一种非现称重场景下的车辆检测预警方法及装置与流程

1.本发明涉及汽车称重技术领域，具体为一种非现称重场景下的车辆检测预警方法及装置。


背景技术：

2.在非现称重场景下，通常通过称重衡器对过往车辆进行称重，称得的重量会通过物联网的方式传输至服务器，服务器判别出车辆是否存在超重问题，此方式做到了快速称重、准确称重、高效率称重、联网实现称重数据的共享、对称重数据的有效管理。随着物联网应用的普及，使得智能称重在计量行业领域变得尤为重要。
3.在此非现称重场景中，称重传感器通常连续布置在车道内，由于称重传感器布置的位置的局限性，车辆不规范行车时如压边、跨道或变道，会导致称重传感器受重不均衡进而造成称重不准确的情况，引起称重误差，而服务器无法判断出误差的存在，进而无法判断出超重是否存在，影响到对车辆的重量判断的准确性。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种非现称重场景下的车辆检测预警方法及装置。
6.(二)技术方案
7.为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种非现称重场景下的车辆检测预警方法，所述车辆检测预警方法包括：
8.获取车辆点云数据并基于车辆所在道路的车道线获得车道线的坐标范围；
9.基于车辆点云数据和坐标范围判定车辆是否存在不规范行车行为；
10.若存在不规范行车行为，服务器将车辆称重信息进行标记，否则继续监测。
11.本发明还提供了一种非现称重场景下的车辆检测预警装置，所述预警装置包括：
12.获取模块，用于获取车辆点云数据并基于车辆所在道路的车道线获得车道线的坐标范围；
13.判断模块，用于基于车辆点云数据和坐标范围判定车辆是否存在不规范行车行为；
14.标记模块，用于若存在不规范行车行为，服务器将车辆称重信息进行标记，否则继续监测。
15.(三)有益效果
16.与现有技术相比，本发明提供了一种非现称重场景下的车辆检测预警方法及装置，具备以下有益效果：
17.1、本发明提供的预警方法及装置通过建立激光雷达坐标系并转换至全局坐标系，根据车辆的坐标集合和车道线的坐标范围，从而针对车辆是否存在不规范行车行为进行检
测和判定，在检测到不规范行车行为，使得服务器对重量信息进行标记，从而对检测到的车辆的重量的准确性进行提升，保证了对车辆的重量判断的准确性；
18.2、本发明提供的预警方法及装置通过将多个激光雷达坐标系基于时间戳进行时间同步并将多个激光雷达坐标系转换至一个全局坐标系，方便对车辆点云数据的处理，从而提高对车辆的行车状态进行准确判断，避免有误差的产生。
19.3、本发明提供的预警方法及装置在服务器中增设信号接收模块和信号分析模块，通过信号接收模块中根据车辆的重量信号进行比较和计算后产生预警信号，信号分析模块在接收到预警信号时对车辆的重量信号进行标记，进一步验证汽车处于不规范行车行为中，从而提升本发明提供的预警方法及装置在判断车辆行驶状态的准确性。
附图说明
20.图1为本发明提供的激光雷达位置示意图；
21.图2为本发明提供的激光雷达坐标系与全局坐标系的示意图。
22.图3为本发明提供的激光雷达坐标系转换至全局坐标系的示意图。
23.图4为本发明提供的车辆的不规范行车行为示意图。
24.图5为本发明提供的非现称重场景下的车辆检测预警方法的流程图。
25.图6为本发明提供的信号接收模块的电路原理图。
26.图7为本发明提供的非现称重场景下的车辆检测预警装置的框图。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.请参阅图1-图6，本发明提供一种新的技术方案：一种非现称重场景下的车辆检测预警方法，所述车辆检测预警方法包括：
29.步骤a1、获取车辆点云数据并基于车辆所在道路的车道线获得车道线的坐标范围。
30.具体地，为方便称重，在道路上的某一段安装多个称重传感器，多个称重传感器按照一定规则进行分布从而形成称重区域，如车辆的长度、两车道线形成的区域等等，车辆在经过此称重区域时，称重传感器即实现称重作业从而完成对车辆的称量，获取车辆在道路上称重区域内行驶的点云数据，并基于车辆所在道路的车道线获得车辆所在的坐标范围。
31.进一步地，所述获取车辆点云数据，包括：
32.所述车辆点云数据基于激光雷达检测车辆通过称重区域时得到，所述称重区域包括多个称重传感器。
33.具体地，所述车辆点云数据基于激光雷达检测车辆通过称重区域时得到，为保证车辆的在称重区域内的被完全覆盖，故安装的激光雷达的数量根据车道的数量进行改变，分别安装在第二行的称重传感器与车道线交点处的上方l型支架或龙门架上，如两车道安装一个激光雷达，三车道安装两个激光雷达，以此类推，以实现将车道完全覆盖，实现对车
道内的车辆进行全方位的测量，如图1所示，所述称重传感器通常连续布置在车道内，并根据车道物理尺寸，将称重区域也即是称重平台划分为若干个独立的称重通道，当车辆经过称重通道时，将每一称重通道内检测到的重量信号输出至服务器，服务器基于每一称重通道输出的重量信号从而得出整体的汽车的重量，判断出汽车是否存在超重。
34.进一步地，所述基于车辆所在道路的车道线获得车道线的坐标范围，包括：
35.基于激光雷达建立激光雷达坐标系，并基于激光雷达坐标系标定并平移至全局坐标系，获得车道线的坐标范围。
36.具体地，基于激光雷达建立激光雷达坐标系，即根据激光雷达的数量建立激光雷达坐标系，如一个激光雷达建立一个激光雷达坐标系，两个激光雷达建立两个激光雷达坐标系，以两个激光雷达为例即应用于三车道上，将全局坐标系的原点设置在两激光雷达之间，而激光雷达坐标系自身的特性，需要将激光雷达坐标系标定并平移全局坐标系，根据全局坐标系，获得车道线的坐标范围，如图2所示。
37.更进一步地，所述基于激光雷达坐标系构建全局坐标系，包括：
38.基于车辆点云数据包含的时间戳进行多个激光雷达坐标系下的点云数据的时间同步，从而构建全局坐标系，并将车辆点云数据转换至全局坐标系下，并进行过滤。
39.具体地，将激光雷达所在的l型支架或龙门架与称重传感器保持绝对平行即上下重合，实现激光雷达与全局坐标系的x向的夹角为0
°
，而在激光雷达扫描的范围内，在地面上放置激光反光片a，利用激光雷达通过软件(如cloudcompare)等以拾取的方式扫描得到激光反光片a位于坐标(x,y)上，通过量取的方式获得a在标定后的坐标系下的坐标为(x',y')，则α1＝arctan(x/y),α2＝arctan(x'/y')，则角度β＝α
2-α1，即需将激光雷达坐标系在y方向需要进行水平安置角β的转化，如图3所示。
40.由图3可知，激光雷达坐标系在标定后需要进行平移与全局坐标系才能与全局坐标系进行重合，此时在龙门架与车道线的任一交点布置激光反光片c，以同上的方式即通过软件(如cloudcompare)等以拾取的方式扫描得到激光反光片c在两激光雷达坐标系中的坐标分别为(x1,y)与(x2,y)，则左侧激光雷到达全局坐标系需平移-(abs(x1-x2)/2)，右侧雷达到全局坐标系的平移即为(abs(x1-x2)/2)。
41.具体地，激光雷达获取的车辆的点云数据内包含时间戳，根据时间戳，可将两激光雷达的点云的时间同步，确保点云数据处于同一时刻，左侧雷达和右侧雷达均具有自身雷达的时间钟，两雷达扫描频率与速度固定即点与点间的扫描间隔固定，设左侧雷达的扫描点数为s1且最后一个点的时间戳为t1，右侧雷达的扫描点数为s2且最后一个点的时间戳为t2，设左侧雷达和右侧雷达的点间扫描时间差为t，则计算出左侧雷达的第一个点的时间戳为t
01
＝t1—(s1-1)*t，右侧雷达的第一个点的时间戳为t
02
＝t2—(s2-1)*t，则左侧雷达和右侧雷达共同的时间段为max[t01,t02]-min[t1,t2],对右侧雷达内的点进行时间校验，把共同时间段内的点进行重新拷贝并按照时间戳排序，即完成了雷达的时间同步，即完成时间同步后，此时激光雷达扫描得到的点云数据与全局坐标系中的一致。
[0042]
具体地，在龙门架与车道线的所有交点布置激光反光片，在无车的情况下获取全局点云数据，通过拾取的方式获取每一交点处激光反光片的全局点云的坐标，从左至右，x坐标分别为x1、x2、x3与x4，该交点坐标集合即组成了车道线的坐标范围，其中x坐标为全局坐标系下的坐标，x坐标为激光雷达坐标系下的坐标，将获取到的车辆的点云数据均从激光
雷达坐标系转换至全局坐标系，在无车的情况下，获取全局点云数据中的y值的均值q，对全局点云数据基于以下条件进行过滤，从而剔除车道外的点云数据，提升数据的准确性和有效性，其中x1和x4为车道边缘的x向坐标，q为y向的均值，即滤除x向：x》x4或x《x1和y向：y》q的点云数据。
[0043]
步骤a2、基于车辆点云数据和坐标范围判定车辆是否存在不规范行车行为。
[0044]
具体地，将每一时刻下的车辆点云数据转换为全局点云数据，将车辆左侧的点云数据的x向的坐标集合记为{s
x1
}，将车辆右侧的点云数据的x向的坐标集合记为{s
x2
}，将车辆的左侧和右侧的坐标集合的与车道标定范围进行对比，从而判定车辆是否存在不规范行车行为。
[0045]
步骤a3、若存在不规范行车行为，服务器将车辆称重信息进行标记，否则继续监测。
[0046]
具体地，当判定车辆存在不规范行车行为时，服务器生成预警信号，所述预警信号中存在与重量信号即称重信息相应的标记，服务器包括信号接收模块和信号分析模块，服务器将接收到的重量信号分别输出至信号接收模块和信号分析模块，服务器利用信号接收模块生成预警信号，将预警信号输出至信号分析模块，所述信号分析模块在接收到预警信号时根据标记将车辆的重量信号进行标记，提醒信号分析模块需对重量信号进行相应的处理或进行补偿，否则，判定车辆不存在不规范行车行为，则继续获取车辆的点云数据。
[0047]
进一步地，所述基于车辆点云数据和坐标范围判定车辆是否存在不规范行车行为，包括：
[0048]
获取车辆左侧和右侧在全局坐标系内x向的坐标集合，基于坐标范围与坐标集合，判断出车辆是否存在不规范行车行为。
[0049]
具体地，令x1-x2为第一车道的坐标范围，x2-x3为第二车道的坐标范围，x3-x4为第三车道的坐标范围内，然后与车辆的左侧和右侧的坐标集合进行比较，从而判断车辆是否存在不规范行车行为，若s
x1
、s
x2
处于同一车道的坐标范围内,则判定车辆处于正常行车，则继续对下一车辆是否存在规范行为进行监测，而若s
x1
、s
x2
处于不同车道的坐标范围内,即判定汽车不规范行车，服务器将车辆称重信息进行标记。
[0050]
更进一步地，所述基于坐标范围与坐标集合，判断出车辆是否存在不规范行车行为，包括：
[0051]
若所述车辆左侧和右侧坐标集合中的坐标未处在同一坐标范围内，判定车辆存在所述不规范行车行为，所述不规范行车行为包括压边和跨道。
[0052]
具体地，若s
x1
、s
x2
未处在同一坐标范围内即处于不同车道的坐标范围内,即判定车辆存在不规范行车行为，令s
x1
与s
x2
中间的车道标记点为s
x
,当s
x1
、s
x2
中任一坐标与s
x
的差值小于50cm，则判定车辆处于压道；否则判定车辆处于跨道，如图4所示。
[0053]
其中，服务器中的信号接收模块将接收到经物联网方式传输过来的称重传感器输出的重量信号，所述称重传感器即为称重区域内的任意一称重传感器，可采用现有技术中输出模拟重量信号的压力传感器进行使用，此为现有技术，在此不多做赘述，此时的重量信号经运放器u3b输出至运放器u1b上与电容c1存储的电压信号进行比较，其中电压信号即为信号接收模块历史接收到的重量信号的最低幅值信号，当运放器u1b将二极管d2导通时，表明此时信号接收模块接收到的重量信号的幅值因进行远距离传输而发生衰减较电压信号
低或车辆重量发生了变化，则此时二极管d2经电容c2将晶闸管q2导通，晶闸管q2则将重量信号分为三路，一路传输至电容c1上重新进行存储，另一路传输至运放器u2b上，第三路传输至运放器u4b上，而当运放器u1b通过非门u1a将二极管d1导通时，则表明此时重量信号虽进行远距离传输但未发生较大衰减或车辆重量发生了变化，则此时二极管d1通过电容c3将晶闸管q1导通，晶闸管q1将重量信号分别输出至运放器u2b和运放器u4b上，运放器u2b接收到重量信号后与接收到的其他称重传感器输出的第二路重量信号进行减法预算从而输出第一差值信号，运放器u3b则重量信号与接收到的其他称重传感器输出的第三路重量信号进行减法预算从而输出第二差值信号，若第一比较信号、第二差值信号分别将二极管d3、二极管d4导通时，则表明此时称重传感器输出的重量信号与其他称重传感器输出的重量信号之间的差值较大，即此时车辆存在不规范行为，导致得到的重量信号差别较大，而若是只是重量信号在传输过程中产生的衰减，则重量信号应相差无几，此时第一差值信号与第二差值信号经与门u3a进行与运算后输出预警信号，此预警信号输出至信号分析模块，所述信号分析模块在接收到预警信号时根据标记将车辆的重量信号进行标记，进一步验证判定的车辆存在不规范行为的准确性。
[0054]
如在使用中，其中一路称重传感器输出的称重信号为3v，而电容c1储存的电压信号为2.8v，则运放器u1b通过非门u1a、电容c3、二极管d1将晶闸管q1导通，晶闸管q1将此时的重量信号分别输出至运放器u2b、运放器u3b进行减法运算，而接收到的第二路重量信号为4v、4.1v，则第一差值信号和第二差值信号通过与门u3a输出预警信号至信号分析模块，所述信号分析模块在接收到预警信号时根据标记将车辆的重量信号进行标记。
[0055]
本发明还提供了一种非现称重场景下的车辆检测预警装置，如图6-7所示，所述预警装置包括：
[0056]
获取模块，用于获取车辆点云数据并基于车辆所在道路的车道线获得车道线的坐标范围；
[0057]
判断模块，用于基于车辆点云数据和坐标范围判定车辆是否存在不规范行车行为；
[0058]
标记模块，用于若存在不规范行车行为，服务器将车辆称重信息进行标记，否则继续监测。
[0059]
所述获取模块具体用于：
[0060]
所述车辆点云数据基于激光雷达检测车辆通过称重区域时得到，所述称重区域包括多个称重传感器。
[0061]
所述获取模块还具体用于：
[0062]
基于激光雷达建立激光雷达坐标系，并基于激光雷达坐标系构建全局坐标系，并获得车道线的坐标范围。
[0063]
所述获取模块更具体用于：
[0064]
基于车辆点云数据包含的时间戳进行多个激光雷达坐标系下的点云数据的时间同步，从而构建全局坐标系，并将车辆点云数据转换至全局坐标系下，并进行过滤。
[0065]
所述判断模块具体用于：
[0066]
获取车辆左侧和右侧在全局坐标系内x向的坐标集合，基于坐标范围与坐标集合，判断出车辆是否存在不规范行车行为。
[0067]
所述判断模块更具体用于：
[0068]
若所述车辆左侧和右侧坐标集合中的坐标未处在同一坐标范围内，判定车辆存在所述不规范行车行为，所述不规范行车行为包括压边和跨道。
[0069]
所述标记模块还包括服务器，所述服务器包括信号接收模块和信号分析模块，所述信号分析模块包括电阻r4，电阻r4的一端连接称重传感器，电阻r4的另一端连接运放器u3b的同相端，运放器u3b的反相端分别连接电阻r1的一端、晶闸管q1的阳极、晶闸管q2的阳极，电阻r1的另一端连接运放器u1b的反相端，运放器u1b的同相端与电容c1的一端，运放器u1b的输出端分别连接二极管d2的正极、非门u1a的输入端，二极管d1的负极分别连接电容c2的一端、晶闸管q2的控制极，晶闸管q2的阴极分别连接电阻r2的一端、电容c1的另一端，非门u1a的输出端与二极管d1的正极相连接，二极管d1的负极分别连接电容c3的一端、晶闸管q1的控制极，晶闸管q1的阴极与电阻r3的一端相连接，电阻r3的另一端分别连接电阻r8的一端、电阻r2的一端、运放器u2b的同相端，运放器u2b的反相端分别连接电阻r6的一端、电阻r10的一端，电阻r6的另一端连接第二路重量信号，运放器u2b的输出端分别连接电阻r10的另一端、二极管d3的正极，二极管d3的负极连接与门u3a的7引脚，与门u3a的5引脚连接二极管d4的负极，二极管d4的正极分别连接电阻r11的一端、运放器u4b的输出端，运放器u4b的反相端分别连接电阻r11的另一端、电阻r5的一端，电阻r5的另一端连接第三路重量信号，运放器u4b的同相端连接电阻r7的另一端，与门u3a的输出端连接信号分析模块。
[0070]
本技术实施例提供的非现称重场景下的车辆检测预警装置能够实现上述非现称重场景下的车辆检测预警方法的实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。
[0071]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种非现称重场景下的车辆检测预警方法，其特征在于：所述车辆检测预警方法包括：获取车辆点云数据并基于车辆所在道路的车道线获得车道线的坐标范围；基于车辆点云数据和坐标范围判定车辆是否存在不规范行车行为；若存在不规范行车行为，服务器将车辆称重信息进行标记，否则继续监测。2.根据权利要求1所述的非现称重场景下的车辆检测预警方法，其特征在于：所述获取车辆点云数据，包括：所述车辆点云数据基于激光雷达检测车辆通过称重区域时得到，所述称重区域包括多个称重传感器。3.根据权利要求1所述的非现称重场景下的车辆检测预警方法，其特征在于：所述基于车辆所在道路的车道线获得车道线的坐标范围，包括：基于激光雷达建立激光雷达坐标系，并基于激光雷达坐标系构建全局坐标系，并获得车道线的坐标范围。4.根据权利要求3所述的非现称重场景下的车辆检测预警方法，其特征在于：所述基于激光雷达坐标系构建全局坐标系，包括：基于车辆点云数据包含的时间戳进行多个激光雷达坐标系下的点云数据的时间同步，从而构建全局坐标系，并将车辆点云数据转换至全局坐标系下，并进行过滤。5.根据权利要求1所述的非现称重场景下的车辆检测预警方法，其特征在于：所述基于车辆点云数据和坐标范围判定车辆是否存在不规范行车行为，包括：获取车辆左侧和右侧在全局坐标系内x向的坐标集合，基于坐标范围与坐标集合，判断出车辆是否存在不规范行车行为。6.根据权利要求5所述的非现称重场景下的车辆检测预警方法，其特征在于：所述基于坐标范围与坐标集合，判断出车辆是否存在不规范行车行为，包括：若所述车辆左侧和右侧坐标集合中的坐标未处在同一坐标范围内，判定车辆存在所述不规范行车行为，所述不规范行车行为包括压边和跨道。7.一种非现称重场景下的车辆检测预警装置，其特征在于：所述预警装置包括：获取模块，用于获取车辆点云数据并基于车辆所在道路的车道线获得车道线的坐标范围；判断模块，用于基于车辆点云数据和坐标范围判定车辆是否存在不规范行车行为；标记模块，用于若存在不规范行车行为，服务器将车辆称重信息进行标记，否则继续监测。

技术总结
本发明涉及汽车称重技术领域，且公开了一种非现称重场景下的车辆检测预警方法及装置,解决了在车辆不规范行为行驶时对称得的车辆的称重信息有影响的问题，本发明提供的所述车辆检测预警方法包括：获取车辆点云数据并基于车辆所在道路的车道线获得车道线的坐标范围，基于车辆点云数据和坐标范围判定车辆是否存在不规范行车行为，若存在不规范行车行为，服务器将车辆称重信息进行标记，否则继续监测，从而保证检测到的车辆的重量的准确性。从而保证检测到的车辆的重量的准确性。从而保证检测到的车辆的重量的准确性。


技术研发人员：宋奎运 谷建斌 牛俊伟 张超
受保护的技术使用者：中储恒科物联网系统有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/11