一种基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法及系统与流程

1.本发明涉及射频识别非机动车超速技术领域，具体涉及一种基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法及系统。


背景技术：

2.非机动车，特别是电动自行车具有体型小、行驶路线灵活等特点，由于其愈发庞大的数量，可能造成的交通安全隐患也日益凸显，涉及电动自行车的交通事故大多是由于车速过快同时驾驶员注意力不集中所导致。根据新国标标准规定，电动自行车最高时速应不超过25km/h，但现在全国各地道路上的电动自行车超速行为比比皆是。综上，对于电动自行车的管控成为交通安全的重点话题，其中，超速行为的判别应当成为管控的侧重点之一。
3.当前较为成熟的测速手段为区间测速、雷达测速、视频测速。其中，区间测速和雷达测速比较适用于高速公路以及城市周边区域等车辆密度不高的地方，在道路多、车辆多、行人多的情况下无法精确满足监管需求，并且测速对象以机动车为主。视频测速则对环境和路况要求较高，如遇极端天气或电动自行车扎堆遮挡的情况，效果会变差。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法及系统，该方法及系统可以通过射频定位测速实现复杂路况下对电动自行车的超速违法行为判别。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法，包括：s1，获取标签信息、第一相位信息和第一时间信息；s2，获取标签信息、第二相位信息和第二时间信息；s3，利用第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息确定速度初始值；s4，将速度初始值与矫正系数k相乘，获得速度矫正值，0.7≤k≤1；s5，上报超过阈值的速度矫正值及其标签信息。
7.在本发明中，优选的，第n次计算速度矫正值所使用的矫正系数k与第n-1次计算获得的速度矫正值负相关。
8.在本发明中，优选的，s1包括：s11，射频开启标签盘点；s12，读到场内的任一标签后，接收其标签信息和第一相位信息；s13，crc校验确认标签信息合法性；s14，保存标签信息和第一相位信息，记录时间戳作为第一时间信息。
9.在本发明中，优选的，s2包括：s21，向对应标签进行二次访问，接收其标签信息和第二相位信息；s22，保存第二相位信息，记录时间戳作为第二时间信息。
10.在本发明中，优选的，s21中接收其标签信息为读取标签对应区域y个字节，y小于标签信息包含的字节总数。
11.在本发明中，优选的，s3包括：s31，计算第一相位信息和第二相位信息的相位差；s32，计算第一时间信息和第二时间信息的时间差；s33，利用相位差和时间差计算速度初始
值。
12.在本发明中，优选的，s4和s5之间还包括：s4a，判断速度矫正值是否在在正常速度区间内，若是，则保留速度矫正值；若否，则删除速度矫正值。
13.在本发明中，优选的，还包括：s4b，剔除速度矫正值中的跳变值。
14.在本发明中，优选的，s4b包括：s4b1，将x标签的n个速度矫正值建立为速度数组v_list；s4b2，计算x标签的第n+1个速度矫正值v与v_list中的各速度矫正值的平均值v_mean和方差v_stdev；s4b3，判断v_stdev是否大于跳变阈值，若是，则把v_mean代替v更新入v_list中；若否，则以v值更新至v_list；s4b4，将v_list中的各个速度矫正值作为有效的速度矫正值。
15.一种基于射频定位测速的电动自行车超速判别系统，包括：射频单元，用于获取标签信息、第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息和第二时间信息；射频单元包括：盘点子单元，用于射频开启标签盘点；读取子单元，用于读取标签信息、第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息；校验子单元，用于crc校验确认标签信息合法性；存储子单元，用于保存标签信息、第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息；信息处理单元，与射频单元联接，用于利用第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息确定速度初始值，对速度初始值进行矫正，获得速度矫正值；异常剔除单元，与信息处理单元联接，用于剔除速度矫正值中的异常值；跳变剔除单元，与异常剔除单元联接，用于剔除速度矫正值中的跳变值；跳变剔除单元包括：数组子单元，用于将x标签的n个速度矫正值建立为速度数组v_list；平均子单元，用于计算x标签的第n+1个速度矫正值v与v_list中的各速度矫正值的平均值v_mean和方差v_stdev；更新子单元，用于判断v_stdev是否大于跳变阈值，若是，则把v_mean代替v更新入v_list中；若否，则以v值更新至v_list；通信单元，与跳变剔除单元联接，用于上报超过阈值的速度矫正值。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.本发明的方法及系统通过对相位差进行计算，可以获得标签至天线的相对距离以及车辆瞬时速度，射频天线能够以微秒级周期持续盘点场内全部标签，即使遇到非机动车扎堆等路况不佳的情形，也可以精确的进行距离和车速的标定，可适用于车辆密集的场景，能够精确满足监管需求，适应多种复杂和恶劣的环境和路况，并且能对场景里的电动自行车速度实时更新，做到不丢车、可追溯地实时监测电动自行车的行驶速度，让超速违章无处可逃。
附图说明
18.图1为本发明一个实施例中基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法的流程图。
19.图2为本发明一个实施例中基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法中s1的流程图。
20.图3为本发明一个实施例中基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法中s2的流程图。
21.图4为本发明一个实施例中基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法中s3的流程图。
22.图5为本发明一个实施例中基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法的流程图。
23.图6为本发明一个实施例中基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法中s4b的流程图。
24.图7为本发明一个实施例中基于射频定位测速的电动自行车超速判别系统的结构示意图。
25.附图中：1-射频单元、101-盘点子单元、102-读取子单元、103-校验子单元、104-存储子单元、2-信息处理单元、3-异常剔除单元、4-跳变剔除单元、401-数组子单元、402-平均子单元、403-更新子单元、5-通信单元。
具体实施方式
26.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。
27.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
28.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
29.请同时参见图1至图4，本发明一较佳实施方式提供一种基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法，包括：
30.s1，获取标签信息、第一相位信息和第一时间信息。
31.该步骤中，射频开启电子标签盘点操作，当读到场内的一张标签后，依照相应空口协议接收标签信息和相位信息，经crc(循环冗余校验码)校验确认标签信息合法性，分别保存标签信息和第一相位值，记录时间戳，时间戳内即包含第一时间信息。可将s1分成几个子步骤，包括：
32.s11，射频开启标签盘点；
33.s12，读到场内的任一标签后，接收其标签信息和第一相位信息；
34.s13，crc校验确认标签信息合法性；
35.s14，保存标签信息和第一相位信息，记录时间戳作为第一时间信息。
36.s2，获取标签信息、第二相位信息和第二时间信息。
37.随后对该标签进行第二次访问操作并等待接收结果。根据射频空口协议获取该标签的句柄，因句柄和标签是绑定的，故可以快速确认该标签为第一次访问的标签，因本方法并不关心第二次空口访问所返回的标签信息，所以可尽量选用耗时较短的操作，比如读标
签对应区域1字节、2字节或部分字节等，可表述为读取标签对应区域y个字节，y小于标签信息包含的字节总数。待标签返回数据，保存第二次访问操作的相位数据，即第二相位信息，记录时间戳作为第二时间信息。至此射频装置对本张标签的访问结束。可将s2分为几个子步骤，包括：
38.s21，向对应标签进行二次访问，接收其标签信息和第二相位信息；
39.s22，保存第二相位信息，记录时间戳作为第二时间信息。
40.s3，利用第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息确定速度初始值。
41.利用第一相位信息和第二相位信息计算相位差，配合第一时间信息和第二时间信息所得的时间差，然后以相位测距、测速的方法可以计算出对应标签与射频天线的相对距离和速度。由于两次访问操作相隔时间为微秒级，所以依据这次时间差所算出的结果可约等于距离和速度的瞬时值，该速度的瞬时值即为速度初始值。s3可分解为：
42.s31，计算第一相位信息和第二相位信息的相位差；
43.s32，计算第一时间信息和第二时间信息的时间差；
44.s33，利用相位差和时间差计算速度初始值。
45.s4，将速度初始值与矫正系数k相乘，获得速度矫正值，0.7≤k≤1。
46.由于标签是运动的，而两次采集是有时间差的，这个时间差将会带来相位差的绝对误差，进而影响标签距离值和速度值的准确度，实际的表现为，所有计算得出的速度初始值都有一个基于速度的偏移，标签运动速度越快，则其速度初始值相对真实值的偏差越大。为矫正此偏差，在每次计算出一张标签的速度初始值后，均要参考上一次的速度矫正值(首次测量可以本次速度初始值作为参考)对此次速度初始值进行一定衰减性质的补偿。补偿的具体方式是，根据上次速度矫正值的大小将此次速度初始值乘以一个取值范围0.7至1的系数k，至于上次速度矫正值和k取值的对应关系，一般都是经验值，普遍规律是速度越快k值越小，或者可表述为第n次计算速度矫正值所使用的矫正系数k与第n-1次计算获得的速度矫正值负相关，可通过实验确定k与不同速度的对应值。
47.s5，上报超过阈值的速度矫正值及其标签信息。
48.在获得速度矫正值后，可将其与预设的阈值进行对比，如未超过阈值则无需上报，如果超过了阈值，则可以将该速度矫正值以及其标签信息上报，以对其进行处罚。如此不断测量进入测量场景的电动车速度矫正值，对走出测量场景的电动车，射频将检测不到其标签，也即停止对其速度的测量。
49.本发明的另一个实施例中，如图5、图6所示，基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法在s4和s5之间还包括：
50.s4a，判断速度矫正值是否在在正常速度区间内，若是，则保留速度矫正值；若否，则删除速度矫正值。
51.s4b，剔除速度矫正值中的跳变值。
52.电动自行车电子标识在射频天线覆盖场内运动时，每轮盘点获取的车辆速度数据是有所波动的，为了获取车辆的准确速度，需要实时地对数据进行异常点剔除、平滑滤波(剔除跳变值)。每一次识读到标签数据，均进入平滑滤波流程进行处理，处理完成后输出一个准确地车辆速度，并填入射频节点中包含的速度数组中。异常点的定义是速度矫正值超
出0-50km/h的值，处理方式是异常值直接被丢弃。非异常值可继续进入跳变点判别，使用本次输入速度矫正值v与已有速度数组v_list中的速度值总共n+1个一同计算平均值v_mean和方差v_stdev，若方差v_stdev超出限制则判定为跳变点，把计算出的平均值v_mean代替v更新入速度数组v_list中。若为非跳变点，则以原始v值更新至速度数组v_list。至此流程结束，等待下一次速度矫正值v的输入。因此，s4b包括：
53.s4b1，将x标签的n个速度矫正值建立为速度数组v_list；
54.s4b2，计算x标签的第n+1个速度矫正值v与v_list中的各速度矫正值的平均值v_mean和方差v_stdev；
55.s4b3，判断v_stdev是否大于跳变阈值，若是，则把v_mean代替v更新入v_list中；若否，则以v值更新至v_list；
56.s4b4，将v_list中的各个速度矫正值作为有效的速度矫正值。
57.如图7所示，本发明还提供一种基于射频定位测速的电动自行车超速判别系统，包括：
58.射频单元，用于获取标签信息、第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息和第二时间信息。射频单元包括：盘点子单元，用于射频开启标签盘点；读取子单元，用于读取标签信息、第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息；校验子单元，用于crc校验确认标签信息合法性；存储子单元，用于保存标签信息、第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息。
59.信息处理单元，用于利用第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息确定速度初始值，对速度初始值进行矫正，获得速度矫正值。
60.异常剔除单元，用于剔除速度矫正值中的异常值。
61.跳变剔除单元，用于剔除速度矫正值中的跳变值。跳变剔除单元包括：数组子单元，用于将x标签的n个速度矫正值建立为速度数组v_list；平均子单元，用于计算x标签的第n+1个速度矫正值v与v_list中的各速度矫正值的平均值v_mean和方差v_stdev；更新子单元，用于判断v_stdev是否大于跳变阈值，若是，则把v_mean代替v更新入v_list中，若否，则以v值更新至v_list。
62.通信单元，用于上报超过阈值的速度矫正值。
63.工作原理：
64.开始工作后，上位机下发射频识别规则，通信模块接收到规则数据流后转发至射频单元，该单元提取规则中的信息，确定标签盘点的起停时间、标签轮询周期、标签操作类型等，与射频电子标签进行数据交互，并用标签的应答数据来更新射频节点链表。信息处理单元对此链表进行轮询，当有射频节点更新时则提取该节点进行射频定位测速的计算，经过异常剔除单元和跳变剔除单元进行异常点剔除以及平滑滤波(跳变点剔除)后更新该射频节点的速度数据。若速度达到规定触发阈值，则信息处理单元提取该射频节点所有车辆信息和速度数据，组帧向通信单元发送，通信单元将这次的车辆超速消息发送至连接上位机的数据链路中。若标签离场后经过一段时间不再读到，则由信息处理单元负责清空此节点。
65.上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属
于本发明所涵盖专利范围。

技术特征：
1.一种基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法，其特征在于，包括：s1，获取标签信息、第一相位信息和第一时间信息；s2，获取标签信息、第二相位信息和第二时间信息；s3，利用第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息确定速度初始值；s4，将速度初始值与矫正系数k相乘，获得速度矫正值，0.7≤k≤1；s5，上报超过阈值的速度矫正值及其标签信息。2.根据权利要求1所述的基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法，其特征在于，第n次计算速度矫正值所使用的所述矫正系数k与第n-1次计算获得的速度矫正值负相关。3.根据权利要求1所述的基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法，其特征在于，所述s1包括：s11，射频开启标签盘点；s12，读到场内的任一标签后，接收其标签信息和第一相位信息；s13，crc校验确认标签信息合法性；s14，保存标签信息和第一相位信息，记录时间戳作为第一时间信息。4.根据权利要求1所述的基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法，其特征在于，所述s2包括：s21，向对应标签进行二次访问，接收其标签信息和第二相位信息；s22，保存第二相位信息，记录时间戳作为第二时间信息。5.根据权利要求4所述的基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法，其特征在于，s21中所述接收其标签信息为读取标签对应区域y个字节，y小于标签信息包含的字节总数。6.根据权利要求1所述的基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法，其特征在于，所述s3包括：s31，计算第一相位信息和第二相位信息的相位差；s32，计算第一时间信息和第二时间信息的时间差；s33，利用相位差和时间差计算速度初始值。7.根据权利要求1所述的基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法，其特征在于，s4和s5之间还包括：s4a，判断速度矫正值是否在在正常速度区间内，若是，则保留速度矫正值；若否，则删除速度矫正值。8.根据权利要求1所述的基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法，其特征在于，还包括：s4b，剔除速度矫正值中的跳变值。9.根据权利要求8所述的基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法，其特征在于，所述s4b包括：s4b1，将x标签的n个速度矫正值建立为速度数组v_list；s4b2，计算x标签的第n+1个速度矫正值v与v_list中的各速度矫正值的平均值v_mean和方差v_stdev；s4b3，判断v_stdev是否大于跳变阈值，若是，则把v_mean代替v更新入v_list中；若否，则以v值更新至v_list；
s4b4，将v_list中的各个速度矫正值作为有效的速度矫正值。10.一种基于射频定位测速的电动自行车超速判别系统，其特征在于，包括：射频单元，用于获取标签信息、第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息和第二时间信息；所述射频单元包括：盘点子单元，用于射频开启标签盘点；读取子单元，用于读取标签信息、第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息；校验子单元，用于crc校验确认标签信息合法性；存储子单元，用于保存标签信息、第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息；信息处理单元，与所述射频单元联接，用于利用第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息确定速度初始值，对速度初始值进行矫正，获得速度矫正值；异常剔除单元，与所述信息处理单元联接，用于剔除速度矫正值中的异常值；跳变剔除单元，与所述异常剔除单元联接，用于剔除速度矫正值中的跳变值；所述跳变剔除单元包括：数组子单元，用于将x标签的n个速度矫正值建立为速度数组v_list；平均子单元，用于计算x标签的第n+1个速度矫正值v与v_list中的各速度矫正值的平均值v_mean和方差v_stdev；更新子单元，用于判断v_stdev是否大于跳变阈值，若是，则把v_mean代替v更新入v_list中；若否，则以v值更新至v_list；通信单元，与所述跳变剔除单元联接，用于上报超过阈值的速度矫正值。

技术总结
本发明涉及射频识别非机动车超速技术领域，公开了一种基于射频定位测速的电动自行车超速判别方法，包括：S1，获取标签信息、第一相位信息和第一时间信息；S2，获取标签信息、第二相位信息和第二时间信息；S3，利用第一相位信息、第一时间信息、第二相位信息、第二时间信息确定速度初始值；S4，将速度初始值与矫正系数k相乘，获得速度矫正值，0.7≤k≤1；S5，上报超过阈值的速度矫正值及其标签信息；该方法通过对相位差进行计算，可以获得标签至天线的相对距离以及车辆瞬时速度，射频天线能够以微秒级周期持续盘点场内全部标签，做到不丢车、可追溯地实时监测电动自行车的行驶速度，让超速违章无处可逃。无处可逃。无处可逃。


技术研发人员：何乃晨 王金龙
受保护的技术使用者：高新兴智联科技股份有限公司
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/5/30