交通监控的制作方法
【专利说明】交通监控
[0001]本申请涉及用于交通监控的设备和方法，尤其涉及用于使用分布式声学光纤感测进行道路交通监控的设备和方法。
[0002]存在期望监控沿着一条或多条道路的交通流量的各种应用。例如，可能存在下述期望:确定道路网络的给定部分上的交通量和/或该网络的那个部分上的交通流量。这样的信息可能是实施自适应交通管理技术所需要的。例如，可以依据给定的一段道路上交通的运量和流量来设定可变的速度限制。可以基于该网络的各个部分处的交通流量的知识来控制交通灯或其它信号控件的操作以控制到给定道路段的访问。逆道行驶系统或其它车道控件可以基于这样的信息来激活或控制。
[0003]附加或替代地，关于道路网络的各个部分的交通运量和流量的信息将对于交通管理员是有用的，即使该网络或其部分没有主动交通管理系统来提供数据以允许对一般交通管理的任何改进(诸如例如，速度限制的永久变更或对道路标记或标牌的改变)的建模。关于交通流量在任何改变之前和之后的数据的收集也将有助于确定任何改变如何对交通流量产生影响。
[0004]关于交通流量的数据也将有助于规划者规划对道路网络的任何升级或添加。
[0005]而且，关于在道路网络的路段上行进的交通运量的数据可能是负责维护该网络的那些人为了允许关于基于可能磨损的定期维护的决定所感兴趣的。
[0006]对于以上描述的许多应用而言，因此将有用的是，不仅监控交通的总体运量和交通的流量，而且监控交通的组成，即车辆的类型，举例来说，例如重型货物车辆/卡车、轻型商用车辆/篷车、大型乘客汽车/SUV、中型/紧凑乘客汽车或摩托车。确定各种类型的车辆的相对比例也可以有助于控制、规划和维护目的。
[0007]存在各种类型的道路交通监控系统。
[0008]基于压力或应变的传感器(例如基于压电传感器或气压软管)可以横跨马路被铺设或嵌入，并且被监控以检测在传感器之上越过的车辆的重量。这样的传感器将有效地充当车轴计数器，并且能够被布置成监控给定点处的交通运量和流率以及通常还估计车辆的类型。这样的传感器是有用和相对简单的，但是多车道公路的每条马路将需要其自己的传感器并且将在沿着交通网络的不同点处需要多个传感器以便能够监控沿着该网络的交通。横跨道路表面铺设的传感器带或软管将经受相对严重的磨损和裂缝，从而需要鲁棒传感器和/或定期维护。嵌入在公路内的传感器将被较少暴露，但将典型地需要更多的工作来安装并且针对修复或维护的访问更难得多。
[0009]感应传感器能够基于嵌入在马路内的感应线圈来使用。车辆的经过产生能够被检测的涡流。感应线圈交通传感器被广泛地用在一系列应用中，并且能够提供关于交通运量和流量的信息以及车辆类型的估计。然而，分离的感应线圈再次必须被提供给多车道公路的每个车道并且沿着道路的多个传感器必须用来提供关于沿着网络的总体交通流量的信息。传感器被嵌入在马路内，具有关联的成本和安装的不便性以及维护困难。
[0010]使用嵌入的磁性检测器的磁性传感器也被提出，但具有与感应传感器类似的问题。
[0011]基于雷达的传感器(例如微波雷达)也被使用。雷达系统可以被安装在高架托台或桥上以沿着马路的车道发射辐射脉冲。来自车辆的返回信号能够被检测并且车辆的速度根据多普勒频移或通过跟踪沿着车道的移动而被检测。基于激光雷达的系统(例如基于IR的激光雷达)可以使用类似的方案或者可以简单地扫描在所扫描的区域下面越过的车辆。然而，这样的传感器可能是相对昂贵的并且需要在要被监控的道路的良好视野情况下被安装，该良好视野如提到的那样可能需要高架结构的存在，而该高架结构可能在网络的各个部分中不可用。
[0012]越来越多地视频处理正被用于交通监控。道路网络的视频图像可以被控制人员观察以熟悉当前的交通条件，从而允许做出控制决定，但是自动图像处理也可以允许对交通的运量和流量的自动检测。诸如图案识别和边缘检测之类的图像处理技术可以用来识别和跟踪车辆并且潜在地将车辆的类型分类。另外，自动编号牌识别可以被应用以识别车辆的编号牌/牌照。这能够允许对交通网络周围的个体车辆的更复杂跟踪，并且用对车辆登记的数据库的访问，能够从识别编号牌来识别车辆的类型。然而，这再次需要多个相对高质量照相机被定位成具有要被监控的道路的良好视野。
[0013]基于GPS的交通监控也被提出，想法是至少一些车辆装备有GPS跟踪器和发射器以便将关于它们的位置和速度的信息发射到中央服务器。理论上，GPS设备可能是每个车辆所需要的，但是实际上系统可以有可能利用驱动器可以支配的任何GPS装置(诸如导航辅助设备或智能电话)或者提供专用GPS设备给仅一定比例的在感兴趣的道路网络上规则行进的车辆。在足够的车辆发射数据的情况下，将有可能监控网络的各个部分上的交通的总体流率。然而，这样的方法可能在低交通运量中具有有限的使用、可能不提供足够精度来确定多车道道路的车道使用率并且在有可能失去GPS信号的隧道或山区中可能艰难进行。该方法还可能需要车辆的所有者同意被跟踪。
[0014]本发明的实施例因此提供用于交通监控特别是用于道路交通监控的方法和设备，其至少减轻以上提到的缺点中的至少一些。
[0015]因此，依据本发明，提供一种监控在道路上移动的道路交通的方法，该方法包括: 利用光福射询问(interrogate)光纤以提供分布式声学感测，以便从所述光纤的多个感测部分的每个生成声学测量信号；
其中所述光纤的所述感测部分的至少一个位于已知的噪声特征附近，所述已知的噪声特征在已知位置中位于道路的表面上或者在道路的表面中形成；并且
其中所述噪声特征被配置成当被道路车辆的车轮穿越时产生特性声波标记图(acoustic signature)，以及
该方法包括:通过分析来自位于已知的噪声特征附近的所述至少一个感测部分的所述声学测量信号以检测所述特性声波标记图的出现，来检测经过所述噪声特征的车辆。
[0016]噪声特征可以包括位于道路的表面上或在道路的表面中形成的至少一个凸起的或图案化的特征，并且可以例如包括相对于道路方向横向布置的一个或多个齿纹标志带。
[0017]方法可以包括将所述特性声波标记图的出现与道路车辆的车轴相关联的步骤。方法然后可以识别所述道路车辆的车轴的数目，该数目能够用来将车辆的类型分类。
[0018]噪声特征可以至少包括沿着道路彼此间隔开已知的第一距离的第一和第二噪声元件，其中所述第一和第二元件中的每个被配置成当被道路车辆的车轮穿越时生成有区别的声音。方法然后可以包括识别由穿越第一和第二噪声元件的给定车辆车轴的一个或多个车轮分别生成的第一和第二声学信号。方法也可以包括基于所述第一和第二声学信号之间的时间差来确定车辆的速度。道路车辆的车轴之间的距离然后可以基于由所述道路车辆的不同车轴的车轮生成的所述特性声波标记图的出现之间的时间和所述确定的速度来确定，道路车辆的车轴之间的距离能够用来将道路车辆的类型分类。
[0019]该方法可以附加或替代地包括确定也能够用来将道路车辆的类型分类的所述特性声波标记图的声学强度。
[0020]在不同已知位置中可能存在位于道路的表面上或在道路的表面中形成的多个已知噪声特征，并且该方法可以包括检测来自多个已知噪声特征中的任何一个的特性声波标记图的出现。可能存在位于沿着道路的长度的不同位置处的多个噪声特征，其中光纤沿着道路的路径来部署。来自沿着道路的长度的不同位置处的不同噪声特征的特性声波标记图可以被光纤的不同感测部分检测到。至少一个噪声特征可以位于结点之前并且至少一个噪声特征位于结点之后。
[0021]多个噪声特征中的至少一些可以被配置成产生彼此不同的特性声波标记图。方法可以包括识别特定特性声波标记图以便检测车辆已经穿越的相关噪声特征。噪声特征中的至少一些可以每个包括沿着道路彼此间隔开的多个噪声元件，每个噪声元件被配置成当被道路车辆的车轮穿越时生成有区别的声音。至少一些噪声特征可以具有彼此不同间隔的噪声元件以生成所述不同的特性声波标记图。至少一些噪声特征可以具有彼此不同数目的噪声元件以生成所述不同的特性声波标记图。至少一些噪声特征可以具有彼此不同类型的噪声元件以当被穿越时生成不同的有区别的声音，该不同的有区别的声音可以包括不同强度、持续时间和/或声学频率的声音。
[0022]被监控的道路的至少部分可以是多车道道路，并且生成不同特性声波标记图的所述噪声特征中的至少一些可以位于彼此不同的车道中。然后该方法可以包括识别特定特性声波标记图以确定车辆正在哪个车道中行进。道路可以至少包括:第一车道，具有每个产生以沿着第一车道的间隔定位的第一特性声波标记图的第一多个噪声特征；以及第二车道，具有每个产生以沿着第二车道的间隔定位的第二特性声波标记图的第二多个噪声特征。附加或替代地，可能存在沿着每个车道的路径定位的多个噪声特征。邻近噪声特征之间的间距可以在每个车道中不同。
[0023]在本发明的另一方面中，提供一种用于监控道路上的交通移动的系统，该系统包括:
分布式光纤传感器设备，用于利用光辐射询问光纤以提供分布式声学感测，从而从所述光纤的多个感测部分中的每个生成声学测量信号；以及
至少一个已知噪声特征，在已知位置中位于道路的表面上或形成在道路的表面中； 其中所述噪声特征被配置成当被道路车辆的车轮穿越时产生特性声波标记图，并且其中所述光纤的所述感测部分中的至少一个位于所述已知噪声特征附近；
系统进一步包括处理器，所述处理器用于处理来自位于所述已知噪声特征附近的至少一个感测部分的声学测量信号以检测所述特性声波标记图的出现，从而检测经过所述噪声特征的车辆。
[0024]以上描述的所有各种方法特征和选项可以实施在本发明的该方面的系统中。
[0025]本发明的各方面也涉及对从合适的噪声特征附近的分布式声学传感器获得的数据的处理。因此，在本发明的另外方面中，提供一种处理从部署在道路中的已知位置中的噪声特征附近的分布式声学传感器的至少一个感测部分收集的数据的方法，所述方法包括分析所述数据以检测与穿越所述噪声特征的车辆相关联的特性声波标记图的出现。
[0026