄰的激光傳感器被分成一組，然后將脈沖信號并行地作用給多個組，以便能夠減少機動車的測量時間。
在不脫離本發(fā)明的精神或實質性特征情況下，可以用多種形式來具體體現本發(fā)明，顯然，除非另有說明，上述的實施例并不受前面描述細節(jié)的限制，而是在所附的權利要求限定的精神和范圍內應當有更廣泛的構成，因此，落入權利要求的邊界和范圍內的所有改變和修改，或這樣邊界和范圍的等效變化，因此都被包括在所附權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種機動車測量裝置包括距道路表面預定高度、與每個車道寬度相對應彼此緊密安裝的多個激光傳感器，用于提供信號以測量機動車；和與激光傳感器電連接的處理器裝置，用于基于所接收的來自激光傳感器的信號和預先存儲的多個激光傳感器的安裝信息計算機動車的高度和寬度。
2.如權利要求1所述的裝置，其中多個激光傳感器中每一個包括激光發(fā)射器，向道路表面發(fā)射激光；和激光接收器，用于接收由道路表面或道路上機動車反射的激光，并給處理器裝置提供一個信號以根據接收的反射激光來測量機動車。
3.如權利要求2所述的裝置，其中多個激光傳感器的每一個還包括一個將所接收的來自激光發(fā)射器的激光反射到道路表面的反射板。
4.如權利要求2所述的裝置，其中多個激光傳感器的每一個還包括一個透鏡，用于收集由道路表面或道路上機動車所反射的激光，并向激光接收器提供激光。
5.如權利要求1所述的裝置，其中處理器裝置包括多路器，用于產生驅動信號以驅動激光傳感器，同步地將所產生的驅動信號施加給多個激光傳感器，并接收來自多個激光傳感器的信號以測量機動車；和計算電路，用于參考多路器產生的驅動信號、多路器接收的機動車測量信號和多個激光傳感器的安裝信息，計算機動車的高度和寬度。
6.如權利要求l所述的裝置，其中處理器裝置包括多路器，用于產生驅動信號以驅動激光傳感器，有選擇地將所產生的驅動信號施加給多個激光傳感器，并有選擇地接收來自多個激光傳感器的信號以測量機動車；和計算電路，用于基于所接收的來自多路器單元的機動車測量信號、和多個激光傳感器的安裝信息，計算機動車的高度和寬度。
7.如權利要求6所述的裝置，其中多路器包括脈沖發(fā)生器，用于產生脈沖信號以驅動激光傳感器；脈沖計數器，用于對脈沖發(fā)生器所產生的脈沖信號進行計數；第一多路器，用于根據來自脈沖計數器的脈沖計數值將脈沖發(fā)生器所產生的脈沖信號順序輸出到多個激光傳感器；多個開關，對應于多個激光傳感器安裝、并被轉換到提供由多個激光傳感器輸出的機動車測量信號的一個位置或斷開機動車測量信號的一個位置；和第二多路器，用于根據所接收的來自脈沖計數器的脈沖計數值，在多個開關單元中，有選擇地操作與一個激光傳感器對應的、第一多路器已經將脈沖信號輸出到其上的一個開關單元。
8.如權利要求6所述的裝置，其中計算電路包括邊沿檢測器，用于檢測脈沖發(fā)生器產生的脈沖信號的邊沿，并提供一個指令信號以開始從激光傳感器的光發(fā)射時間點到光接收時間點的經過時間的測量；經過時間測量單元，用于根據邊沿檢測器提供的指令信號和所接收的來自開關單元的機動車測量信號，測量從激光傳感器的光發(fā)射時間點到光接收時間點的經過時間；第一計算單元，用于基于經過時間測量單元所測量的經過時間，計算道路上物體的高度；和第二計算單元，用于基于第一計算單元計算的道路上物體的高度信息和預先存儲的具有此高度信息的物體能夠被確定為機動車的最小高度信息，計算機動車的高度，并基于與能夠被確定為機動車的物體高度信息相對應的激光傳感器數目信息和激光傳感器的安裝信息，計算機動車的寬度和高度。
9.如權利要求1所述的裝置，其中處理器裝置包括多路器，用于通過產生驅動激光傳感器的脈沖信號而同步驅動對應于每個車道寬度的多個激光傳感器組，同步并行將脈沖信號傳送到每個激光傳感器組，以便屬于同一激光傳感器組的多個激光傳感器能夠被逐個順序驅動，并同步接收每個激光傳感器組輸出的信號以測量機動車；和計算電路，用于基于多路器產生的脈沖信號、多路器接收的機動車測量信號和多個激光傳感器的安裝信息，計算機動車的高度和寬度。
10.如權利要求9所述的裝置，其中多路器包括脈沖發(fā)生器，用于產生驅動激光傳感器的脈沖信號；脈沖計數器，用于對脈沖發(fā)生器產生的脈沖信號進行計數；第一多路器，用于根據脈沖計數器的脈沖計數值，同步并行地將脈沖信號輸出到多個激光傳感器組，其中每一組具有多個激光傳感器，多個激光傳感器組在能夠發(fā)生相互干擾的距離內相鄰，并逐個順序地將脈沖信號輸出到在同一激光傳感器組內的激光傳感器；對應于屬于每個激光傳感器組的多個激光傳感器所安裝的多個開關單元，用于通過激光傳感器組選擇激光傳感器輸出的信號以要測量機動車，并將此信號輸出到計算電路單元；和與每個激光傳感器組對應設置的第二多路器，根據所接收的來自脈沖計數器的脈沖計數值，在多個開關單元中，有選擇地操作第一多路器已經將脈沖信號輸出到其上的通過激光傳感器組與相應激光傳感器對應的那個開關單元。
11.如權利要求9所述的裝置，其中計算電路包括邊沿檢測器，用于檢測脈沖發(fā)生器產生的脈沖信號的邊沿，并提供一個指令信號以開始從多個激光傳感器的光發(fā)射時間點到光接收時間點的經過時間的測量；經過時間檢測單元，用于響應邊沿檢測器提供的指令信號和多路器單元所接收的信號，測量從激光傳感器的光發(fā)射時間點到光接收時間點的經過時間，以測量機動車；第一計算單元，用于基于經過時間測量單元所測量的經過時間，計算道路上物體的高度；和第二計算單元，用于基于第一計算單元計算的道路上物體的高度信息和預先存儲的機動車的最小高度信息，計算機動車的高度和寬度，并基于與能夠被確定為機動車的物體高度信息相對應的激光傳感器數目信息和這些激光傳感器的安裝信息，計算機動車的寬度和高度。
12.如權利要求8或11所述的裝置，其中經過時間測量單元包括脈沖發(fā)生器；和脈沖計數器，用于響應所接收的來自邊沿檢測器的指令信號，開始對脈沖發(fā)生器所產生的脈沖進行計數，并響應所接收的來自多路器單元的信號終止脈沖的計數以檢測機動車，并將經過時間輸出到第一計算單元。
13.如權利要求8或11所述的裝置，其中經過時間測量單元包括電容器；充電電流供給器，用于響應所接收的來自邊沿檢測器的指令信號，對電容器進行充電，并響應所接收的來自多路器的信號停止對電容器充電以測量機動車；用于檢測電容器所充電壓的電壓檢測器；經過時間信息存儲單元，用于提供與電容器充電電壓對應的預先存儲的經過時間數據；和用于從經過時間信息存儲單元中讀取與電容器所充電壓對應的經過時間數據，并將讀取的經過時間數據輸出到第一計算電路單元的裝置。
14.如權利要求1所述的裝置，其中激光傳感器的安裝信息包括多個激光傳感器之間的距離信息。
15.如權利要求14所述的裝置，其中激光傳感器之間的距離信息包括朝著激光傳感器的車道寬度方向的長度信息，或將激光傳感器之間的安裝間隔與朝著激光傳感器的車道寬度方向的長度相加所獲得的值的信息。
16.如權利要求1所述的裝置，其中測量機動車的信號包括從多個激光傳感器將激光發(fā)射到道路表面或到道路上的機動車的時間點至激光傳感器接收由道路表面或道路上機動車反射的激光的時間點的經過時間的信息信號。
17.一種機動車測量方法包括如下步驟順序驅動距道路表面預定高度、與道路上每個車道寬度對應彼此緊密設置的多個激光傳感器；測量從根據驅動多個激光傳感器、由多個激光傳感器發(fā)射的發(fā)射激光時間點到接收光的時間點的經過時間；計算與所檢測的經過時間對應的距離；和基于所計算的距離值計算機動車的高度和寬度。
18.一種機動車測量方法包括如下步驟將距道路表面預定高度、與道路上每個車道寬度對應彼此緊密設置的多個激光傳感器分成與每個車道對應的多個組；逐個順序地驅動一組中的多個激光傳感器，并同步驅動多個激光傳感器組；測量從根據驅動多個激光傳感器、由多個激光傳感器發(fā)射的發(fā)射激光時間點到接收光的時間點的經過時間；計算與所檢測的經過時間對應的距離；和基于所計算的距離值，計算機動車的高度和寬度。
全文摘要
公開了機動車測量裝置和方法，以準確檢測以高速行駛的機動車的高度和寬度。機動車測量裝置包括以距道路表面預定高度、并對應于每個車道寬度彼此緊密安裝的多個激光傳感器，用于接收多個激光傳感器發(fā)射到道路上的激光的反射光，并輸出機動車測量信號；和與激光傳感器電連接的處理器裝置，用于基于測量機動車的信號和事先存儲的多個激光傳感器的安裝信息，計算機動車的高度和寬度。
文檔編號G07B15/06GK1467689SQ0310090
公開日2004年1月14日 申請日期2003年1月2日 優(yōu)先權日2002年7月9日
發(fā)明者李尚真, 宋寅準, 林昊賱, 全晙晳 申請人:Lg產電株式會社