一種機(jī)動車測速裝置及測速方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)動車測速裝置，包括：沿道路延伸方向設(shè)置于路面上方的支撐桿，支撐桿兩端分別固定距離傳感器，支撐桿中間安裝一控制元件；所述控制元件控制其兩邊的兩個距離傳感器分別沿垂直于道路路面的方向采集其與路面之間的對地距離信息，并將處理得到的距離數(shù)據(jù)信號發(fā)送給所述控制元件；所述控制元件根據(jù)兩個距離傳感器發(fā)送的距離數(shù)據(jù)信號計算出機(jī)動車的速度值，此外，本發(fā)明還公開了一種機(jī)動車測速方法。本發(fā)明所提供的機(jī)動車測速裝置及測速方法，通過距離傳感器和控制元件實現(xiàn)機(jī)動車的車速測量，避免了使用雷達(dá)裝置，能夠避免被駕駛員提前檢測發(fā)現(xiàn)，且測速時間較短，利于其發(fā)揮管控機(jī)動車車速的效果。
【專利說明】一種機(jī)動車測速裝置及測速方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通控制領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)動車測速裝置及測速方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)動車測速裝置是測量機(jī)動車的行車速度的道路設(shè)施，其用于通過監(jiān)控方式管制 約束機(jī)動車的行車速度。
[0003] 目前，機(jī)動車測速裝置多為雷達(dá)測速裝置。雷達(dá)測速裝置是基于多普勒效應(yīng)的 測速裝置，其發(fā)射的雷達(dá)信號易被如手機(jī)設(shè)備等偵測發(fā)現(xiàn)，駕駛員往往能夠通過雷達(dá)偵測 器等產(chǎn)品提前發(fā)現(xiàn)雷達(dá)測速裝置，造成未設(shè)置雷達(dá)測速裝置的路段機(jī)動車超速行駛情況嚴(yán) 重，不利于達(dá)到管制約束機(jī)動車的行車速度的目的。
[0004] 另外，雷達(dá)測速裝置的測速時間通常要2s_3s，測速時間較長。
[0005] 綜上所述，如何提供一種避免使用雷達(dá)的機(jī)動車測速裝置，以切實發(fā)揮機(jī)動車測 速裝置對機(jī)動車行車速度的管控作用，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種機(jī)動車測速裝置，其包含：
[0007] 支撐桿，沿道路延伸方向平行設(shè)置于路面上方；
[0008] 距離傳感器，設(shè)有兩個，分別固定安裝于支撐桿兩端；
[0009] 控制元件，固定安裝在位于兩距離傳感器之間的所述支撐桿上；
[0010] 其中，所述距離傳感器與控制元件之間還設(shè)有用于反饋電平信號的電平信號反饋 線、共地線以及控制信號線，所述距離傳感器在所述控制元件的控制下，沿垂直于道路路面 的方向采集其與路面之間的對地距離信息，并將處理得到的距離數(shù)據(jù)信號發(fā)送給所述控制 元件，所述控制元件根據(jù)兩個距離傳感器發(fā)送的距離數(shù)據(jù)信號計算出機(jī)動車的速度值。
[0011] 進(jìn)一步地，所述距離傳感器包括一數(shù)據(jù)采集部和電路板，所述數(shù)據(jù)采集部沿垂直 于路面的方向采集對地距離信息，所述電路板對采集的所述對地距離信息進(jìn)行處理后發(fā)送 給所述控制元件。
[0012] 優(yōu)選地，所述控制元件控制兩個距離傳感器的數(shù)據(jù)采集部交替工作。
[0013] 進(jìn)一步地，所述距離傳感器存儲有其與路面的背景距離值；所述距離傳感器在其 采集的實際距離數(shù)據(jù)與其存儲的所述背景距離值相同，或?qū)嶋H距離數(shù)據(jù)與背景距離值的差 值不超過預(yù)設(shè)值時，向所述控制元件發(fā)送低電平信號，在兩者的差值超過所述預(yù)設(shè)值時向 所述控制元件發(fā)送高電平信號。
[0014] 優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)值設(shè)為小于50cm。
[0015] 優(yōu)選地，，兩個所述距離傳感器分別為沿所述機(jī)動車的行進(jìn)方向依次設(shè)置的第一 距離傳感器和第二距離傳感器；所述控制元件在接收到所述第一距離傳感器發(fā)送的高電平 信號時開始計時，并保存其依次接受如下信號時的時間：所述第二距離傳感器發(fā)送的高電 平信號的時間tl、所述第一距離傳感器發(fā)送低電平信號的時間t2以及所述第二距離傳感 器發(fā)送低電平信號時的時間t3 ;所述控制元件根據(jù)所述第一距離傳感器和所述第二距離 傳感器的之間的距離D，以及tl、t2、t3計算所述機(jī)動車的平均速度及加速度值。
[0016] 可選地，兩個所述距離傳感器分別為沿所述機(jī)動車的行進(jìn)方向依次設(shè)置的第一距 離傳感器和第二距離傳感器；所述控制元件在接收到所述第一距離傳感器發(fā)送的高電平信 號時開始計時，并記錄在所述第二距離傳感器發(fā)送高電平信號時持續(xù)的時間t，根據(jù)所述第 一距離傳感器和所述第二距離傳感器的之間的距離D，計算出所述機(jī)動車的平均速度。
[0017] 進(jìn)一步地，所述距離傳感器采樣頻率為lksps-100ksps，采樣精度為lcm_15cm。
[0018] 進(jìn)一步地，所述支撐桿的長度范圍為0. 5m-l. 2m，所述控制元件為單片機(jī)。
[0019] 基于本發(fā)明的另一構(gòu)思，還提供一種針對上述機(jī)動車測速裝置的機(jī)動車測速方 法，其包括如下步驟：
[0020] 沿道路延伸方向平行設(shè)置一支撐桿于路面上方，分別安裝距離傳感器于支撐桿兩 端，支撐桿中間還安裝一控制元件；
[0021] 兩個所述距離傳感器接收所述控制元件的控制命令，交替沿垂直于道路路面的方 向采集其與路面之間的對地距離信息，并將處理得到的距離數(shù)據(jù)信號發(fā)送給所述控制元 件；
[0022] 所述控制元件根據(jù)兩個距離傳感器發(fā)送的距離數(shù)據(jù)信號計算出機(jī)動車的速度值。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的機(jī)動車測速裝置及測速方法，通過距離傳感器 和控制元件實現(xiàn)機(jī)動車的車速測量，避免了使用雷達(dá)裝置，能夠避免被駕駛員提前檢測發(fā) 現(xiàn)，且測速時間較短，利于其發(fā)揮管控機(jī)動車車速的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明實施例提供的機(jī)動車的測速裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明實施例提供的機(jī)動車的測速裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 其中，各附圖標(biāo)記如下：
[0027] 100-距離傳感器；101-電路板；102-外殼；103-信號發(fā)射器；104-信號接收器； 105-控制信號線；107-106-電平信號反饋線；共地線；200-控制元件；300-支撐桿。

【具體實施方式】
[0028] 以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明 的保護(hù)范圍。如在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定部件。本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個部件。本說明書及權(quán)利要求并不 以名稱的差異來作為區(qū)分部件的方式，而是以部件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。說 明書后續(xù)描述為實施本發(fā)明的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本新型的一般原則為目 的，并非用以限定本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
[0029] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030] 參照附圖1，本發(fā)明實施例所公開的一種機(jī)動車測速裝置，包括：支撐桿300、控制 元件200和距離傳感器100,其中，支撐桿300沿道路的延伸方向設(shè)置在路面上方；控制元 件200固定在支撐桿300上；距離傳感器設(shè)有2個，分別固定在支撐桿300兩端；具體地，所 述測速裝置中，距離傳感器100與控制元件200之間還設(shè)有用于反饋電平信號的電平信號 反饋線106、共地線107和控制信號線105。
[0031] 所述兩個距離傳感器100在控制元件200的控制下，沿垂直于道路路面的方向采 集其與路面之間的對地距離信息，并將處理得到的距離數(shù)據(jù)信號發(fā)送給所述控制元件200 ; 控制元件200根據(jù)兩個距離傳感器100發(fā)送的距離數(shù)據(jù)信號計算機(jī)動車的速度值。
[0032] 本發(fā)明實施例提供的機(jī)動車的測速裝置通過距離傳感器100和控制元件200實現(xiàn) 測量機(jī)動車的車速，避免了使用雷達(dá)裝置，能夠避免被駕駛員提前檢測發(fā)現(xiàn)，利于其發(fā)揮管 控機(jī)動車車速的效果。
[0033] 具體的，上述支撐桿300以平行于道路的路面的狀態(tài)設(shè)置在道路上方，平行設(shè)置， 測量精度更高。
[0034] 上述實施例提供的測速裝置中，距離傳感器100包括用于沿垂直于路面的方向采 集對地距離信息的數(shù)據(jù)采集部，以及用于處理上述數(shù)據(jù)采集部所采集的對地距離信息、并 將處理得到的距離數(shù)據(jù)信息發(fā)送給控制元件200的電路板101。所述距離傳感器100還包 括一外殼102,數(shù)據(jù)采集部和電路板101均設(shè)置在外殼102內(nèi)；距離傳感器100的數(shù)據(jù)采集 部包括分別與電路板101相連的信號發(fā)射器103和信號接收器104,信號發(fā)射器103實時向 路面發(fā)送信號，信號接收器104實時接收從地面回傳的信號。
[0035] 由于數(shù)據(jù)采集部需朝向地面發(fā)送信號并接收由地面返回的信號，為了避免兩個距 離傳感器100的數(shù)據(jù)采集部發(fā)射信號和接收的回波信號發(fā)生相互干擾，上述控制元件200 控制兩個距離傳感器100的數(shù)據(jù)采集部交替工作。如采集周期為IOOus的兩個距離傳感 器100,兩者分別為沿車輛的行駛方向設(shè)置的第一距離傳感器和第二距離傳感器，控制元件 200控制第一距離傳感器的數(shù)據(jù)采集部在前半個周期內(nèi)發(fā)送和接收信號；到50us后，第一 個距離傳感器100的數(shù)據(jù)采集部發(fā)送和接收信號完成，該第一距離傳感器的電路板101開 始處理數(shù)據(jù)采集部采集的對地距離信息，同時，控制元件200控制第二個距離傳感器100的 數(shù)據(jù)采集部發(fā)送和接收信號；50us之后，第一距離傳感器的電路板101經(jīng)過數(shù)據(jù)處理獲得 距離數(shù)據(jù)信息并將該信息發(fā)送給控制元件200,控制元件200控制第一距離傳感器的數(shù)據(jù) 采集部再次進(jìn)行發(fā)送和接收信號的數(shù)據(jù)采集工作，同時，第二距離傳感器的數(shù)據(jù)采集部發(fā) 送和接收信號完成，且第二距離傳感器的電路板101開始處理其數(shù)據(jù)采集部采集的對地距 離信息；如此50us之后再次反復(fù)上述步驟，2個距離傳感器100交替進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作。
[0036] 具體的，上述測速裝置中，2個距離傳感器100分別保存有背景距離值（即未有車 輛通過的情況下的對地距離值），兩者分別通過向控制元件200傳送高、低電平的形式向控 制元件200反應(yīng)其下方是否有汽車。為了避免路面的異物（如奔跑的小動物）觸發(fā)距離 傳感器100向控制元件200傳達(dá)下方有汽車通過的錯誤信息，上述距離傳感器100優(yōu)選設(shè) 置為在其測得的距離與其保存的背景距離值的差值不超過預(yù)設(shè)值時，始終保持向控制元件 200傳送代表未有汽車通過的低電平信號，當(dāng)所述距離傳感器在其采集的實際距離數(shù)據(jù)與 其存儲的所述背景距離值相同時，也發(fā)送低電平信號。具體的，由于車身的沿豎直方向的最 低點一般比地面高50cm，上述預(yù)設(shè)值可設(shè)置為小于50cm，優(yōu)選設(shè)置為30cm。
[0037] 上述實施例提供的測速裝置中，控制元件200可采用測量平均速度的方式測量車 速，如距離傳感器100在其測得的對地距離數(shù)據(jù)信息為背景距離值或與背景距離值的差值 小于預(yù)設(shè)值時，向控制元件200發(fā)送低電平信號；車頭到達(dá)第一距離傳感器下方時，第一距 離傳感器向控制元件200發(fā)送高電平信號，控制元件200在接收上述高電平信號時候開始 計時；車頭到達(dá)第二距離傳感器下方時，第二距離傳感器向控制元件200發(fā)送高電平信號， 控制元件200保存相應(yīng)的計時時間t，然后采用第一個距離傳感器100和第二個距離傳感器 100的距離D除以上述時間t的運(yùn)算方式得到汽車的平均速度。
[0038] 上述測試方法雖然能夠計算出機(jī)動車的平均速度，但是，該無法反應(yīng)準(zhǔn)確反應(yīng)車 速以及加速度，故優(yōu)選的，上述控制元件200設(shè)置為采用如下方式獲得汽車的速度和加速 度，以獲得更加精確的測量：
[0039] 當(dāng)機(jī)動車的車頭到達(dá)第一距離傳感器的下方時，第一距離傳感器所測距離發(fā)生變 化，其產(chǎn)生高電平信號，并通過電平信號反饋線106反饋給控制元件200,控制元件200開始 計時。
[0040] 當(dāng)車頭到達(dá)第二距離傳感器的下方時，第二距離傳感器所測距離亦發(fā)生變化，其 產(chǎn)生高電平信號，并通過其電平信號反饋線106反饋給控制元件200,控制元件200保存此 時的時間計數(shù)值tl，并繼續(xù)計時。
[0041] 當(dāng)車尾離開第一距離傳感器的下方時，第一距離傳感器所測距離又回到先前的背 景值或與背景值的差值小于預(yù)設(shè)值，第一距離傳感器由產(chǎn)生高電平信號變回產(chǎn)生低電平信 號，并將該低電平信號傳送給控制元件200,控制元件200保存此時的時間計數(shù)值t2,并繼 續(xù)計時。
[0042] 當(dāng)車尾離開第二距離傳感器的下方時，第二距離傳感器所測距離又回到先前的背 景值或與背景值的差值小于預(yù)設(shè)值，第二距離傳感器由產(chǎn)生高電平信號變回產(chǎn)生低電平信 號，并將該低電平信號傳送給控制元件200,控制元件200保存此時的時間計數(shù)值t3,計時 結(jié)束。
[0043] 上述控制元件200根據(jù)上述計時值tl、t2、t3,以及兩個距離傳感器100的水平距 離D，結(jié)合如下運(yùn)動學(xué)基本公式（1)、（2)和（3)能能夠得到汽車的平均速度運(yùn)算公式（4)和 加速度的運(yùn)算公式（5):
[0044]瞬時速度Vt= V Q+at.................. (1)

【權(quán)利要求】
1. 一種機(jī)動車測速裝置，其特征在于包括： 支撐桿，沿道路延伸方向平行設(shè)置于路面上方； 距離傳感器，設(shè)有兩個，分別固定安裝于支撐桿兩端； 控制元件，固定安裝在位于兩距離傳感器之間的所述支撐桿上； 其中，所述距離傳感器與控制元件之間還設(shè)有用于反饋電平信號的電平信號反饋線、 共地線以及控制信號線，所述距離傳感器在所述控制元件的控制下，沿垂直于道路路面的 方向采集其與路面之間的對地距離信息，并將處理得到的距離數(shù)據(jù)信號發(fā)送給所述控制元 件，所述控制元件根據(jù)兩個距離傳感器發(fā)送的距離數(shù)據(jù)信號計算出機(jī)動車的速度值。
2. 如權(quán)利要求1所述的測速裝置，其特征在于，所述距離傳感器包括一數(shù)據(jù)采集部和 電路板，所述數(shù)據(jù)采集部沿垂直于路面的方向采集對地距離信息，所述電路板對采集的所 述對地距離信息進(jìn)行處理后發(fā)送給所述控制元件。
3. 如權(quán)利要求2所述的測速裝置，其特征在于，所述控制元件控制兩個距離傳感器的 數(shù)據(jù)采集部交替工作。
4. 如權(quán)利要求3所述的測速裝置，其特征在于，所述距離傳感器存儲有其與路面的背 景距離值；所述距離傳感器在其采集的實際距離數(shù)據(jù)與其存儲的所述背景距離值相同，或 實際距離數(shù)據(jù)與背景距離值的差值不超過預(yù)設(shè)值時，向所述控制元件發(fā)送低電平信號，在 兩者的差值超過所述預(yù)設(shè)值時向所述控制元件發(fā)送高電平信號。
5. 如權(quán)利要求4所述的測速裝置，其特征在于，所述預(yù)設(shè)值設(shè)為小于50cm。
6. 如權(quán)利要求5所述的測速裝置，其特征在于，兩個所述距離傳感器分別為沿所述機(jī) 動車的行進(jìn)方向依次設(shè)置的第一距離傳感器和第二距離傳感器；所述控制元件在接收到所 述第一距離傳感器發(fā)送的高電平信號時開始計時，并保存其依次接受如下信號時的時間： 所述第二距離傳感器發(fā)送的高電平信號的時間tl、所述第一距離傳感器發(fā)送低電平信號的 時間t2以及所述第二距離傳感器發(fā)送低電平信號時的時間t3 ;所述控制元件根據(jù)所述第 一距離傳感器和所述第二距離傳感器的之間的距離D，以及tl、t2、t3計算所述機(jī)動車的平 均速度及加速度值。
7. 如權(quán)利要求5所述的測速裝置，其特征在于，兩個所述距離傳感器分別為沿所述機(jī) 動車的行進(jìn)方向依次設(shè)置的第一距離傳感器和第二距離傳感器；所述控制元件在接收到所 述第一距離傳感器發(fā)送的高電平信號時開始計時，并記錄在所述第二距離傳感器發(fā)送高電 平信號時持續(xù)的時間t，根據(jù)所述第一距離傳感器和所述第二距離傳感器的之間的距離D， 計算出所述機(jī)動車的平均速度。
8. 如權(quán)利要求1所述的測速裝置，其特征在于，所述距離傳感器采樣頻率為 lksps-lOOksps，米樣精度為 lcm_15cm。
9. 如權(quán)利要求1所述的測速裝置，其特征在于，所述支撐桿的長度范圍為0. 5m-l. 2m， 所述控制元件為單片機(jī)。
10. -種基于上述權(quán)利要求1-9任一所述的測量裝置的機(jī)動車測速方法，其特征在于 包括如下步驟： 沿道路延伸方向平行設(shè)置一支撐桿于路面上方，分別安裝距離傳感器于支撐桿兩端， 支撐桿中間還安裝一控制元件； 兩個所述距離傳感器接收所述控制元件的控制命令，交替沿垂直于道路路面的方向采 集其與路面之間的對地距離信息，并將處理得到的距離數(shù)據(jù)信號發(fā)送給所述控制元件； 所述控制元件根據(jù)兩個距離傳感器發(fā)送的距離數(shù)據(jù)信號計算出機(jī)動車的速度值。
【文檔編號】G08G1/052GK104504911SQ201410802786
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】洪順坤, 胡峰, 李俊, 崔凱, 王育華, 黃宏啟 申請人:安徽寶龍環(huán)保科技有限公司