一种车辆特征的提取方法及提取系统与流程

1.本公开一般地涉及智能交通管理技术领域。更具体地，本公开涉及一种车辆特征的提取方法及提取系统。


背景技术：

2.本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的实施方式提供背景或上下文。此处的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已经想到或者已经探究的概念。因此，除非在此指出，否则在本部分中描述的内容对于本技术的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并且并不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
3.智能交通管理，其基于“人”、“车”、“路”等关键要素，利用计算机技术、信息技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术等科学技术来自动识别、智能分析交通重点管理目标和自动检出违法行为，以便提高通行效率，优化交通出行秩序。例如车辆超限检测站，该系统通过安装的路面及路上的称重传感器、激光探头可以全自动的采集车辆的长、宽、高、速度、重量。由此，成为智能化管理交通运输的现代化工具。在车辆超限检测中，车辆的总质量限值不仅与车辆的轴数有关，还与车辆的其他特征有关。然而，目前尚未提出能够同时识别车辆的多种特征的有效解决方案。


技术实现要素：

4.为了至少解决上面的一个或多个技术问题，本公开提供一种车辆特征的提取方法及提取系统。本公开实施例通过结合第一探测信息和第二探测信息，不仅可以同时获取车辆的多种特征信息，还提高了特征信息的准确性。鉴于此，本公开在如下的多个方面提供相应的解决方案。
5.在第一方面，本公开提供一种车辆特征的提取方法，包括：通过第一探测单元获取车辆在行进过程中的第一探测信息；通过第二探测单元获取所述车辆在行进过程中的第二探测信息；以及根据所述第一探测信息和所述第二探测信息来获取所述车辆的特征信息；优选地，根据所述第一探测信息和所述第二探测信息确定所述车辆的三维轮廓信息；以及基于所述三维轮廓信息来获取所述车辆的特征信息。
6.在一个实施例中，其中，所述第一探测信息包括第一探测位置信息和第一探测能量信息；所述第二探测信息包括第二探测位置信息和第二探测能量信息。
7.在另一个实施例中，其中，根据所述第一探测信息和所述第二探测信息确定所述车辆的三维轮廓信息包括：将所述第一探测信息中的所述第一探测位置信息转换为第一坐标信息；将所述第二探测信息中的所述第二探测位置信息转换为第二坐标信息；根据所述第一探测位置信息和所述第二探测位置信息以及第一预设角确定不同时刻所述车辆的速度；以及基于所述第一坐标信息、所述第二坐标信息以及所述车辆的速度确定所述车辆的三维轮廓信息。
8.在又一个实施例中，其中，根据所述第一探测位置信息和所述第二探测位置信息
以及第一预设角确定不同时刻所述车辆的速度包括：根据所述第一探测位置信息、所述第一探测能量信息和/或所述第二探测位置信息、所述第二探测能量信息获取所述车辆的多个不同特征点；根据所述第一探测位置信息和所述第二探测位置信息和所述第一预设角确定所述多个特征点的移动距离和时间差；以及基于所述多个特征点的移动距离和时间差确定所述车辆的速度。
9.在又一个实施例中，其中，基于所述第一坐标信息、所述第二坐标信息以及所述车辆的速度确定所述车辆的三维轮廓信息包括：根据所述车辆的速度确定所述车辆的第一位移信息和第二位移信息；以及基于所述第一坐标信息、所述第二坐标信息、所述第一位移信息和所述第二位移信息确定所述车辆的三维轮廓信息。
10.在又一个实施例中，其中，基于所述第一坐标信息、所述第二坐标信息、所述第一位移信息和所述第二位移信息确定所述车辆的三维轮廓信息包括：将所述第一坐标信息和所述第一位移信息组合成第一轮廓信息；将所述第二坐标信息和所述第二位移信息组合成第二轮廓信息；以及根据所述第一位移信息和所述第二位移信息的大小，将所述第二轮廓信息依次插入到所述第一轮廓信息，以形成所述三维轮廓信息。
11.在又一个实施例中，其中，所述多个特征点至少包括：所述车辆的车头前端点、车尾后端点、轮胎前端点、轮胎后端点、反光镜前端点、反光镜后端点、车身反光条的起始点和车身反光条的结束点。
12.在又一个实施例中，其中，所述特征信息至少包括轴组信息、驱动轴信息和空气悬挂信息中的一种或者多种。
13.在又一个实施例中，其中，基于所述三维轮廓信息来获取所述车辆的轴组信息包括：基于所述三维轮廓信息确定所述车辆每个轴组的起始位置、结束位置以及长度；以及基于所述轴组的起始位置、结束位置以及长度和/或所述车辆的相邻轮胎的投影重合次数来确定所述车辆的轴组信息。
14.在又一个实施例中，其中，基于所述三维轮廓信息来获取所述车辆的驱动轴信息包括：基于所述三维轮廓信息确定所述车辆的驱动轴的起始位置和结束位置；基于所述驱动轴的起始位置和结束位置之间所述多个特征点的投影距离和距离地面的高度；以及基于所述投影距离和高度进行拟合获得所述车辆的驱动轴信息。
15.在又一个实施例中，其中，基于所述三维轮廓信息来获取所述车辆的空气悬挂信息包括：基于所述三维轮廓信息确定所述车辆的驱动轴信息；基于所述驱动轴信息确定所述空气悬挂信息。
16.在第二方面，本公开还提供一种车辆特征的提取系统，包括：第一探测单元，其布置用于获取车辆在行进过程中的第一探测信息；第二探测单元，其布置用于获取所述车辆在行进过程中的第二探测信息；以及数据处理单元，用于根据所述第一探测信息和所述第二探测信息来获取所述车辆的特征信息；优选地，所述第一探测单元的第一探测面垂直于路面且与车辆行驶方向垂直，所述第二探测单元的第二探测面垂直于路面且与所述车辆行驶方向的夹角布置成第一预设角。
17.在一个实施例中，其中，所述第一探测单元与所述第二探测单元在沿车辆行驶方向上的距离设置成0毫米-1000毫米，并且所述车辆先经过所述第一探测单元，再经过所述第二探测单元。
18.根据本公开实施例，通过结合第一探测信息和第二探测信息，不仅可以同时获取车辆的多种特征信息，还提高了特征信息的准确性。进一步地，本公开实施例将第一探测信息和第二探测信息进行拼接来获取车辆的三维轮廓信息，基于该三维轮廓信息获取车辆的特征信息，使得获得的包含车辆的信息更丰富，从而提高了特征信息的准确性。进一步地，本公开实施例将第一探测单元的第一探测面设置成与车辆行驶方向垂直，以便进行精准分车。同时，本公开实施例将第二探测单元的第二探测面设置成与车辆行驶方向的角度为第一预设角，以便同时获取车辆更多的特征信息，从而提高了对车辆的特征信息的检测精度。
附图说明
19.通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分其中：
20.图1是示出传统车辆超限检测系统的示例性示意图；
21.图2示出根据本公开实施例的车辆特征的提取系统的示例性结构框图；
22.图3示出根据本公开实施例的第一探测单元和第二探测单元布置的示例性示意图；
23.图4示出根据本公开实施例的车辆特征的提取方法的示例性流程图；
24.图5示出根据本公开实施例的基于第一探测单元建立的第一坐标系；
25.图6示出根据本公开实施例的基于第二探测单元建立的第二坐标系；以及
26.图7示出根据本公开实施例的确定特征点移动距离的示例性示意图。
具体实施方式
27.下面将参考若干示例性实施方式来描述本公开的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
28.车辆超限检测系统通常包括安装的路面及路上的称重传感器或者激光探头，来获取车辆的重量或者采集车辆的长、宽、高以及速度，以便识别车辆的车型。根据《公路货运车辆超限超载认定标准》，车辆的总质量限值不仅与车辆的轴数有关，还与车辆的轴组类型有关。相同轴数而轴组类型不同的车辆所对应的总质量限值不同，例如，三轴载货汽车总质量限值为25吨，三轴铰接列车和三轴中置轴挂车列车总质量限值为27吨；四轴载货汽车总质量限值为31吨，四轴全挂汽车列车和四轴铰接列车总质量限值为36吨；五轴铰接列车部分轴组类型总质量限值为43吨，五轴铰接列车部分轴组类型总质量限值为42吨。
29.结合上述描述可知，三轴车、四轴车以及五轴车，其总质量限值通常与车辆的轴组类型有关。然而，对于6轴车，车辆的总质量限值还与驱动轴的个数有关，六轴及六轴以上汽车列车，其车货总质量超过49吨，其中牵引车驱动轴为单轴的，其车货总质量超过46吨，符合上述情形的货运车辆认定为超限运输车辆。
30.车辆的总质量限值还与是否装备空气悬挂有关，驱动轴为每轴每侧双轮胎且装备空气悬架时，三轴和四轴货车的总质量限值各增加1吨；驱动轴为每轴每侧双轮胎并装备空
气悬架、且半挂车的两轴之间的距离d≥1800mm的4轴铰接列车，总质量限值为37吨。
31.图1是示出传统车辆超限检测系统的示例性示意图。图中沿车辆行驶方向的路面板块1上布置有条式称重装置2，图中示出三个条式称重装置2。当车辆行驶经过条式称重装置2时，可以采集到路面板块1相关的形变信号，通过对该形变信号分析可以获得车辆的重量。此外，由于车辆只有在车轮碾压条式称重装置时才能采集到脉冲形式的形变信号。基于此，可以对采集到的形变信号进行计数，从而确定车辆的轴数。传统的车辆超限检测系统还可以在沿车辆行驶方向上的道路一侧安装非接触式的激光扫描装置3来识别车辆的轴数或者驱动轴。
32.基于上述描述，传统的车辆超限检测只能识别车辆的一种特征，例如，只能识别车辆的轴数或者车辆的驱动轴，而无法同时获取车辆的多种特征，从而无法正确判定车辆是否超限。
33.有鉴于此，为了克服上述一个或多个方面的缺陷，在本公开的实施例，提供了一种车辆特征的提取方法及提取系统，通过结合第一探测单元获取的第一探测信息和第二探测单元获取的第二探测信息，不仅可以同时获取车辆的多个特征信息，还可以提高车辆的特征信息的准确性。
34.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域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，都属于本公开保护的范围。
35.图2示出根据本公开实施例的车辆特征的提取系统200的示例性结构框图。该提取系统200包括第一探测单元201、第二探测单元202以及数据处理单元203。
36.第一探测单元201用于获取车辆在行进过程中的第一探测信息。在一个实施例中，第一探测单元可以是单线扫描式激光雷达，本公开对此不作限制。该第一探测单元的第一探测面布置成与车辆行驶方向垂直，并且第一探测单元的第一探测面布置成与地面垂直。在另一个实施例中，第一探测信息包括第一探测位置信息和第一探测能量信息。
37.第二探测单元202用于获取车辆在行进过程中的第二探测信息。在一个实施例中，第二探测单元也可以是单线扫描式激光雷达，本公开对此不作限制。该第二探测单元的第二探测面布置成与车辆行驶方向的夹角为第一预设角，并且第二探测单元的第二探测面同样布置成与地面垂直。附加地，第一预设角可以是35
°‑
40
°
。在另一个实施例中，第二探测信息包括第二探测位置信息和第二探测能量信息。
38.在一个实施场景中，第一探测单元和第二探测单元安装在沿车辆行驶方向上的道路同侧，并且第一探测单元和第二探测单元距离检测区域边沿的距离可以相同也可以不同，优选地，第一探测单元和第二探测单元距离检测区域边沿的距离相同。作为可选地，第一探测单元和第二探测单元可以安装在沿车辆行驶方向的检测区域的左侧，也可以安装在沿车辆行驶方向的检测区域的右侧，本公开对此不作限制。该检测区域通常设置在车辆进入收费站之前的广场车道或者收费站出入口车道上。关于第一探测单元和第二探测单元的具体布置将在后面详细描述。
39.获得第一探测信息和第二探测信息后，数据处理单元203用于根据第一探测信息和第二探测信息来获取车辆的特征信息。在一个实施场景中，数据处理单元通过网线、串口
或者wifi分别与上述第一探测单元和第二探测单元连接。在一个实施例中，车辆的特征信息可以是轴组信息、驱动轴信息和空气悬挂信息中的一种或者多种。
40.图3示出根据本公开实施例的第一探测单元和第二探测单元布置的示例性示意图。图中沿车辆行驶方向的检测区域4的左侧，并且在沿车辆行驶方向上前后依次安装有第二探测单元5和第一探测单元6。其中，第二探测单元5安装在第二安装支架7上，第一探测单元6安装在第一安装支架8上，并且第二探测单元5的第二探测面和第一探测单元6的第一探测面均与地面垂直。此外，第一探测单元6的第一探测面还布置成与车辆行驶方向垂直(例如图中箭头f所指)，第二探测单元5的第二探测面布置成与车辆行驶方向的夹角为第一预设角(例如图中箭头f1所指)。附加地，第一预设角可以是35
°‑
40
°
。第二探测单元5和第一探测单元6通过网口、串口或者wifi(图中未示出)连接至数据处理单元9。
41.需要理解的是，当车辆沿车辆行驶方向经过检测区域时，车辆首先经过第一探测单元，再经过第二探测单元。基于此，可以利用第一探测单元进行精准分车，使得第一探测单元和第二探测单元获取的信息只包含一辆车的信息，而不包括其他车辆的信息，从而获得更准确的探测信息。同时，第一探测单元与第二探测单元在沿车辆行驶方向的距离可以设置在0毫米至1000毫米之间，本领域技术人员可以根据实际场景设置，本公开不作限制。优选地，可以将第一探测单元和第二探测单元沿车辆行驶方向的距离设置为500毫米，以便保证当车辆车尾的最后端通过第一探测单元的第一探测面时，车辆的所有轴能够完全通过车辆的第一探测单元的第一探测面。
42.在一些的实施例中，在一个方面，可以将上述第一探测单元距离地面的高度设置为1500毫米至3000毫米。优选地，可以将上述第一探测单元距离地面的高度设置为1600毫米，以便保证第一探测单元的第一探测面既能够覆盖整个检测区域，又能够探测到车辆的轮胎底部的更为精细的信息。在另一个方面，上述第二探测单元距离地面的高度可以设置为50毫米至200毫米。由上述描述可知，第二探测单元的第二探测面与车辆行驶方向的夹角为35
°‑
40
°
。基于此，可以便于第二探测单元对车辆进行全方位的扫描，尤其是对车辆的驱动轴和空气悬挂的扫描，来避免扫描到车辆的第二探测信息的缺失，从而保证获取更为准确的车辆信息。
43.结合上述描述，本公开实施例将第一探测单元和第二探测单元布置在沿车辆行驶方向的检测区域的一侧，以便结合第一探测单元和第二探测单元分别获取的探测信息来确定车辆的特征信息，以便获取更完整的探测信息，提高了待测车辆的特征信息的准确性，以便获取更完整的探测信息。进一步地，本公开实施例通过并且将第一探测单元的第一探测面布置成与车辆行驶方向垂直，使得在相邻两辆待测车辆距离很近时，第一探测单元可以精准分车，从而弥补了第二探测单元在相邻两辆待测车辆距离很近而无法精准分车的缺陷。进一步地，本公开实施例通过将第二探测单元的第二探测面布置成与车辆行驶方向的夹角为第一预设角，并且将第二探测单元距离地面的高度设置成低于第一探测单元距离地面的高度。基于此，本公开实施例不仅能够获取待测车辆侧面的探测信息，还可以获得车辆的底盘信息，从而弥补了第一探测单元由于轮胎遮挡无法扫描同轴轮胎之间的底盘信息的缺陷。例如，无法获得位于同轴轮胎之间的驱动轴信息和空气悬挂信息。更进一步地，本公开实施例将第一探测单元和第二探测单元安装在检测区域的一侧，从而无需破损路面，使得施工成本低。
44.图4示出根据本公开实施例的车辆特征的提取方法400的示例性流程图。如图所示，在步骤402处，通过第一探测单元获取车辆在行进过程中的第一探测信息。在一个实施例中，第一探测单元可以是单线扫描式激光雷达，本公开对此不作限制。第一探测单元布置在沿车辆行驶方向的检测区域的一侧，并且第一探测单元的第一探测面垂直于地面且与车辆行驶方向垂直，关于第一探测单元的布置可以参考前文描述，此处不再重复。
45.在步骤404处，通过第二探测单元获取车辆在行进过程中的第二探测信息。在一个实施例中，第二探测单元也可以是单线扫描式激光雷达，其布置在沿车辆行驶方向的检测区域的一侧。第二探测单元的第二探测面与车辆行驶方向的夹角为35
°‑
40
°
，关于第一探测单元和第二探测单元的具体布置可以参考前文描述，此处不再重复。
46.获得第一探测信息和第二探测信息后，接着，在步骤406处，根据第一探测信息和第二探测信息来获取车辆的特征信息。进一步地，根据第一探测信息和第二探测信息确定车辆的三维轮廓信息，基于三维轮廓信息来获取车辆的特征信息。
47.在一个实施例中，第一探测信息包括第一探测位置信息和第一探测能量信息，第二探测信息包括第二探测位置信息和第二探测能量信息。可以理解，第一探测位置信息和第一探测能量信息以及第二探测位置信息和第二探测能量信息可以直接由第一探测单元和第二探测单元获得。当第一探测单元和第二探测单元采用单线扫描式激光雷达时，其扫描频率为50hz，角度分辨率为0.1度，扫描角度为180度。其中，角度分辨率为相邻光线的夹角，扫描角度为光线出射的扇形角。由此，利用单线扫描式激光雷达每秒可以得到50帧扫描数据，并且每帧扫描数据包含1800个扫描点，当待测车辆通过检测区域的过程中，不同扫描帧数据对应着不同时刻。
48.更为具体地，第一探测位置信息包括不同时刻下获取的不同扫描点到第一探测单元发光中心的距离以及不同时刻下获取的不同扫描点到第一探测单元发光中心的连线与地面垂直线的夹角。在一个实施场景中，可以将第一探测位置信息记为{(p1,θ1,t),(p2,θ2,t),(p3,θ3,t),
…
}。其中，(p1,p2,p3,
…
)表示在t时刻时，不同扫描点到第一探测单元发光中心的距离，(θ1,θ2,θ3,
…
)表示在t时刻时，不同扫描点到第一探测单元发光中心的连线与地面垂直线的夹角。第一探测能量信息表示不同时刻采集到的第一探测位置信息中的不同扫描点的回波信号能量。在一个实施场景中，可以将第一探测能量信息记为{(λ1,t),(λ2,t),(λ3,t),
…
}，其中，{λ1,λ2,λ3,
…
}表示在t时刻时，第一探测位置信息中的不同扫描点的回波信号能量。
49.与上述第一探测位置信息和第一探测能量信息类似，第二探测位置信息包括不同时刻下获取的不同扫描点到第二探测单元发光中心的距离以及不同时刻下获取的不同扫描点到第二探测单元发光中心的连线与地面垂直线的夹角。在一个实施场景中，可以将第二探测位置信息记为{(p
′1,θ
′1,t),(p
′2,θ
′2,t),(p
′3,θ
′3,t),
…
}。其中，(p
′1,p
′2,p
′3,
…
)表示在t时刻时，不同扫描点到第二探测单元发光中心的距离，(θ
′1,θ
′2,θ
′3,
…
)表示在t时刻时，不同扫描点到第二探测单元发光中心的连线与地面垂直线的夹角。第二探测能量信息表示不同时刻采集到的第二探测位置信息中的不同扫描点的回波信号能量。在一个实施场景中，可以将第二探测能量信息记为{(λ
′1,t),(λ
′2,t),(λ
′3,t),
…
}，其中，{λ
′1,λ
′2,λ
′3,
…
}表示在t时刻时，第二探测位置信息中的不同扫描点的回波信号能量。
50.进一步地，基于第一探测位置信息可以确定第一坐标信息，基于第二探测位置信
息可以确定第二坐标信息。更进一步地，通过第一坐标信息、第二坐标信息以及车辆的速度可以获得车辆的三维轮廓信息。
51.当基于第一探测位置信息来确定第一坐标信息时，可以以经过第一探测单元的发光中心且垂直于地面的直线与地面的交点作为坐标原点o，建立坐标系。由此，可以将由第一探测单元获得的扫描点表示在建立的坐标系内，以便确定第一坐标信息。需要理解的是，本领域技术人员可以建立角度的坐标系，坐标系的原点、x轴和y轴可以任意选取，本公开对此不作限制。为了便于计算，本公开实施例建立直角坐标系，更为具体地，本公开实施例将经过第一探测单元的发光中心且垂直于地面的直线作为y正半轴，将垂直于车辆行驶方向(也即与第一探测单元的第一探测面平行)且方向朝向检测区域的直线作为x正半轴，建立第一直角坐标系xoy，例如图5所示。
52.图5示出根据本公开实施例的基于第一探测单元建立的第一坐标系。在该第一直角坐标系xoy中，a表示第一探测单元的发光中心，b、c、d分别表示第一探测信息中的同一时刻的不同扫描点。将b、c、d与a进行连接，ab、ac、ad分别表示第一探测位置信息中的扫描点b、c、d到第一探测单元发光中心的距离，β1、β2、β3分别表示扫描点b、c、d到第一探测单元发光中心的连线与y轴的夹角。结合上述描述可知，ab、ac、ad的距离可以分别记为p1、p2、p3。β1、β2、β3也即θ1、θ2、θ3。
53.假设将第一探测单元的发光中心a到原点o的距离为h，则当第一探测信息中的扫描点距离地面高度大于h时，θ》90
°
；当第一探测信息中的扫描点距离地面高度小于h时，θ《90
°
；第一探测信息中的扫描点距离地面高度等于h时，θ＝90
°
。例如图5中示出扫描点b、c、d，其中，b距离地面高度小于h，则β1《90
°
；c和d距离地面高度大于h，则β2》90
°
，β3》90
°
。基于此，利用三角形计算原理，根据第一探测位置信息{(p1,θ1,t),(p2,θ2,t),(p3,θ3,t),
…
}可以获得第一坐标信息{(x1,y1,t),(x2,y2,t),(x3,y3,t),
…
}，具体地可以通过如下公式表示：
[0054][0055]
其中，(x1,x2,x3,
…
)分别表示在t时刻时，第一探测信息中的扫描点在第一坐标信息中的x坐标，也即不同扫描点与第一探测单元的发光中心的连线在地面上的投影距离，可以记为第一投影距离；(y1,y2,y3,
…
)分别表示在t时刻时，第一探测信息中的不同扫描点在第一坐标信息中的y坐标，也即不同扫描点到地面的距离，可以记为第一高度。
[0056]
当基于第二探测位置信息来确定第二坐标信息时，可以以经过第二探测单元的发光中心且垂直于地面的直线与地面的交点作为坐标原点o
′
，建立坐标系。由此，可以将由第二探测单元获得的扫描点表示在建立的坐标系内，以便确定第二坐标信息。需要理解的是，本领域技术人员可以建立角度的坐标系，坐标系的原点、x轴和y轴可以任意选取，本公开对此不作限制。为了便于计算，本公开实施例建立直角坐标系，更为具体地，本公开实施例将经过第一探测单元的发光中心且垂直于地面的直线作为y
′
正半轴，将平行于第二探测单元的第二探测面且方向朝向检测区域的直线作为x
′
正半轴，建立第二直角坐标系x
′o′y′
,例如图6所示。
[0057]
图6示出根据本公开实施例的基于第二探测单元建立的第二坐标系。图中示出第二探测单元的发光中心a1，假设a1距离地平面的高度为h
′
。与上述第一直角坐标系xoy处理
方式类似，在第二直角坐标系x
′o′y′
中，当第二探测信息中的扫描点距离地面高度大于h
′
时，θ
′
》90
°
；当第二探测信息中的扫描点距离地面高度小于h
′
时，θ
′
《90
°
；第二探测信息中的扫描点距离地面高度等于h
′
时，θ
′
＝90
°
。基于此，利用三角形计算原理，根据第二探测位置信息{(p
′1,θ
′1,t),(p
′2,θ
′2,t),(p
′3,θ
′3,t),
…
}可以获得坐标系x
′o′y′
的信息{(x
′1,y
′1,t),(x
′2,y
′2,t),(x
′3,y
′3,t),
…
}，具体地可以通过如下公式表示：
[0058][0059]
其中，(x
′1,x
′2,x
′3,
…
)分别表示在t时刻时，第二探测信息中的扫描点在坐标系x
′o′y′
信息中的x坐标，也即不同扫描点与第二探测单元的发光中心的连线在地面上的投影距离，(y1,y2,y3,
…
)分别表示在t时刻时，第二探测信息中的不同扫描点在坐标系x
′o′y′
信息中的y坐标，也即不同扫描点到地面的距离。
[0060]
根据前文描述，第二探测单元的第二探测面布置成与车辆行驶方向的夹角为第一预设角，第一预设角为35
°‑
40
°
。由此，还可以以经过第二探测单元的发光中心且垂直于地面的直线与地面的交点作为坐标原点o
″
，将经过第一探测单元的发光中心且垂直于地面的直线作为y
′
正半轴，将垂直于车辆行驶方向且方向朝向检测区域的直线作为x
″
正半轴，来建立第三直角坐标系x
″o″y″
，以便基于第二探测位置信息来确定第二坐标信息。
[0061]
如图6所述，图中示出第一预设角α，根据上述获得的坐标系x
′o′y′
的信息{(x
′1,y
′1,t),(x
′2,y
′2,t),(x
′3,y
′3,t),
…
}，利用三角形计算原理，可以得到第二坐标系信息{(x
″1,y
″1,t),(x
″2,y
″2,t),(x
″3,y
″3,t),
…
}，具体地可以通过如下公式表示：
[0062][0063]
其中，(x
″1,x
″2,x
″3,
…
)分别表示在t时刻时，第二探测信息中的扫描点在第二坐标信息的x坐标，也即不同扫描点与第二探测单元的发光中心的连线在地面上垂直于车辆行驶方向的投影距离，可以记为第二投影距离；(y
″1,y
″2,y
″3,
…
)分别表示在t时刻时，第二探测信息中的不同扫描点在第二坐标信息中的y坐标，也即不同扫描点到地面的距离，可以记为第二高度。
[0064]
需要理解的是，上述描述只是同一时刻下的多个扫描点的第一探测信息和第二探测信息、第一探测位置信息和第二探测位置信息、第一探测能量信息和第二探测能量信息以及第一坐标信息和第二坐标信息，本领域技术人员可以基于上述描述获得不同时刻下的多个扫描点的第一探测信息和第二探测信息、第一探测位置信息和第二探测位置信息、第一探测能量信息和第二探测能量信息以及第一坐标信息和第二坐标信息。
[0065]
在一个实施场景中，还可以通过第一探测位置信息、第二探测位置信息以及第一预设角确定不同时刻车辆的速度。由此，基于上述获得的第一坐标信息、第二坐标信息以及车辆的速度确定车辆的三维轮廓信息。进一步地，可以根据第一探测位置信息、第一探测能量信息和/或第二探测位置信息、第二探测能量信息获取车辆的多个不同特征点。接着，根据第一探测位置信息和第二探测位置信息和第一预设角确定多个特征点的移动距离和时间差。最后，基于多个特征点的移动距离和时间差确定车辆的速度。
[0066]
在一些实施例中，可以结合第一探测位置信息、第一探测能量信息和/或第二探测位置信息、第二探测能量信息确定多个特征点，例如车辆的车头前端点、车尾后端点、轮胎
前端点、轮胎后端点、反光镜前端点、反光镜后端点、车身反光条的起始点和车身反光条的结束点。本领域技术人员也可以获取车辆其他位置的前端点和后端点，本公开对此不作限制。
[0067]
更为具体地，假设经过车辆的特征点与车辆行驶方向平行且与地面垂直的平面记为ψ，该平面ψ与第一探测单元的第一探测面垂直，并且平面ψ与第一探测单元的第一探测面的交线记为l1。结合上述描述可知，第二探测单元的第二探测面与平面ψ之间的夹角为第一预设角α，并且第二探测单元的第二探测面与平面ψ的交线记为l2，则l1到l2距离即为待测车辆上不同特征点移动的距离。
[0068]
图7示出根据本公开实施例的确定特征点移动距离的示例性示意图。图中示出平面ψ与第一探测单元的第一探测面的交线l1，第二探测单元的第二探测面与平面ψ的交线l2，交线l1与交线l2即为不同特征点的移动距离。为了便于计算，本公开实施例分别在交线l1与交线l2取点q2和q1，并且q2和q1距离地面的高度均为h
′
，假设q1到q2的距离记为s，则s为直线l1与直线l2的距离，也即s为车辆不同特征点的移动距离。图中还示出第一探测单元的发光中心点q3，点q3距离地面的高度为h；第二探测单元的发光中心点q5，点q5距离地面的高度记为h
′
。将垂直于地面高度为h
′
的点记为q4，则q4到q5之间的距离表示第一探测单元和第二探测单元在车辆行驶方向上的距离，并将其记为s1。并将第一探测单元的发光中心点q3到q2的距离记为s3，第二探测单元的发光中心点q5到q1的距离记为s2，q2到q4的距离记为s4，利用三角形计算原理，s4可以通过如下公式表示：
[0069][0070]
由上述分析可知，第二探测单元的第二探测面与车辆行驶方向上的夹角为第一预设角，则直线q1q5与直线q1q2的夹角为第一预设角α，则s4还可以表示成如下公式：
[0071]
s4＝s
2 sinα
ꢀꢀ
(5)
[0072]
进一步地，由图中可知，
[0073]
s＝s1+s
2 cosα
ꢀꢀ
(6)
[0074]
联立上述公式(4)、公式(5)和公式(6)可以获得车辆特征点的移动距离。本领域技术人员可以直接通过公式(6)获得车辆特征点的移动距离，其中，s1为第一探测单元和第二探测单元在车辆行驶方向的距离，由第一探测单元和第二探测单元安装位置确定，s2为特征点到第二探测单元的发光中心点q5的距离，可以直接由第二探测信息中直接获取。
[0075]
获得车辆特征点的移动距离后，在一些实施例中，将待测车辆的特征点m1经过第一探测单元的第一探测面的时间记为t1，将待测车辆的特征点m1经过第二探测单元的第二探测面的时间记为t2。由此，可以通过如下公式获得车辆的速度v：
[0076]
ν＝s/(t
2-t1)
ꢀꢀ
(7)
[0077]
可以理解，根据第一探测位置信息、第一探测能量信息和/或第二探测位置信息、第二探测能量信息获取车辆的多个不同特征点，结合上述描述，可以获得车辆的多个不同特征点在不同时刻下车辆的速度(v1′
,v2′
,v3′…
)。
[0078]
更进一步地，根据车辆的速度可以确定车辆的第一位移信息和第二位移信息，并且基于第一坐标信息、第二坐标信息、第一位移信息和第二位移信息来确定车辆的三维轮廓信息。
[0079]
在一个实施场景中，第一探测单元的扫描周期与第二探测单元的扫描周期相同，扫描周期为t,将待测车辆车头的前端点首次通过第一探测单元的第一探测面时的时间记为t1，t1表示待测车辆开始进入检测区域的时间。此时，待测车辆车头的前端点距离第一探测单元的第一探测面的距离为0。将待测车辆车头的前端点首次通过第二探测单元的第二探测面时的时间记为t2。根据上述描述，可以获得待测车辆车头的前端点的移动位移s
′1和t2时刻的车辆的速度v
′1。基于此，可以获得在t1时刻到t2时刻之间，不同时刻时待测车辆车头的前端点到第一探测单元第一探测面的距离n1*v
′1*t，其中，n1为t1时刻之后的扫描周期数。将待测车辆的第一个轮胎的前端点首次通过第一探测单元的第一探测面时的时间记为t3，由此，可以获得在t2时刻到t3时刻之间，不同时刻待测车辆的车头前端点到第一探测单元的第一探测面的距离n2*v
′1*t，其中，n2为t1时刻之后的扫描周期数，不同时刻待测车辆车头的前端点到第二探测单元的第二探测面的距离n3*v
′1*t，其中，n3为t2时刻之后的扫描周期数。
[0080]
在另一个实施例中，与上述描述类似，当待测车辆的第一个轮胎的前端点首次通过第二探测单元的第二探测面时的时间记为t4，根据上述描述，可以获得待测车辆的第一个轮胎的前端点的移动位移s
′2和车辆的第一个轮胎的前端点在t4时刻时的速度v
′2。由此，可以获得在t3时刻到t4时刻之间，不同时刻待测车辆的车头的前端点到第一探测单元的第一探测面的距离为s1+(t
3-t2)*v
′1+n4*v
′2*t，不同时刻待测车辆车头的前端点到第二探测单元的第二探测面的距离(t
3-t2)*v
′1+n4*v
′2*t，其中，n4为t3时刻之后的扫描周期数。基于此，可以获得不同时刻待测车辆车头的前端点到第一探测单元的第一探测面的距离，并将其记为第一位移信息s
″1,s
″2,s
″3,
…
。获得的不同时刻待测车辆车头的前端点到第二探测单元的第二探测面的距离，并将其记为第二位移信息s
″′1,s
″′2,s
″′3,
…
。
[0081]
基于上述描述，可以获得车辆不同时刻的第一坐标信息和第二坐标信息以及第一位移信息和第二位移信息。更为具体地，将第一坐标信息和第一位移信息组成第一轮廓信息；将第二坐标信息和第二位移信息组合成第二轮廓信息。最后，根据第一位移信息和第二位移信息的大小，将第二轮廓信息依次插入到第一轮廓信息，从而形成车辆的三维轮廓信息。再由获得的三维轮廓确定车辆的特征信息，例如轴组信息、驱动轴信息和空气悬挂信息中的一种或者多种。
[0082]
在一个实施例中，可以基于三维轮廓信息来确定车辆每个轴组的起始位置、结束位置以及轴组的长度，并根据获得的轴组的起始位置、结束位置以及轴组的长度来确定车辆的轴组信息。
[0083]
经过上述分析可知，第一探测单元获取的不同扫描点与第一探测单元的发光中心的连线在地面上的投影距离，可以记为第一投影距离；不同扫描点到地面的距离，可以记为第一高度。第二探测单元获取的不同扫描点与第二探测单元的发光中心的连线在地面上垂直于车辆行驶方向的投影距离，可以记为第二投影距离；不同扫描点到地面的距离，可以记为第二高度。由此，可以将车辆的三维轮廓信息中距离地面高度大于第一高度阈值且小于第二高度阈值的扫描点组成的集合称为第一点集。
[0084]
为了兼容不同车辆类型的轮胎尺寸，优选地，可以将第一高度阈值设为30mm，第二高度阈值设为600mm，以便计算第一点集中所有扫描点的第一投影距离或者第二投影距离的最大值x
max
和最小值x
min
以及计算第一点集中所有扫描点的第一高度或者第二高度的最
小值y
min
。当y
min
小于第一阈值且x
max-x
min
小于第二阈值时，则表示找到待测车辆靠近第一探测单元和/或第二探测单元一侧的轴组的起始位置，并且此时车头的前端点距离第一探测单元的第一探测面的距离为d1。需要理解的是，y
min
小于第一阈值获取的是轮胎距离地平面比较近的特征，例如非悬浮轴的轮胎与地平面接触。为了将悬浮轴包含到轴组信息里面，通常将第一阈值设置的比较大。优选地，可以将第一阈值设置为200mm。x
max-x
min
小于第二阈值获取的是轮胎起始位置比较平且光线无法穿透轮胎的特征，当第一探测单元扫描到轴组的起始位置时，x
max-x
min
很小。优先地，可以将第二阈值设为100mm。
[0085]
与上述相对应地，当y
min
大于等于第一阈值且x
max-x
min
大于等于第二阈值时，表示获得待测车辆靠近第一探测单元和/或第二探测单元一侧的轴组的结束位置，此时车头的前端点距离第一探测单元的第一探测面的距离为d2，则车辆轴组的长度为d
2-d1。基于此，可以获得待测车辆中靠近第一探测单元和/或第二探测单元一侧的每个轴组的长度。本领域技术人员所知，车辆的轮胎的直径通常为800毫米，则车辆轴组中轴的个数为(d
2-d1)/800。例如上述图3所示，根据本公开实施例，可以获得车辆的单轴10，二轴组11以及三轴组12，其中，在二轴组11中包含两个单轴，三轴组12中包含三个单轴。
[0086]
在一些实施例中，还可以利用上述获得的轴组的起始位置、结束位置以及长度联合相邻轮胎在平行于车辆行驶方向的投影是否有重合以及投影重合的次数来确定轴组信息。具体地，由于第二探测单元的第二探测面与车辆行驶方向存在一定的夹角，当靠近第一探测单元和/或第二探测单元一侧的相邻轮胎在一个轴组里面时，第二探测单元能够同时扫描到车辆相邻的两个轮胎。由此，基于相邻轮胎在平行于车辆行驶方向的投影重合次数来确定车辆的轴组信息。当投影重合的次数为0时，该轴组中包含1个轴；当投影重合的次数为1时，该轴组中包含2个轴；当投影重合的次数为2时，该轴组中包含3个轴。轴组中的轴的个数为1个轴时，该轴组为单轴；轴组中的轴的个数为2个轴时，该轴组为两轴组；轴组中的轴的个数为3个轴时，该轴组为三轴组。本领域技术人员可以基于选择上述两种方式中任意方式来确定车辆的轴组信息，本公开对此不作限制。
[0087]
在另一个实施例中，根据上述描述可以确定待测车辆靠近第一探测单元和/或第二探测单元一侧的每个轴组的起始位置和结束位置。进一步地，根据轮胎是否存在凹陷，判断靠近第一探测单元和/或第二探测单元一侧的轴组中的每个轮胎为单胎还是双胎，当找到第一个双胎之后，第一个双胎所在的轴组的结束位置即为待测车辆的驱动轴的起始位置。此时，对应的车头的前端点到第一探测单元的第一探测面或者第二探测单元的第二探测面的距离为d3。将第一个双胎所在的轴组序号记为m，优选地，第一个双胎在第二个轴组中。
[0088]
可以理解，由于第二探测单元的第二探测面与车辆行驶方向存在一定的夹角，并且根据上述描述可以从待测车辆的三维轮廓信息中获取待测车辆远离第一探测单元和第二探测单元一侧的每个轴组的起始位置和结束位置。由此，远离第一探测单元和第二探测单元一侧的轴组序号与m相同的结束位置即为待测车辆的驱动轴的结束位置。此时，对应的车头的前端点到第一探测单元的第一探测面或者第二探测单元的第二探测面的距离为d4。最后，将车头的前端点到第一探测单元第一探测面或者第二探测单元的第二探测面的距离大于d3小于d4的所有车身点进行拟合，对拟合出来的点云图进行识别，得到点云图中是否包含桥壳结构，从而得到待测车辆的驱动轴的个数。例如上述图3所示，根据本公开实施例，可
以获得车辆的两个驱动轴13。
[0089]
结合上述描述获得车辆的驱动轴信息，更进一步地，基于获得的车辆的驱动轴信息来确定车辆的空气悬挂信息。例如，对上述获得的点云图进行识别，来判断驱动轴附近是否存在柱状的空气悬挂装置，从而获得待测车辆的空气悬挂信息。
[0090]
根据本公开实施例，通过结合第一探测信息和第二探测信息获得车辆的第一位移信息和第二位移信息，根据第一位移信息和第二位移信息的位移大小，将第一探测信息和第二探测信息进行融合来获取车辆的三维轮廓信息，基于该三维轮廓信息获取车辆的特征信息，使得获得的包含车辆的信息更丰富，从而提高了特征信息的准确性。
[0091]
应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
[0092]
应当理解，本公开的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本公开的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0093]
还应当理解，在此本公开说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本公开。如在本公开说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本公开说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0094]
如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0095]
虽然本文已经示出和描述了本披露的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本披露思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本披露的过程中，可以采用对本文所描述的本披露实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本披露的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。