具体实施方式

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。

本发明的目的是提供一种车辆检测装置及方法，能够获得更高精度的车辆重量测量结果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

请参阅图1和图2，本发明实施例提供的一种车辆检测装置，包括：超载测量装置，所述超载测量装置包括控制单元10、车辆超载超限服务器11、前地感线圈1、压电石英称重传感器2、车辆轮迹传感器3和压电膜称重传感器4；

压电石英称重传感器2横向埋设于车道的路面下；

前地感线圈1按车辆前进方向埋设于压电石英称重传感器2后方的车道路面下；

压电膜称重传感器4按车辆前进方向横向埋设于压电石英称重传感器2前方的车道路面下，压电膜称重传感器4平行于所述压电石英称重传感器2；

车辆轮迹传感器3按对角线连接所述压电石英称重传感器2与压电膜称重传感器4；

前地感线圈1、压电石英称重传感器2、车辆轮迹传感器3和压电膜称重传感器4分别连接控制单元10，控制单元10连接车辆超载超限服务器11。

通过上述车辆检测装置的结构可知，本发明中的车辆超载测量装置中还具有与压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4对角线连接的车辆轮迹传感器3。根据车轮经过压电石英称重传感器2、车辆轮迹传感器3和压电膜称重传感器4的时刻，压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4的安装距离，本发明可插值计算出压电石英称重传感器2与车辆轮迹传感器3之间的距离。同时再根据车道的宽度，利用三角形相似原理，本发明可得到车轮经过压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4时的准确位置。据此，本发明可沿车道宽度方向对压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4的轴重测量数据进行修正，以使本发明测得精度更高的车辆重量数据。

其中，本发明还可以根据压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4的安装距离以及车轮驶过压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4的时刻计算出车辆行驶速度v₁。

前地感线圈1用于检测车辆到位信息和触发抓拍摄像机对车辆号牌进行抓拍。

同时由于压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4均是高动态、高精度传感器，利用压电材料的压电效应，本发明可利用压电石英称重传感器2的信号与压电膜称重传感器4的信号计算车速高于1km/h时的车辆轴重，并利用压电膜称重传感器4信号测得的车辆轴重信号m₂对压电石英称重传感器2信号测得的车辆轴重信号m₁进行校验，进一步确保车辆重量测量结果的准确性。校验方式为判断m₁与m₂的测试数据误差是否处于限定范围，比如说限定范围是-10％～10％，若测试数据误差处于限定范围，车辆轴重测量数据有效，以m₁为准；若是测试数据误差超过限定范围，车辆轴重测量数据无效，车辆检测装置记录日志并预警提示装置出现故障。

鉴于车辆行驶速度具有不确定性，车速可能高于1km/h也有可能低于1km/h。甚至是车辆保持静止，车速为零。出现车速低于1km/h甚至是车辆静止的情况时，上述车辆检测装置显然不再适用。基于此，上述实施例中的车辆检测装置中的另一种实施方式是：

压电膜称重传感器4替换为窄板式称重传感器5；窄板式称重传感器5连接控制单元10。

其中，窄板式称重传感器5为电阻应变式车辆称重传感器，是一种静态性能好、低成本传感器。窄板式称重传感器5可实现对车速低于1km/h或车辆静止时的车辆轴重测量。本发明可对窄板式称重传感器5的轴重测量结果进行累加，从而计算出车辆总重量。

并且，在车速位于1km/h-10km/h时，窄板式称重传感器5的轴重测量结果还可对压电石英称重传感器2的轴重测量进行校验。校验方式为：设定范围是-15％～15％，两者的测量误差超出设定范围时，车辆轴重测量数据无效，车辆检测装置记录日志并预警提示装置出现故障；若两者的测量误差处于设定范围时，依据窄板式称重传感器5的轴重测量结果对压电石英称重传感器2的轴重测量进行修正。上述修正方式包括求取两者的平均值作为最终的车辆轴重测量结果。

上述实施例中的车辆检测装置中的实施方式还可以是：

超载测量装置还包括窄板式称重传感器5，窄板式称重传感器5按车辆前进方向横向埋设于压电膜称重传感器4前方的车道路面下；窄板式称重传感器5连接控制单元10。

其中，窄板式称重传感器5的作用除了包括上一种实施方式中的作用外，还包括对压电膜称重传感器4的轴重测量结果进行校验。

鉴于只利用前地感线圈1触发抓拍摄像机对车辆号牌进行抓拍会出现抓拍的车辆号牌不清楚的情况，或出现漏拍等情况。这样会导致车辆出现超载情况时，无法确定车辆的信息。基于此，上述实施例的另一种实施方式为：

超载测量装置还包括后地感线圈6；后地感线圈6按车辆前进方向横向埋设于压电膜称重传感器4前方的车道路面下；后地感线圈6连接所述控制单元10。

或者是在上述的实施例中包含有窄板式称重传感器5的情况时，上述实施例的实施方式还包括：

后地感线圈6按车辆前进方向埋设于窄板式称重传感器5前方的车道路面下；后地感线圈6连接控制单元10。

其中，后地感线圈6用于检测车辆离开超载测量装置和触发抓拍摄像机对车牌号码进行抓拍；同时本发明还可以根据前地感线圈1和后地感线圈6开始信号之间的时间间隔，结合前后地感线圈之间的距离来测量车速v₂，车速v₂可对上述的车速v₁进行校验。

鉴于车辆不会只出现超载情况，还可能会出现超限情况。基于此，上述实施例的另一种实施方式包括：

车辆检测装置还包括超限测量装置，所述超限测量装置包括L杆7、车辆长度、高度激光测量单元8和车辆高度、宽度激光测量单元9；

L杆7按车辆前进方向设置于所述超载测量装置前方路面一定距离处；车辆长度、高度激光测量单元8和车辆高度、宽度激光测量单元9安装于L杆7的横梁上；

车辆长度、高度激光测量单元8和车辆高度、宽度激光测量单元9分别连接控制单元10。

通过上述车辆检测装置的的结构可知，本发明还可以通过车辆长度、高度激光测量单元8和车辆高度、宽度激光测量单元9来判断车辆是否超限。

其中，车辆长度、高度激光测量单元8沿车辆前进方向扫描且扫描面与道路垂直，车辆离开车辆超载测量装置后，比如说，车辆离开后地感线圈6后，车辆检测装置开始记录车辆长度、高度激光测量单元8的激光扫描数据，车辆离开L杆7后车辆检测装置结束记录车辆长度、高度激光测量单元8的激光扫描数据。根据车辆长度、高度激光测量单元8扫描到车身的每一扫描面数据采集车辆的表面点与车辆长度、高度激光测量单元8之间的距离l₅和角度α，其中α的范围是-5°～185°。根据距离l₅、角度α和车辆长度、高度激光测量单元8的安装高度h₁计算车辆高度数据h_长和长度数据L:

h_长＝max(h₁-l₅·cosα),

L＝max(l₅·sinα)-min(l₅·sinα)

其原理可简述为将记录的扫描到车身的每一扫描面数据逐一计算，取车身高度数据h_长的最大值作为车辆高度数据，取车辆长度数据L的最大值作为车辆长度数据。

其中，车辆高度、宽度激光测量单元9沿车辆侧面方向扫描且扫描面与道路垂直，当车辆高度、宽度激光测量单元9扫描到车辆到达L杆7时，车辆检测装置开始记录车辆高度、宽度激光测量单元9的激光扫描数据，当车辆高度、宽度激光测量单元9扫描到车辆离开L杆7时，车辆检测装置结束记录车辆高度、宽度激光测量单元9的激光扫描数据。根据车辆高度、宽度激光测量单元9扫描到车身的每一扫描面数据采集车辆的表面点与车辆高度、宽度激光测量单元9之间的距离l₆和角度β，其中β的范围是-5°～185°，具体以实际扫描到车身的点对应的角度为准。根据距离l₆、角度β和车辆高度、宽度激光测量单元9的安装高度h₂计算车辆高度数据h_宽和宽度数据L₁:

h_宽＝max(h₂-l₆·cosβ),

L₁＝max(l₆·sinβ)-min(l₆·sinβ)

其原理可简述为将记录的扫描到车身的每一扫描面数据逐一计算，取车身高度数据h_宽的最大值作为车辆高度数据，取车辆宽度数据L₁的最大值作为车辆宽度数据。

对于车辆长度、高度激光测量单元8得到的车辆高度数据和车辆高度、宽度激光测量单元9得到的高度数据进行比较，取大值作为车辆高度的最终结果。对于超限测量装置获得的车辆长、宽、高数据，根据上述压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4计算的车速v₁进行修正后，可得到车辆的长、宽、高的准确的测量结果。

实施例2：

本实施例用于提供一种车辆检测方法，采用实施例1提供的车辆检测装置进行工作。其原理为利用车辆轮迹传感器3获取车辆车轮的行驶轨迹，根据车辆车轮行驶轨迹修正车辆重量测量结果，以此获取高精度的车辆重量测量结果。其中，车辆检测方法包括以下步骤：

步骤A1：根据压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4的输出信号计算得到行驶中车辆的轴重信号；

其中，步骤A1具体包括：

步骤A1.1：根据压电石英称重传感器2的输出信号计算得到车辆轴重信号m₁；

步骤A1.2：根据压电膜称重传感器4的输出信号计算得到车辆轴重信号m₂；

步骤A1.3：根据车辆轴重信号m₂对车辆轴重信号m₁进行校验，当车辆轴重信号m₂和车辆轴重信号m₁的测试数据误差超出限定范围时，车辆轴重信号m₂和车辆轴重信号m₁无效，记录日志并预警提示车辆检测装置异常；当车辆轴重信号m₂和车辆轴重信号m₁的测试数据误差处于限定范围时，测试数据有效，以车辆轴重信号m₁为准。

步骤A2：根据前地感线圈1的输出信号计算得到各车辆的轴数信号；

步骤A3：根据车辆的轴重信号和车辆的轴数信号计算得到车辆的总重量M；

步骤A4：根据车辆轮迹传感器3得到车辆行驶轨迹，并根据所述车辆行驶轨迹对车辆总重量M进行修正，得到修正后的车辆总重量；

步骤A4获取车辆行驶轨迹的方法具体可以是：

步骤A4.1：获取车轮经过压电石英称重传感器2的时刻t₁、车轮经过车辆轮迹传感器3的时刻t₂和车轮经过压电膜称重传感器4的时刻t₃；

步骤A4.2：根据压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4的安装距离l₁，利用线性插值计算出压电石英称重传感器2与车辆轮迹传感器3之间的距离，其中计算公式为：

其中，l表示电石英称重传感器2与车辆轮迹传感器3之间的距离，t₁表示车轮经过压电石英称重传感器2的时刻，t₂表示车轮经过车辆轮迹传感器3的时刻，t₃表示车轮经过压电膜称重传感器4的时刻，l₁表示压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4的安装距离；

步骤A4.3：根据车道宽度a，利用三角形相似原理，计算得到车轮经过压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4的准确位置，计算公式如下：

其中，l₂表示车轮经过电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4的位置距离车道一端的距离，具体是车道左端还是右端由车辆轮迹传感器3对角线连接的具体方式确定，l表示电石英称重传感器2与车辆轮迹传感器3之间的距离，l₁表示压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4的安装距离，a表示车道宽度，t₁表示车轮经过压电石英称重传感器2的时刻，t₂表示车轮经过车辆轮迹传感器3的时刻，t₃表示车轮经过压电膜称重传感器4的时刻。

步骤A5：对上述修正后的车辆总重量进行判断，确定车辆是否超载，并将判断信息存储至车辆超载超限服务器11。

实施例3

本实施例用于提供一种车辆检测方法，采用实施例1提供的车辆检测装置进行工作。其原理为根据车辆检测装置获取车速，根据车速修正车辆重量测量结果，以此获取高精度的车辆重量测量结果。其中，车辆检测方法包括以下步骤：

步骤B1：根据压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4计算得到行驶中车辆的轴重信号，并计算得到车速v₁；

步骤B1计算车速v₁的方法还可以是：

步骤B1.1：根据车轮经过压电石英称重传感器2的时刻和车轮经过压电膜称重传感器4的时刻以及压电石英称重传感器2和压电膜称重传感器4的安装距离计算出车速v₁；

步骤B1.2：根据车辆经过前后地感线圈的时刻以及前后地感线圈之间的安装距离计算出车速v₂；

步骤B1.3：利用车速v₂对车速v₁进行校验，当两者的测试数据误差超过限定范围时，车速v₂与车速v₁的测试数据无效，记录日志并预警提示车辆检测装置异常；当两者的测试数据误差处于限定范围时，测试数据有效，以车速v₁为准。

步骤B2：根据前地感线圈1的输出信号计算得到各车辆的轴数信号；

步骤B3：根据车辆的轴重信号和车辆的轴数信号计算得到车辆的总重量M；

步骤B4：根据车速v₁对车辆总重量M进行修正，得到修正后的车辆总重量；

步骤B4具体可以是：

步骤B4.1：根据以下公式计算得到车辆轴重G：

G＝k·S·v

其中，k表示重量系数，S表示车辆行驶过压电石英称重传感器2过程中的曲线面积，v表示所述车速v₁；其中重量系数k随车速v变化而变化；

步骤B4.2：根据车辆的轴重信号G和车辆的轴数信号计算得到车辆的总重量M_车速，根据由车辆的轴重信号G计算得到的车辆总重量M_车速对所述车辆总重量M进行修正，得到修正后的车辆总重量。

步骤B5：对修正后的车辆总重量进行判断，确定车辆是否超载，并将判断信息存储至车辆超载超限服务器11。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。