本实用新型涉及速度测量技术领域，具体而言，涉及一种车辆速度测量装置。
背景技术：
目前，在对车辆的速度进行检测时，通常采用方式为：通过在过道顶部安装测速雷达等测速传感器来进行。
但是，通过上述方式对车辆的速度进行检测时，存在如下缺点：一方面，测速雷达容易受车体形状、当前天气(例如遇上雾霾或者雨雪天气，由于微波传输会受到干扰，容易导致对车辆的检测不够及时)等因素的影响，导致测得的速度误差较大；另一方面，当车身距离区域激光小于预测检测距离时，会出现检测盲区，进而导致无法对车辆的速度进行检测。
需要说明的是，在上述背景技术部分实用新型的信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种车辆速度测量装置，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
根据本实用新型的一个方面，提供一种车辆速度测量装置，包括：
一个或多个激光传感器，配置在地面与车轮的顶部之间以形成检测平面；其中，所述激光传感器包括：
发射模块，用于当检测到至少有一个车轮进入所述检测平面后，以一预设扫描频率向各所述车轮发射多条不同角度的激光；以及
接收模块，用于接收反射的所述激光以计算不同时刻各所述车轮与所述多条激光的发射位置的第一距离以及与所述第一距离对应的激光的发射角度；
移动速度计算模块，与所述激光传感器连接，用于根据不同时刻的所述第一距离以及与所述第一距离对应的激光的发射角度计算各所述车轮的移动速度。
在本实用新型的一种示例性实施例中，所述车辆测度测量装置还包括：
速度平均模块，用于对各所述车轮的速度进行平均，得到车辆的速度。
在本实用新型的一种示例性实施例中，所述移动速度计算模块包括：
固定点确定模块，用于分别在各所述车轮上确定多个固定点；
第二距离得到模块，用于根据各所述车轮的所述多个固定点在同一时刻距离所述激光传感器之间的不同的第一距离，得到所述车轮在所述同一时刻的第二距离；
移动速度确定模块，用于根据所述车轮在两个不同时刻所述不同时刻的所述第二距离，确定各所述车轮的移动速度。
在本实用新型的一种示例性实施例中，对所述不同的第一距离进行平均，获得所述第二距离。
在本实用新型的一种示例性实施例中，所述车辆速度测量装置还包括：
相对位置计算模块，用于利用所述第一距离以及与所述第一距离对应的激光的发射角度，计算所述车轮在所述不同时刻距离所述激光器的相对位置。
在本实用新型的一种示例性实施例中，计算所述车轮在所述不同时刻距离所述激光器的相对位置包括：
根据所述车轮在所述不同时刻距离所述激光器的相对位置，以不同时间间隔或者以所述车轮不同的位移间隔，计算所述车轮距离所述激光传感器当前的相对位置。
在本实用新型的一种示例性实施例中，所述车辆速度测量装置还包括：
移动方向确定模块，用于根据各所述车轮在当前时刻以及历史时刻距离所述激光传感器的不同相对位置确定所述车轮当前时刻的移动方向。
在本实用新型的一种示例性实施例中，所述时间间隔的大小与所述位移间隔的大小根据所述车辆的移动方向以及所述相对位置的大小进行确定。
在本实用新型的一种示例性实施例中，所述激光传感器设置于距离地面80mm-400mm处。
本实用新型一种车辆速度测量装置，通过在预设位置配置激光传感器以形成检测平面，当检测到有车轮进入该检测平面时，向车轮发射多条不同角度的激光，然后根据各车轮与多条激光发射位置的不同时刻的第一距离以及与第一距离对应的激光的发射角度确定出车轮的移动速度；一方面，通过在预设位置设置激光传感器以形成检测平面然后对车轮进行测速，避免由于车身颜色不同对激光传感器造成的影响，提高了测速的准确率；另一方面，利用激光传感器对车轮进行定位以及测速，相比于测速雷达等测速传感器，可以显著的提高对于低速移动的车轮的测量精度，并且激光传感器更加易于安装，同时也可以节省成本；进一步的，由于车辆具有多个轮子，因此本实用新型可以保证在任意时刻都至少有一个车轮处于检测区域内，实现对车辆速度的无盲区检测，可以连续的、准确的检测到各车辆的速度。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性示出一种车辆速度检测装置的框图。
图2示意性示出一种激光传感器的检测区域的示意图。
图3示意性示出一张激光发射的示例图。
图4示意性示出一种车辆速度检测装置的原理图。
图5示意性示出一种车辆速度检测方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本实用新型的各方面变得模糊。
此外，附图仅为本实用新型的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
本实用新型还提供了一种车辆速度检测装置，参考图1所示，该车辆速度检测装置可以包括：一个或多个激光传感器500以及移动速度计算模块505，其中，激光传感器可以包括发射模块501以及接收模块503。
在上述车辆速度测量装置中，一方面，通过在地面与车轮的顶部之间设置激光传感器以形成检测平面然后对车轮进行测速，避免由于车身颜色不同对激光传感器造成的影响，提高了测速的准确率；另一方面，利用激光传感器对车轮进行定位以及测速，相比于测速雷达等测速传感器，可以显著的提高对于低速移动的车轮的测量精度，并且激光传感器更加易于安装，同时也可以节省成本；进一步的，由于车辆具有多个轮子，因此本实用新型可以保证在任意时刻都至少有一个车轮处于检测区域内，实现对车辆速度的无盲区检测，可以连续的、准确的检测到各车辆的速度。
下面，将对本示例实施方式中上述车辆速度测量装置中各个部分进行详细的解释以及说明。
首先，一个或多个激光传感器100，配置在地面与车轮的顶部之间以形成检测平面。详细而言：
参考图2所示，一个或多个激光传感器可以配置在距离地面 80mm-400mm处，也可以是其他高度，例如可以是低于80mm或者高于 400mm，本示例对此不做特殊限制；进一步的，需要说明的是，激光传感器的配置位置是根据车辆的底盘的高度来进行设置的，在一些特殊的情况下，底盘的高度可能高于400mm，因此也可以将预设位置进行上调。在本示例中，通过在预设位置设置激光传感器，然后根据激光传感器发射的不同角度的激光形成检测平面，该检测平面可以包括垂直检测平面以及水平检测平面等等。
其次，上述激光传感器还包括：发射模块501以及接收模块503。其中：
发射模块501可以用于当检测到至少有一个车轮进入所述检测平面后，以一预设扫描频率向各所述车轮发射多条不同角度的激光。详细而言：
参考图2所示，上述激光传感器100的安装方式可以包括两种：第一种可以参考激光传感器100所示，例如可以设置于检测通道的一侧，激光传感器的100的扫描截面与检测通道的地面平行；第二种可以参考激光传感器100'所示，例如可以倾斜的设置于检测通道的一侧，激光传感器100' 的扫描截面与检测通道的地面之间的夹角呈一锐角或钝角；激光传感器 100或者100'以一预设的频率，例如100Hz(即每秒扫描100次)，对至少一个车轮进行检测，激光传感器100或者100'一次可以同时发射多条不同角度的激光，多条激光构成的扫描截面所覆盖范围的起点A即为激光传感器100或者100'的检测区域；激光传感器的检测范围比较大，通常可以对其前后30米-40米甚至更长的范围进行连续检测。举例而言：
可以首先利用激光传感器100或者100'检测是否有车轮进入检测区域，例如可以是图2所示的1号位置；当检测到至少有一个车轮进入1号位置时，向该车轮发射多条不同角度的激光。
进一步的，在使用激光传感器100对车轮进行检测时，因其检测范围过大，为了避免不必要的检测数据存储，因此通常会在车轮为通过激光传感器之前且达到一预设位置(相对于激光扫描器的位置)才开始对激光传感器的检测数据进行处理，因此可以理解的是，从上述预设位置开始，车轮就进入了激光传感器的检测区域；上述预设位置例如可以设置为：距离激光传感器的位置为20米，也可以为25米或者28米，本示例实施方对此不做特殊限制。
进一步的，接收模块503可以用于接收反射的所述激光以计算不同时刻各所述车轮与所述多条激光的发射位置的第一距离以及与所述第一距离对应的激光的发射角度。详细而言：
参考图3所示，上述第一距离例如可以是图3中的d，上述发射角度例如可以是图3中的θ。举例而言：接收激光传感器100在不同时刻检测到的各车轮与多条激光的反射位置(激光传感器)的第一距离d以及第一距离d对应的激光的发射角度θ。
最后，移动速度计算模块505，与所述激光传感器连接，用于根据不同时刻的所述第一距离以及与所述第一距离对应的激光的发射角度计算各所述车轮的移动速度。其中，移动速度计算模块505可以包括：固定点确定模块，用于分别在各所述车轮上确定多个固定点；第二距离得到模块，用于根据各所述车轮的所述多个固定点在同一时刻距离所述激光传感器之间的不同的第一距离，得到所述车轮在所述同一时刻的第二距离；移动速度确定模块，用于根据所述车轮在两个不同时刻所述不同时刻的所述第二距离，确定各所述车轮的移动速度。详细而言：
当没有车轮进入检测区域时，测量并保存距离激光传感器100最近点 (参考图4中的点B)的对应角度γ；当车轮101位于图2所示的1号位置时，根据激光传感器100检测到的返回数据发生变化的一点(参考图4 中的固定点A)当前距离激光发射位置之间的距离S1(S1例如可以第一时刻中是多个第一距离的平均值，例如可以是其中，S1'、S2'、…、Sn'为车轮上n个固定点在第一时刻T1距离激光传感器之间的不同的第一距离)与该激光对应的角度α，由此确定1号位置距离激光传感器100的相对位置L1为：L1＝S1*cosα，也可以写成是L1＝S1*sin(γ-α)；当车轮沿着箭头所示的移动方向移动到2号位置时，根据激光传感器100再次检测到的返回数据发生变化的一点(参考图4中的固定点A)当前距离激光发射位置之间的距离S2(S2例如可以是第二时刻中多个第一距离的平均值，例如可以是其中，S1″、S2″、…、Sn″为车轮上n个固定点在第二时刻T2距离激光传感器之间的不同的第一距离)与该激光对应的角度β，来确定2号位置距离激光传感器100的相对位置 L2为：L2＝S2*cosβ；进一步的，也可以通过计算车轮在1号位置以及二号位置之间的位移S3来计算2号位置与激光传感器100之间的相对位置 L2。首先，可以根据两条激光的角度α和β计算S1与S2之间的夹角θ，然后再根据余弦定理计算S3为：
因此，可以根据S3计算得到车轮的速度v，并且有：
进一步的，为了可以更加准确对车辆的速度进行检测，上述车辆测度测量装置还包括：速度平均模块，用于对各所述车轮的速度进行平均，得到车辆的速度。详细而言：
例如，各车轮的速度为v1、v2、v3以及v4，则车辆的速度可以是：此处需要说明的是，对于车轮数量对于四个的车辆来说，车辆的速度也可以是多个车轮的速度的平均值，本示例对此不做特殊限制。
更进一步的，所述车辆速度测量装置还包括：相对位置计算模块，用于利用所述第一距离以及与所述第一距离对应的激光的发射角度，计算所述车轮在所述不同时刻距离所述激光器的相对位置。其中，计算车轮在所述不同时刻距离所述激光器的相对位置包括：根据所述车轮在所述不同时刻距离所述激光器的相对位置，以不同时间间隔或者以所述车轮不同的位移间隔，计算所述车轮距离所述激光传感器当前的相对位置。详细而言：
当没有车轮进入检测区域时，测量并保存距离激光传感器100最近点 (参考图4中的点B)的对应角度γ；当车轮101位于图2所示的1号位置时，根据激光传感器100检测到的返回数据发生变化的一点(参考图4 中的固定点A)当前距离激光发射位置之间的距离S1与该激光对应的角度α，由此确定1号位置距离激光传感器100的相对位置L1为： L1＝S1*cosα，也可以写成是L1＝S1*sin(γ-α)；当车轮沿着箭头所示的移动方向移动到2号位置时，根据激光传感器100再次检测到的返回数据发生变化的一点(参考图4中的固定点A)当前距离激光发射位置之间的距离 S2与该激光对应的角度β，来确定2号位置距离激光传感器100的相对位置L2为：L2＝S2*cosβ。此处需要补充说明的是，当车轮朝向激光传感器移动，且车轮与激光传感器的相对位置越近时，时间间隔或所述位移间隔越小。
再进一步的，所述车辆速度测量装置还包括：移动方向确定模块，用于根据各所述车轮在当前时刻以及历史时刻距离所述激光传感器的不同相对位置确定所述车轮当前时刻的移动方向。其中，所述时间间隔的大小与所述位移间隔的大小根据所述车辆的移动方向以及所述相对位置的大小进行确定。详细而言：
首先，可以根据激光传感器100返回数据中的角度信息获知移动目标当前是朝向激光传感器100移动，还是远离激光传感器100移动。当移动目标朝向激光传感器100移动时，如果当前时刻车轮距离激光传感器100 的距离小于上一时刻车轮距离激光传感器100的距离，则认为车轮为前进；如果为大于，则认为车轮为后退；而如果为等于，则认为车轮停止移动。而当车轮远离激光传感器100移动时，如果当前时刻车轮距离激光传感器 100的距离大于上一时刻车轮距离激光传感器100的距离，则认为车轮为前进；如果为小于，则认为车轮为后退。此外，也可以直接根据车轮两次返回激光束角度的变化来判断其行进方向。例如在朝向激光传感器100移动时，返回的激光角度应越来越小；而当远离激光传感器100移动时，则返回的激光角度则应为越来越大。
下面，提供一种车辆速度检测方法以对本实用新型提供的车辆速检测装置进行进一步的解释以及说明。参考图5所示，该车辆速度方法可以包括步骤S110-步骤S140。其中：
在步骤S110中，配置能在地面与车轮的顶部之间形成检测平面的激光传感器。
在本示例实施方式中，参考图2所示，上述预设位置可以是距离地面 80mm-400mm处，也可以是其他高度，例如可以是低于80mm或者高于 400mm，本示例对此不做特殊限制；进一步的，需要说明的是，该预设位置是根据车辆的底盘的高度来进行设置的，在一些特殊的情况下，底盘的高度可能高于400mm，因此也可以将预设位置进行上调。在本示例中，通过在预设位置设置激光传感器，然后根据激光传感器发射的不同角度的激光形成检测平面，该检测平面可以包括垂直检测平面以及水平检测平面等等。
在步骤S120中，当检测到至少有一个车轮进入所述检测平面后，以一预设扫描频率向各所述车轮发射多条不同角度的激光。
在本示例实施方式中，参考图2所示，上述激光传感器100的安装方式可以包括两种：第一种可以参考激光传感器100所示，例如可以设置于检测通道的一侧，激光传感器的100的扫描截面与检测通道的地面平行；第二种可以参考激光传感器100'所示，例如可以倾斜的设置于检测通道的一侧，激光传感器100'的扫描截面与检测通道的地面之间的夹角呈一锐角或钝角；激光传感器100或者100'以一预设的频率，例如100Hz(即每秒扫描100次)，对至少一个车轮进行检测，激光传感器100或者100'一次可以同时发射多条不同角度的激光，多条激光构成的扫描截面所覆盖范围的起点A即为激光传感器100或者100'的检测区域；激光传感器的检测范围比较大，通常可以对其前后30米-40米甚至更长的范围进行连续检测。详细而言：
可以首先利用激光传感器100或者100'检测是否有车轮进入检测区域，例如可以是图2所示的1号位置；当检测到至少有一个车轮进入1号位置时，向该车轮发射多条不同角度的激光。
在步骤S130中，接收所述激光传感器在不同时刻检测到的各所述车轮与所述多条激光的发射位置的第一距离以及与所述第一距离对应的激光的发射角度。
在本示例实施方式中，参考图3所示，上述第一距离例如可以是图3 中的d，上述发射角度例如可以是图3中的θ。详细而言：
接收激光传感器100在不同时刻检测到的各车轮与多条激光的反射位置(激光传感器)的第一距离d以及第一距离d对应的激光的发射角度θ。
在步骤S140中，根据所述第一距离以及与所述第一距离对应的激光的发射角度计算各所述车轮的移动速度。
在本示例实施方式中，计算各车轮的移动速度可以包括：根据所述车轮的所述多个固定点在同一时刻距离所述激光传感器之间的不同的第一距离，通过对不同的第一距离进行平均得到所述车轮在所述同一时刻的第二距离；然后根据所述车轮在不同时刻的所述第二距离，确定所述车轮的移动速度。详细而言：
当没有车轮进入检测区域时，测量并保存距离激光传感器100最近点 (参考图4中的点B)的对应角度γ；当车轮101位于图2所示的1号位置时，根据激光传感器100检测到的返回数据发生变化的一点(参考图4 中的固定点A)当前距离激光发射位置之间的距离S1(S1例如可以第一时刻中是多个第一距离的平均值，例如可以是其中，S1'、 S2'、…、Sn'为车轮上n个固定点在第一时刻T1距离激光传感器之间的不同的第一距离)与该激光对应的角度α，由此确定1号位置距离激光传感器100的相对位置L1为：L1＝S1*cosα，也可以写成是L1＝S1*sin(γ-α)；当车轮沿着箭头所示的移动方向移动到2号位置时，根据激光传感器100再次检测到的返回数据发生变化的一点(参考图4中的固定点A)当前距离激光发射位置之间的距离S2(S2例如可以是第二时刻中多个第一距离的平均值，例如可以是其中，S1″、S2″、…、Sn″为车轮上n个固定点在第二时刻T2距离激光传感器之间的不同的第一距离)与该激光对应的角度β，来确定2号位置距离激光传感器100的相对位置 L2为：L2＝S2*cosβ；进一步的，也可以通过计算车轮在1号位置以及二号位置之间的位移S3来计算2号位置与激光传感器100之间的相对位置 L2。首先，可以根据两条激光的角度α和β计算S1与S2之间的夹角θ，然后再根据余弦定理计算S3为：
因此，可以根据S3计算得到车轮的速度v，并且有：
在本示例的另一种实施方式中，上述车辆速度测量方法还可以包括：对各车轮的速度进行平均，得到车辆的速度。举例而言：
例如各车轮的速度为v1、v2、v3以及v4，则车辆的速度可以是：此处需要说明的是，对于车轮数量对于四个的车辆来说，车辆的速度也可以是多个车轮的速度的平均值，本示例对此不做特殊限制。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本实用新型中方法的各个步骤，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步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
上述所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中，如有可能，各实施例中所讨论的特征是可互换的。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型的各方面。
本说明书中，用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/ 等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
应可理解的是，本实用新型不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本实用新型能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本实用新型的范围内。应可理解的是，本说明书实用新型和限定的本实用新型延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本实用新型的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本实用新型的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本实用新型。