DE4041149C1

DE4041149C1 - Vehicle type classification within traffic flow - comparing vehicle silhouette with patterns stored in memory

Info

Publication number: DE4041149C1
Application number: DE19904041149
Authority: DE
Inventors: Norbert 7257 Ditzingen De Kemper
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1992-03-05
Anticipated expiration: 2010-12-22

Abstract

The method determines the distance between the passing vehicle and the detectors and the height of each vehicle is calculated. A number of successive measurements are performed for each passing vehicle. The silhouette of a vehicle found from a number of measurements is compared with patterns of silhouettes stored in a memory so that the type of the vehicle can be determined. USE/ADVANTAGE - Improved classification of types of vehicle passing measuring point, even with several lanes of traffic.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Erfassen und Erkennen von unterschiedlichen Fahrzeugarten im fließenden Verkehr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (DE-PS 12 94 725).The invention is based on a method for detecting and Detect different types of vehicles in the flowing Traffic according to the preamble of claim 1 (DE-PS 12 94 725).

Im Zuge des zunehmenden Straßenverkehrs werden in zunehmen dem Maße Maßnahmen zur Verkehrsüberwachung und Erfassung erforderlich, um die Verkehrsströme sowohl spontan als auch längerfristig zu lenken. D.h., sowohl die Verkehrswege planung als auch die Lenkung von Verkehrsströmen machen immer häufigere und genauere Verkehrszählungen erforder lich, bei denen nicht nur die Gesamtzahl der Fahrzeuge erfaßt werden muß, sondern diese Zahl auch nach den ver schiedenen Fahrzeugarten zu spezifizieren ist. In the course of increasing road traffic will increase measures for traffic monitoring and recording required to traffic flows both spontaneously and to steer in the long term. That is, both the traffic routes planning as well as the control of traffic flows increasingly frequent and accurate traffic counts required Lich not only the total number of vehicles must be recorded, but this number also after ver different vehicle types must be specified.

Es sind vielerlei Verfahren bekannt zur automatischen Er fassung und Registrierung der absoluten Verkehrsdichte, die auf einer Reihe von unterschiedlichen Meßprinzipien be ruhen. So ist es beispielsweise bekannt, das Passieren eines Fahrzeugs an einer Meßstelle mittels einer Licht schranke oder mittels einer Induktionsschleife festzu stellen. Es ist ebenso bekannt, das Passieren eines Fahr zeugs durch das Überfahren eines druckluftgefüllten Meß schlauchs oder durch das Unterfahren eines Abstandsdetek tors festzustellen. Bei all diesen Verfahren ist es jedoch nicht möglich, eine exakte Klassifizierung der Fahrzeuge nach Fahrzeugarten vorzunehmen. Eine grobe Unterscheidung ist bei manchen Verfahren zwar möglich - beispielsweise durch die unterschiedliche Druckänderung aufgrund des unterschiedlichen Fahrzeug- bzw. Achsgewichts in einem mit Druckluft gefüllten Meßschlauch -, eine solche grobe Klassifizierung ist jedoch in vielen Fällen nicht aus reichend, um die Anforderungen an die gewünschten Verkehrs daten zu erfüllen.There are many methods known for automatic Er recording and registration of the absolute traffic density, the on a number of different measurement principles rest. For example, it is known to happen of a vehicle at a measuring point by means of a light barrier or by means of an induction loop put. It is also known to happen when driving stuff by driving over a compressed air-filled measurement hose or by driving under a distance detector to determine tors. With all of these methods, however, it is not an exact classification of the vehicles according to vehicle types. A rough distinction is possible with some processes - for example due to the different pressure change due to the different vehicle or axle weight in one Compressed air-filled measuring hose - such a rough one In many cases, however, classification is not over sufficient to meet the requirements of the desired traffic to fulfill data.

Ein anderes bekanntes Verfahren (DE-AS 19 44 031) versucht diesen Mangel dadurch zu beheben, daß zwei verschiedene Meßmethoden kombiniert werden, nämlich einmal eine Längen messung des passierenden Fahrzeugs und zum anderen eine nach Bodenfreiheit bzw. Höhe des passierenden Fahrzeugs unterscheidende Meßmethode. Auch dieses Verfahren bleibt jedoch weit hinter den heutigen Anforderungen an die zu liefernden Verkehrsdaten zurück. Zudem ist dieses Verfahren störanfällig gegen äußere Einflüsse und nicht geeignet, Fahrzeuge auf zwei- oder mehrbahnigen Fahrbahnen richtig zu erfassen. Another known method (DE-AS 19 44 031) tried to remedy this deficiency by having two different ones Measurement methods are combined, namely one length measurement of the passing vehicle and the other one depending on the ground clearance or height of the passing vehicle distinctive measuring method. This procedure also remains however, far behind today's requirements delivering traffic data. In addition, this procedure susceptible to external influences and not suitable, Vehicles on two or more lanes are closed properly to capture.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren (DE-PS 12 94 725) wird eine Klassifizierung nach Fahrzeugarten in Abhängig keit von der gemessenen Fahrzeughöhe vorgenommen. Hierbei wird lediglich zwischen zwei Fahrzeugarten unterschieden, indem ein von einer Strahlungsquelle oberhalb der Fahrbahn ausgesandter Lichtstrahl nur dann auf einen an geeigneter Stelle angeordneten Detektor trifft, wenn ein durchfahren des Fahrzeug eine durch die Anordnung von Strahlungsquelle und Detektor vorgegebene Mindesthöhe aufweist. Eine ge nauere Klassifizierung ist nach diesem Verfahren nicht möglich oder zumindest sehr aufwendig. Darüber hinaus ist die Anordnung und die Ausrichtung von Strahlungsquelle und Detektor äußerst heikel, da bereits geringe Abweichungen zu Fehlmessungen führen.In another known method (DE-PS 12 94 725) a classification according to vehicle types is dependent made from the measured vehicle height. Here a distinction is only made between two types of vehicles, by one from a radiation source above the road emitted light beam only on a suitable one Spot arranged detector hits when a drive through of the vehicle by the arrangement of radiation source and detector has a predetermined minimum height. A ge more precise classification is not according to this procedure possible or at least very complex. Beyond that the arrangement and orientation of the radiation source and Detector extremely delicate, since there are already slight deviations Lead to incorrect measurements.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine sehr genaue Klassifizierung der die Meßstelle passierenden Fahrzeuge möglich ist, wobei einerseits die Störanfälligkeit möglichst gering gehalten werden soll und andererseits das parallele Erfassen von Fahrzeugen auf mehrbahnigen Fahrbahnen ermöglicht werden soll.The invention is therefore based on the object, a Ver to train driving of the type mentioned at the beginning, that a very accurate classification of the measuring point passing vehicles is possible, on the one hand the Susceptibility to interference should be kept as low as possible and on the other hand, the parallel detection of vehicles multi-lane lanes should be made possible.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.This task is accomplished by the characteristic features solved in claim 1.

Durch das Anordnen eines Abstandsdetektors oberhalb einer Fahrbahn wird jedes Fahrzeug auch auf mehrbahnigen Fahr bahnen sicher einzeln erfaßt. Durch die Vielzahl von aufeinanderfolgenden Messungen während des Passierens eines Fahrzeuges wird von diesem Fahrzeug eine Abbildung erzeugt, die der Silhouette des Fahrzeuges entspricht, indem an dem Fahrzeug in kurzen Abständen eine Höhenmessung vorgenommen wird. Diese Höhe ergibt sich aus der Differenz des zwischen Fahrzeug und Detektor gemessenen Abstandes und des Ab standes zwischen Detektor und Fahrbahn. Dieser Abstand wird durch jedes Fahrzeug und insbesondere jede Fahrzeugart charakteristisch verkürzt. Durch Vergleich der durch diese Messung festgestellten Silhouette mit gespeicherten Mustersilhouetten wird anschließend die Fahrzeugart be stimmt. Die Anzahl der in jeder Fahrzeugart festgestellten Fahrzeuge kann dann aufsummiert und die Summe gespeichert werden. Die Feststellung der Fahrzeugart eines passierenden Fahrzeugs kann aber auch für andere Zwecke weiterverwendet werden, so beispielsweise bei automatischen Mautstellen für die Steuerung einer automatischen Kasse.By placing a distance detector above one Lane is every vehicle even on multi-lane driving webs recorded individually. Due to the multitude of successive measurements while passing a Image of this vehicle is generated, which corresponds to the silhouette of the vehicle by the Vehicle is measured at short intervals becomes. This amount results from the difference between the Vehicle and detector measured distance and Ab between the detector and the road. This distance will through every vehicle and in particular every type of vehicle characteristic shortened. By comparing through this Measurement found silhouette with saved The vehicle type will then be used as a pattern Right. The number found in each vehicle type Vehicles can then be added up and the total saved will. Determining the type of vehicle passing by The vehicle can also be used for other purposes be, for example, at automatic toll booths for the control of an automatic cash register.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine sehr exakte Klassifizierung der Fahrzeuge möglich. Diese Genauigkeit kann durch eine Vergrößerung der Anzahl von Einzelmessungen einer Meßreihe an einem Fahrzeug erhöht werden. Es besteht jedoch eine Obergrenze für die Anzahl der Messungen pro Sekunde, die von der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Meßsignals abhängig ist. Bei der Verwendung von Schall wellen zur Abstandmessung und einem angenommenen Abstand von 5 m zwischen Fahrbahn und Detektor beträgt diese Grenze ca. 33 Messungen pro Sekunde. Die Anzahl der mög lichen Messungen pro Sekunde kann jedoch dadurch erhöht werden, daß bereits unmittelbar nach Erfassen eines Echosignals das nächste Meßsignal ausgesandt wird. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, daß es unempfindlich gegen Störeinflüsse ist und daß es mit geringem Aufwand durchführbar ist.The method according to the invention is a very exact one Classification of vehicles possible. This accuracy can be done by increasing the number of individual measurements a series of measurements on a vehicle can be increased. It exists however an upper limit for the number of measurements per Second that depends on the speed of propagation of the Measurement signal is dependent. When using sound waves for distance measurement and an assumed distance This is 5 m between the lane and the detector Limit approx. 33 measurements per second. The number of possible However, this can increase measurements per second be that immediately after detecting a Echo signal the next measurement signal is sent. About that the method according to the invention also has the advantage on that it is insensitive to interference and that it can be carried out with little effort.

Bei stark variierenden Fahrzeuggeschwindigkeiten tritt das Problem auf, daß schnelle Fahrzeuge kürzer erscheinen als langsame. Dieses Problem wird nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch gelöst, daß die ge messene Fahrzeugsilhouette rechnerisch approximativ in Rechtecke zerlegt und aus der Anzahl der Rechtecke und dem Verhältnis der Rechtecke zueinander die Fahrzeugart bestimmt wird. Die Zerlegung in Rechtecke wird dabei so vorgenommen, daß jeweils ein neues Rechteck begonnen wird, sobald die Differenz zweier aufeinanderfolgend gemessener Abstandswerte einen bestimmten Betrag überschreitet. Da rüber hinaus erlaubt die Anzahl der erfaßten Echosignale pro Fahrzeug eine Aussage über dessen ungefähre Geschwindig keit.This occurs when vehicle speeds vary widely Problem on that fast vehicles appear shorter than slow. This problem will be beneficial Embodiment of the invention solved in that the ge measured vehicle silhouette arithmetically approximate in Rectangles broken down and from the number of rectangles and the Ratio of the rectangles to each other the type of vehicle is determined. The decomposition into rectangles is like this made that a new rectangle is started, once the difference between two successively measured Distance values exceed a certain amount. There In addition, the number of echo signals recorded allows one statement per vehicle about its approximate speed speed.

Es ist aber auch möglich, bei stark variierender Fahrzeugge schwindigkeit zusätzlich die Fahrzeuggeschwindigkeit über ein bekanntes Meßverfahren festzustellen und das ermittelte Ergebnis zur Korrektur der über den Abstandsdetektor gemes senen Fahrzeugsilhouette zu verwenden, bevor diese mit den gespeicherten Mustersilhouetten verglichen wird.However, it is also possible with a widely varying vehicle ge speed in addition to the vehicle speed determine a known measuring method and the determined Result for correction of the measured via the distance detector to use the vehicle silhouette before using it with the stored pattern silhouettes is compared.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird als Abstandsdetektor ein Ultraschall-Sendeempfänger ver wendet. Ein Ultraschall-Sendeempfänger ist ein für die Abstandsmessung besonders geeignetes und problemlos ein zusetzendes Gerät, welches sich sowohl durch hohe Meßge nauigkeit als auch durch geringe Störanfälligkeit aus zeichnet.According to an advantageous embodiment of the invention an ultrasound transceiver as a distance detector turns. An ultrasound transceiver is one for that Distance measurement is particularly suitable and easy additional device, which is characterized both by high measuring accuracy as well as low susceptibility to failure draws.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des er findungsgemäßen Verfahrens sind quer zur Fahrbahn zwei oder mehr Detektoren vorgesehen. Diese Ausgestaltung kann zum einen dazu dienen, mehrere nebeneinander fahrende Fahrzeuge zu erfassen und zum anderen dazu, Fahrzeuge zusätzlich nach ihrer Fahrzeugsbreite zu klassifizieren. Dies ist insbeson dere dann vorteilhaft, wenn auch Zweiräder erfaßt werden sollen, die wegen ihrer geringen Breite von einem einzelnen Detektor nicht mit Sicherheit erfaßt werden können.According to a further advantageous embodiment of the inventive method are two or across the lane more detectors are provided. This configuration can one serve several vehicles traveling side by side to record and on the other hand to add vehicles classify their vehicle width. This is in particular this is advantageous if two-wheelers are also detected are said to be because of their narrow width of a single Detector can not be detected with certainty.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er findung wird die Fahrzeugart direkt nach Ende jeder Meß reihe in einem Rechner bestimmt und die festgestellte Fahrzeugart in einem Zähler festgehalten. Durch die sofortige Analyse der Abstandsdaten wird bei einer Verkehrs flußerfassung die Anzahl der zu speichernden Daten deutlich verringert. Indem die Abstandsdaten direkt vor Ort ausge wertet werden und die erfaßten Fahrzeugarten nur als Zählwert gespeichert werden, ist bei relativ geringer er forderlicher Speicherkapazität eine Beobachtung über einen ausreichend langen Zeitraum möglich.According to a further advantageous embodiment of the Er the vehicle type is determined immediately after the end of each measurement determined in a computer and the determined Vehicle type recorded in a counter. Through the Immediate analysis of the distance data is carried out at a traffic flow detection the number of data to be saved clearly decreased. By using the distance data directly on site be evaluated and the vehicle types recorded only as Count value is stored, it is relatively low required storage capacity an observation over a sufficiently long period possible.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Er findung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Further advantages and advantageous embodiments of the Er are the following description, the drawing and removable from the claims.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the object of the invention is in shown in the drawing and will be described in more detail below described. Show it

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Meßanordnung zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 1 is a schematic representation of a measuring arrangement for carrying out the method,

Fig. 2 drei Beispiele von Meßdaten zur Bestimmung der Fahr zeugart und Fig. 2 shows three examples of measurement data for determining the driving type and

Fig. 3 die Meßdaten ein- und desselben Fahrzeuges bei zwei verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten. Fig. 3 shows the measurement data of one and the same vehicle at two different vehicle speeds.

Fig. 1 zeigt ein auf einer Fahrbahn 1 in Richtung des Pfeils I sich fortbewegendes Fahrzeug 2, welches den Detektor 3 passiert. Die vom Detektor 3 ermittelten Abstandsdaten werden an eine Auswerteeinrichtung 4 weitergegeben, in welcher die Fahrzeugart durch Vergleich der Silhouette des Fahrzeugs 2 mit gespeicherten Mustersilhouetten bestimmt wird. Die in der Auswerteeinrichtung 4 bestimmte Fahrzeugart wird in dem dargestellten Beispiel an einen Zähler 5 weiter gegeben, in welchem die Anzahl der Fahrzeuge getrennt nach Fahrzeugart aufsummiert wird. Am Fahrzeug 2 und auf der Fahrbahn 1 sind Meßpunkte 6 eingezeichnet, an denen bei spielsweise eine Abstandsmessung durch den Abstandsdetektor 3 vorgenommen wird. Hierbei ist mangels anderer Darstellungs möglichkeit des Zeitablaufs die Zeitachse als Ortsachse dar gestellt. Das Fahrzeug 2 bewegt sich dadurch zusammen mit der Fahrbahn 1 unter dem Detektor 3 hindurch, wobei die Meßpunkte links vom Detektor 3 frühere und die Meßpunkte rechts vom Detektor 3 zukünftige Messungen darstellen. Fig. 1 shows an on road 1 in direction of arrow I Locomotive vehicle 2 which passes through the detector 3. The distance data determined by the detector 3 are passed on to an evaluation device 4 , in which the type of vehicle is determined by comparing the silhouette of the vehicle 2 with stored pattern silhouettes. In the example shown, the vehicle type determined in the evaluation device 4 is forwarded to a counter 5 , in which the number of vehicles is added up separately according to the vehicle type. Measuring points 6 are shown on the vehicle 2 and on the road 1 , at which a distance measurement is carried out by the distance detector 3 , for example. In the absence of any other way of displaying the timing, the time axis is shown as the local axis. The vehicle 2 thereby moves together with the road 1 under the detector 3 , the measurement points to the left of the detector 3 representing earlier measurements and the measurement points to the right of the detector 3 representing future measurements.

Die in Fig. 2a, b und c gezeigten Meßdaten stellen jeweils eine Meßreihe dar, die an einem den Abstandsdetektor 3 passierenden Fahrzeug vorgenommen wurde. Die Meßdaten ergeben hierbei nicht den vom Detektor ermittelten Abstand, sondern bereits die Fahrzeughöhe an. Ein Doppelstrich bedeutet dabei Höhe Null, ein Doppelpunkt das Nichteintreffen eines Ant wortsignals, also eine relativ zur Fahrbahn geneigte Fläche, beispielsweise Windschutzscheibe. Aus diesen Daten läßt sich auf einfache Weise die Silhouette des gemessenen Fahrzeugs rekonstruieren, um diese dann mit gespeicherten Mustersil houetten zu vergleichen. So geben die Meßdaten von Fig. 2a beispielsweise die Silhouette eines Personenkraftwagens wieder, die Meßdaten von Fig. 2b die Silhouette eines Last kraftwagens mit Sattelauflieger und die Meßdaten von Fig. 2c die Silhouette eines Lastkraftwagens mit Anhänger wieder. Außer diesen Fahrzeugtypen sind eine Reihe weiterer Fahrzeug typen unterscheidbar, so beispielsweise Personenkraftwagen mit Anhänger, Kleinbusse, Omnibusse und Sonderfahrzeuge wie Baumaschinen, Traktoren und andere. The measurement data shown in FIGS . 2a, b and c each represent a series of measurements which were carried out on a vehicle passing the distance detector 3 . The measurement data do not indicate the distance determined by the detector, but rather the vehicle height. A double line means zero height, a colon means the absence of a response signal, i.e. a surface inclined relative to the road, for example a windshield. From this data, the silhouette of the measured vehicle can be reconstructed in a simple manner in order to then compare it with stored pattern silouettes. For example, the measurement data of FIG. 2a show the silhouette of a passenger car, the measurement data of FIG. 2b the silhouette of a truck with a semitrailer and the measurement data of FIG. 2c the silhouette of a truck with a trailer. In addition to these vehicle types, a number of other vehicle types can be distinguished, such as passenger cars with trailers, minibuses, buses and special vehicles such as construction machines, tractors and others.

Fig. 3a zeigt die Meßwerte eines Personenkraftwagens, der mit einer Geschwindigketi von 50 km/h den Detektor passiert. In Fig. 3b ist die approximativ in Rechtecke zerlegte Fahrzeug silhouette abgebildet. Dasselbe Fahrzeg ergibt bei einer Geschwindigkeit von 25 km/h die in Fig. 3c wiedergegebenen Meßwerte, aus denen sich die in Fig. 3d abgebildete Rechteck silhouette ergibt. Deutlich läßt sich aus dem Verhältnis der Rechtecke zueinander die Fahrzeugart (PKW) erkennen. Charakteristisch sind sowohl die absoluten Höhenwerte als auch die Höhendifferenzen aufeinanderfolgener Rechtecke. Dasselbe gilt für andere Fahrzeugarten. Fig. 3a shows the measured values of a passenger car, with a h of Geschwindigketi of 50 km / passes the detector. In Fig. 3b, the approximate decomposed into rectangles vehicle is displayed silhouette. The same vehicle at a speed of 25 km / h gives the measured values shown in FIG. 3c, from which the rectangle silhouette shown in FIG. 3d results. The type of vehicle (car) can be clearly seen from the relationship between the rectangles. Both the absolute height values and the height differences of successive rectangles are characteristic. The same applies to other types of vehicles.

Claims

1. A method for detecting and recognizing different types of vehicles in road traffic, the distance between the vehicle passing through and the detector being determined by means of a detector arranged above the roadway, and the vehicle height being calculated in each case, characterized in that a plurality of successive measurements are made before each vehicle passing through taken and the vehicle type is determined by comparing the resulting vehicle silhouette from the large number of measurements with stored pattern silhouettes.

2. The method according to claim 1, characterized in that the vehicle silhouette arithmetically approximated in Rectangles are broken down along the timeline, their height the average value of the successive distance corresponds to measurements, each with a new rectangle is started as soon as the difference of two on top of each other following distance values exceed a certain amount tet, and that the type of vehicle due to the number of these so created rectangles and the ratio of the rectangles is determined to each other.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized net that an ultrasonic transceiver as a detector is used.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that in addition to the vehicle height Vehicle speed is determined.

5. The method according to any one of the preceding claims characterized in that the vehicle type directly after End of each series of measurements in a computer and the detected vehicle type recorded in a counter becomes.

6. The method according to any one of the preceding claims, since characterized in that the vehicle type directly after End of each series of measurements in a computer and the Detected vehicle type to control a vehicle species-dependent facility is used.