CN104504911A - 一种机动车测速装置及测速方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机动车测速装置，包括：沿道路延伸方向设置于路面上方的支撑杆，支撑杆两端分别固定距离传感器，支撑杆中间安装一控制元件；所述控制元件控制其两边的两个距离传感器分别沿垂直于道路路面的方向采集其与路面之间的对地距离信息，并将处理得到的距离数据信号发送给所述控制元件；所述控制元件根据两个距离传感器发送的距离数据信号计算出机动车的速度值，此外，本发明还公开了一种机动车测速方法。本发明所提供的机动车测速装置及测速方法，通过距离传感器和控制元件实现机动车的车速测量，避免了使用雷达装置，能够避免被驾驶员提前检测发现，且测速时间较短，利于其发挥管控机动车车速的效果。

Description

一种机动车测速装置及测速方法

技术领域

本发明涉及交通控制领域，尤其涉及一种机动车测速装置及测速方法。

背景技术

机动车测速装置是测量机动车的行车速度的道路设施，其用于通过监控方式管制约束机动车的行车速度。

目前，机动车测速装置多为雷达测速装置。雷达测速装置是基于多普勒效应的测速装置，其发射的雷达信号易被如手机设备等侦测发现，驾驶员往往能够通过雷达侦测器等产品提前发现雷达测速装置，造成未设置雷达测速装置的路段机动车超速行驶情况严重，不利于达到管制约束机动车的行车速度的目的。

另外，雷达测速装置的测速时间通常要2s-3s，测速时间较长。

综上所述，如何提供一种避免使用雷达的机动车测速装置，以切实发挥机动车测速装置对机动车行车速度的管控作用，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种机动车测速装置，其包含：

支撑杆，沿道路延伸方向平行设置于路面上方；

距离传感器，设有两个，分别固定安装于支撑杆两端；

控制元件，固定安装在位于两距离传感器之间的所述支撑杆上；

其中，所述距离传感器与控制元件之间还设有用于反馈电平信号的电平信号反馈线、共地线以及控制信号线，所述距离传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与路面之间的对地距离信息，并将处理得到的距离数据信号发送给所述控制元件，所述控制元件根据两个距离传感器发送的距离数据信号计算出机动车的速度值。

进一步地，所述距离传感器包括一数据采集部和电路板，所述数据采集部沿垂直于路面的方向采集对地距离信息，所述电路板对采集的所述对地距离信息进行处理后发送给所述控制元件。

优选地，所述控制元件控制两个距离传感器的数据采集部交替工作。

进一步地，所述距离传感器存储有其与路面的背景距离值；所述距离传感器在其采集的实际距离数据与其存储的所述背景距离值相同，或实际距离数据与背景距离值的差值不超过预设值时，向所述控制元件发送低电平信号，在两者的差值超过所述预设值时向所述控制元件发送高电平信号。

优选地，所述预设值设为小于50cm。

优选地，，两个所述距离传感器分别为沿所述机动车的行进方向依次设置的第一距离传感器和第二距离传感器；所述控制元件在接收到所述第一距离传感器发送的高电平信号时开始计时，并保存其依次接受如下信号时的时间：所述第二距离传感器发送的高电平信号的时间t1、所述第一距离传感器发送低电平信号的时间t2以及所述第二距离传感器发送低电平信号时的时间t3；所述控制元件根据所述第一距离传感器和所述第二距离传感器的之间的距离D，以及t1、t2、t3计算所述机动车的平均速度及加速度值。

可选地，两个所述距离传感器分别为沿所述机动车的行进方向依次设置的第一距离传感器和第二距离传感器；所述控制元件在接收到所述第一距离传感器发送的高电平信号时开始计时，并记录在所述第二距离传感器发送高电平信号时持续的时间t，根据所述第一距离传感器和所述第二距离传感器的之间的距离D，计算出所述机动车的平均速度。

进一步地，所述距离传感器采样频率为1ksps-100ksps，采样精度为1cm-15cm。

进一步地，所述支撑杆的长度范围为0.5m-1.2m，所述控制元件为单片机。

基于本发明的另一构思，还提供一种针对上述机动车测速装置的机动车测速方法，其包括如下步骤：

沿道路延伸方向平行设置一支撑杆于路面上方，分别安装距离传感器于支撑杆两端，支撑杆中间还安装一控制元件；

两个所述距离传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与路面之间的对地距离信息，并将处理得到的距离数据信号发送给所述控制元件；

所述控制元件根据两个距离传感器发送的距离数据信号计算出机动车的速度值。

与现有技术相比，本发明所提供的机动车测速装置及测速方法，通过距离传感器和控制元件实现机动车的车速测量，避免了使用雷达装置，能够避免被驾驶员提前检测发现，且测速时间较短，利于其发挥管控机动车车速的效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的机动车的测速装置的主视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的机动车的测速装置的俯视结构示意图；

其中，各附图标记如下：

100-距离传感器；101-电路板；102-外壳；103-信号发射器；104-信号接收器；105-控制信号线；107-106-电平信号反馈线；共地线；200-控制元件；300-支撑杆。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定部件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个部件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分部件的方式，而是以部件在功能上的差异来作为区分的准则。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本新型的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

参照附图1，本发明实施例所公开的一种机动车测速装置，包括：支撑杆300、控制元件200和距离传感器100，其中，支撑杆300沿道路的延伸方向设置在路面上方；控制元件200固定在支撑杆300上；距离传感器设有2个，分别固定在支撑杆300两端；具体地，所述测速装置中，距离传感器100与控制元件200之间还设有用于反馈电平信号的电平信号反馈线106、共地线107和控制信号线105。

所述两个距离传感器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与路面之间的对地距离信息，并将处理得到的距离数据信号发送给所述控制元件200；控制元件200根据两个距离传感器100发送的距离数据信号计算机动车的速度值。

本发明实施例提供的机动车的测速装置通过距离传感器100和控制元件200实现测量机动车的车速，避免了使用雷达装置，能够避免被驾驶员提前检测发现，利于其发挥管控机动车车速的效果。

具体的，上述支撑杆300以平行于道路的路面的状态设置在道路上方，平行设置，测量精度更高。

上述实施例提供的测速装置中，距离传感器100包括用于沿垂直于路面的方向采集对地距离信息的数据采集部，以及用于处理上述数据采集部所采集的对地距离信息、并将处理得到的距离数据信息发送给控制元件200的电路板101。所述距离传感器100还包括一外壳102，数据采集部和电路板101均设置在外壳102内；距离传感器100的数据采集部包括分别与电路板101相连的信号发射器103和信号接收器104，信号发射器103实时向路面发送信号，信号接收器104实时接收从地面回传的信号。

由于数据采集部需朝向地面发送信号并接收由地面返回的信号，为了避免两个距离传感器100的数据采集部发射信号和接收的回波信号发生相互干扰，上述控制元件200控制两个距离传感器100的数据采集部交替工作。如采集周期为100us的两个距离传感器100，两者分别为沿车辆的行驶方向设置的第一距离传感器和第二距离传感器，控制元件200控制第一距离传感器的数据采集部在前半个周期内发送和接收信号；到50us后，第一个距离传感器100的数据采集部发送和接收信号完成，该第一距离传感器的电路板101开始处理数据采集部采集的对地距离信息，同时，控制元件200控制第二个距离传感器100的数据采集部发送和接收信号；50us之后，第一距离传感器的电路板101经过数据处理获得距离数据信息并将该信息发送给控制元件200，控制元件200控制第一距离传感器的数据采集部再次进行发送和接收信号的数据采集工作，同时，第二距离传感器的数据采集部发送和接收信号完成，且第二距离传感器的电路板101开始处理其数据采集部采集的对地距离信息；如此50us之后再次反复上述步骤，2个距离传感器100交替进行数据采集工作。

具体的，上述测速装置中，2个距离传感器100分别保存有背景距离值(即未有车辆通过的情况下的对地距离值)，两者分别通过向控制元件200传送高、低电平的形式向控制元件200反应其下方是否有汽车。为了避免路面的异物(如奔跑的小动物)触发距离传感器100向控制元件200传达下方有汽车通过的错误信息，上述距离传感器100优选设置为在其测得的距离与其保存的背景距离值的差值不超过预设值时，始终保持向控制元件200传送代表未有汽车通过的低电平信号，当所述距离传感器在其采集的实际距离数据与其存储的所述背景距离值相同时，也发送低电平信号。具体的，由于车身的沿竖直方向的最低点一般比地面高50cm，上述预设值可设置为小于50cm，优选设置为30cm。

上述实施例提供的测速装置中，控制元件200可采用测量平均速度的方式测量车速，如距离传感器100在其测得的对地距离数据信息为背景距离值或与背景距离值的差值小于预设值时，向控制元件200发送低电平信号；车头到达第一距离传感器下方时，第一距离传感器向控制元件200发送高电平信号，控制元件200在接收上述高电平信号时候开始计时；车头到达第二距离传感器下方时，第二距离传感器向控制元件200发送高电平信号，控制元件200保存相应的计时时间t，然后采用第一个距离传感器100和第二个距离传感器100的距离D除以上述时间t的运算方式得到汽车的平均速度。

上述测试方法虽然能够计算出机动车的平均速度，但是，该无法反应准确反应车速以及加速度，故优选的，上述控制元件200设置为采用如下方式获得汽车的速度和加速度，以获得更加精确的测量：

当机动车的车头到达第一距离传感器的下方时，第一距离传感器所测距离发生变化，其产生高电平信号，并通过电平信号反馈线106反馈给控制元件200，控制元件200开始计时。

当车头到达第二距离传感器的下方时，第二距离传感器所测距离亦发生变化，其产生高电平信号，并通过其电平信号反馈线106反馈给控制元件200，控制元件200保存此时的时间计数值t1，并继续计时。

当车尾离开第一距离传感器的下方时，第一距离传感器所测距离又回到先前的背景值或与背景值的差值小于预设值，第一距离传感器由产生高电平信号变回产生低电平信号，并将该低电平信号传送给控制元件200，控制元件200保存此时的时间计数值t2，并继续计时。

当车尾离开第二距离传感器的下方时，第二距离传感器所测距离又回到先前的背景值或与背景值的差值小于预设值，第二距离传感器由产生高电平信号变回产生低电平信号，并将该低电平信号传送给控制元件200，控制元件200保存此时的时间计数值t3，计时结束。

上述控制元件200根据上述计时值t1、t2、t3，以及两个距离传感器100的水平距离D，结合如下运动学基本公式(1)、(2)和(3)能能够得到汽车的平均速度运算公式(4)和加速度的运算公式(5)：

瞬时速度v_t＝v₀+at………………(1)

通过上述计算方式得到的机动车能够准确反映机动车平均速度和加速度大小，此外，上述测速装置中，距离传感器100与控制元件200之间还设有共地线107和用于电路板101和控制元件200之间进行通信的控制信号线105。

具体的，上述实施例提供的测速装置中，所述两个距离传感器为同一型号，参数相同的距离传感器，这样能够保证其传输速率，采集频率大小一致，当然，上述两个距离传感器也可为不同参数的距离传感器，所述控制元件可设置于支撑杆上任一合适位置，或者不安装于所述支撑杆上，设置在支撑杆外部，原则上所述控制元件能够处于接收所述两个距离传感器进行信号传输的范围内即可。

具体的，上述实施例提供的测速装置中，距离传感器100是采样频率为1ksps-100ksps的高速距离传感器，其采样精度为1cm-15cm。

另外，上述测速装置中，支撑杆300的长度范围为0.5m-1.2m，相应的，固定在支撑杆300两端的两个距离传感器100的水平距离D为1m左右。

本发明实施例提供的测速装置还具有测速时间短，适用于车流量大、车速快的路面的特点。下面以具有采样频率是10ksps(0.0001秒测量一次对地感应距离)的高速距离传感器100的测速装置具体检测以60km/h行驶中的4.8m长的轿车的车速为例介绍，汽车行驶1.6mm(两个距离传感器100的间距)则立即触发整个测速装置，1.6mm对于整个速度结果的测量基本没有影响，而轿车从车头到达第一距离传感器下方，到车尾离开第二距离传感器下方，(控制元件对速度的计算时间可基本忽略不计)，整个过程用不到0.4秒。

具体的，上述实施例提供的测速装置中，控制元件200为单片机，且该单片机为51系列AT89C2051芯片。当然，上述控制元件200还可采用其它可编程控制元件芯片，在此不作任何限定。

基于本发明的另一构思，还提供一种针对上述机动车测速装置的机动车测速方法，该方法包括如下步骤：

沿道路延伸方向平行设置一支撑杆于路面上方，分别安装距离传感器于支撑杆两端，支撑杆中间还安装一控制元件；所述距离传感器与控制元件之间还设有用于反馈电平信号的电平信号反馈线、共地线以及控制信号线。

两个所述距离传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与路面之间的对地距离信息，并将处理得到的距离数据信号发送给所述控制元件；

所述控制元件根据两个距离传感器发送的距离数据信号计算出机动车的速度值，其计算方法和上述测量装置中使用的方法相同，在此不再做详细说明。

该测速方法具有测量精度高，且避免使用雷达的优点，易于实现，可广泛应用于现代机动车车速监控领域中。

值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以对上述各种零部件的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本发明所涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种机动车测速装置，其特征在于包括：

支撑杆，沿道路延伸方向平行设置于路面上方；

距离传感器，设有两个，分别固定安装于支撑杆两端；

控制元件，固定安装在位于两距离传感器之间的所述支撑杆上；

其中，所述距离传感器与控制元件之间还设有用于反馈电平信号的电平信号反馈线、共地线以及控制信号线，所述距离传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与路面之间的对地距离信息，并将处理得到的距离数据信号发送给所述控制元件，所述控制元件根据两个距离传感器发送的距离数据信号计算出机动车的速度值。

2.如权利要求1所述的测速装置，其特征在于，所述距离传感器包括一数据采集部和电路板，所述数据采集部沿垂直于路面的方向采集对地距离信息，所述电路板对采集的所述对地距离信息进行处理后发送给所述控制元件。

3.如权利要求2所述的测速装置，其特征在于，所述控制元件控制两个距离传感器的数据采集部交替工作。

4.如权利要求3所述的测速装置，其特征在于，所述距离传感器存储有其与路面的背景距离值；所述距离传感器在其采集的实际距离数据与其存储的所述背景距离值相同，或实际距离数据与背景距离值的差值不超过预设值时，向所述控制元件发送低电平信号，在两者的差值超过所述预设值时向所述控制元件发送高电平信号。

5.如权利要求4所述的测速装置，其特征在于，所述预设值设为小于50cm。

6.如权利要求5所述的测速装置，其特征在于，两个所述距离传感器分别为沿所述机动车的行进方向依次设置的第一距离传感器和第二距离传感器；所述控制元件在接收到所述第一距离传感器发送的高电平信号时开始计时，并保存其依次接受如下信号时的时间：所述第二距离传感器发送的高电平信号的时间t1、所述第一距离传感器发送低电平信号的时间t2以及所述第二距离传感器发送低电平信号时的时间t3；所述控制元件根据所述第一距离传感器和所述第二距离传感器的之间的距离D，以及t1、t2、t3计算所述机动车的平均速度及加速度值。

7.如权利要求5所述的测速装置，其特征在于，两个所述距离传感器分别为沿所述机动车的行进方向依次设置的第一距离传感器和第二距离传感器；所述控制元件在接收到所述第一距离传感器发送的高电平信号时开始计时，并记录在所述第二距离传感器发送高电平信号时持续的时间t，根据所述第一距离传感器和所述第二距离传感器的之间的距离D，计算出所述机动车的平均速度。

8.如权利要求1所述的测速装置，其特征在于，所述距离传感器采样频率为1ksps-100ksps，采样精度为1cm-15cm。

9.如权利要求1所述的测速装置，其特征在于，所述支撑杆的长度范围为0.5m-1.2m，所述控制元件为单片机。

10.一种基于上述权利要求1-9任一所述的测量装置的机动车测速方法，其特征在于包括如下步骤：

沿道路延伸方向平行设置一支撑杆于路面上方，分别安装距离传感器于支撑杆两端，支撑杆中间还安装一控制元件；

两个所述距离传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与路面之间的对地距离信息，并将处理得到的距离数据信号发送给所述控制元件；

所述控制元件根据两个距离传感器发送的距离数据信号计算出机动车的速度值。