TWI261115B - Speed-measuring method and device for processing noise condition while measuring distance data - Google Patents

Description

Ι26Π15 五、發明說明（1) 且特別有關於測速方法及 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於電子裝^置 裝置。 t 【先前技術】 光學測距係利用對一物#;ό 以算出該物體與測距裝置：：：射之光束以及其反射光束 間上的二筆距離資料除以時間利用移動物體之不同牯 1 FI咋-诚相也 $間差可以求出物體之速度。第 2::圖：假設對上述物體測距2 00次，第i圖只顯示复 A皮4 /刀。弟1圖中橫軸為距離，縱軸為測速光束發射之/、 =序，即測距次序。每次對上述物體發射之光束 隔固定。每個反射訊號對應之距離可以 f間 ^。根據第1圖中之反射訊號的分布可以算出該物^體^的式求 ^ 但疋取得之反射光束通常包含由日光或其它因素、生、、 的錶矾，因此，實際上反射訊號的分布可能如第2圖所&厂成 (只顯示其中一部分）。若要從第2圖中求取該物體的速不 度· 需要遽除雜訊。 美國專利號6 4 6 6 3 0 7 B 2揭示一種測距方法，利用 疋以隨機方式分布，而對固定物體發射之測距光束的反' 4號分布位置則是固定的特性，以統計方式取得實際的射 射k號。但一般的測距裝置用於量測速度時，由於測出反 體之距離需要一定的時間，例如0 · 5秒，在這段測距時物 内移動物體的位置持續改變，因此反射信號分布位置曰 个固

0757-A20775TW(N2);E0104170;J〇seph.ptd 第5頁 1261115_ 、 五、發明說明（2) 定會造成取樣上的問題。 、另外，由於測速裝置測出移動物體速度的時間也被要 求在相當短的時間以内’例如〇· 6秒。這段時間以内不足 讓傳統之測距裝置測出移動物體的二筆距離資料。因此， 亦=適用以傳統之測距裝置求出計算移動物體度所需的 二筆距離資料。 【發明内容】 本發明之目的在提供在有雜訊情況中的測 有鏗於此 速方法及裝置 乂 基於上述目的，本發明實施例提供一種測速方法，拥 行於包含一測距裝置的一測速裝置中。首先， '’執 距裝置在一測量時段内取得對一物體的特定次.用上述， 料。分別根據Μ筆觀察者速度轉換上述測距資之、測距資 上述Μ筆觀祭者速度對應的Μ組新測距資料，、其' ^產生 數。每一新測距資料包含上述測距裝置發射^ Μ為正整 光束的複數取樣反射信號，上述取樣反；作f以測距之 一測量距離及一測距次序。決定出具有最^^母—者對應 信號對應i同-測量距離範圍之—組新測=取樣反射 定出之该組新測距資料所對應之一第一歎I ’、、、。根據決 上述物體之速度。’τ'考逮度以計嘗 人數之剛距

另外，本發明貫施例提供_種測速裝置，々 裝置及一處理器。上述處理器耦接於上述消=括一測距 測距裝置在一測量時段内取得對—物體 =置。上述 五、發明說明（3) 貝料。一處理器分別根據Μ筆觀察者速度轉換上述測距資 料二以產生上述Μ筆觀察者速度對應的Μ組新測距資料，其 中每一新測距資料包含上述測距裝置發射之用以測距之光 束t複數取樣反射信號，上述取樣反射信號每一者對應一 測量距離及一測距次序。上述處理器決定出具有最多上述 取樣反射信號對應至同一測量距離範圍之一組新測距資 料’以及根據決定出之該組新測距資料所對應之一第一觀 察者速度以計算上述物體之速度。 【實施方式】 ^ 1理想情況中，對第1圖中之反射訊號連成一直線可以 =到直線L 1 ’如第3圖所示。假設第1圖是由固定不動之一 i ϊ ϊ ί Ϊ i f移動物體之測量結果。若由不同速度之複 Φ , " 5 %對上述移動物體測距，其產生的測距結果 中由反射訊號所連成的直線將會具有不同的斜率 上、朮：私4广第4圖所不。#中有一測距裝置之移動速度與 1^ Λ Μ Γ之速度相等，因此會使得測距結果中的反射 : 同的測量距離，其連成直線為…線。例 此時直線L2對應Λ距上反射訊號皆對應距離刻度20。 直=用美國專利號_3°7 中。^ ^ j 1 &例提供—種測速方法，執行於-測速裝置 中”乂下說明將交互弓！用標題為「測速方法及測速裝置」

1261115 五、發明說明（4) ' --——____________ 之中華民國發明專利說明奎 為觀察者速度。 曰。測距裝置的移勳速度以下稱 第一實施例 如弟5圖所示，測速努 1耦接光束發射器2、及井击置10中包含測距裝置9，處理器 射測距光束。而光束接收妾收器3。光束發射器2用以發 含上述測距光束之反射传;：//接收取樣反射信號，包 — 」乜琥及雜訊。 第6圖顯示測速方法每价y τ ,ριΙ ^ π y- 、^ θ女灵施例之流程圖。測速裝置10利 用肩J距裝置9在一測量咩以+ 1 卜π ^又内取得對一物體的Ν次之測距資 料4，如第2圖之資料（步职e q、 蔽 貝 τ 、ΗΪ a. _ π 、 驟3 2)。Ν次之測距的時間間隔為 Τ。測距裝置9以原測量鈐危σσ , / 曰 _ 搰度早位（例如1公尺）測$上述物 、-之距離貝料、。傻設测速裝置丨〇測出移動物體速度的時間 被要求在t秒以内，而且測距裝置g可以每秒測η丨次。上 測里日守間可以小於或等於t。上述Ν可以等於“ χ t，其中七 為實數，N與nl為正整數。 測速裝置1 0測量之移動物體可以是車輛、或任何移動 物體’可以按照移動物體的特性將預估其速度限定在一最 快速度Vmax及最慢速度vmin之間。 現在說明測距資料4。測距資料4包含測距裝置9對上 述物體的上述N個測量樣本（例如第2圖之測量樣本P )。每 一測量樣本包含測距裝置9在一特定測距次序發射之用以 測距之光束的複數取樣反射信號。每一取樣反射信號詩應 一測距次序以及以上述原測量精度單位為單位的一測量避

1261115^ 五、發明說明（5) 離。 、、處理器1取得Μ筆觀察者速度（步驟S4)。μ為正整數。 f述Μ筆觀祭者速度可以預先決定並儲存於測速裝置工〇 、—或由處理器1動態決定。舉例來說，處理器丨以遍歷法 决疋Μ筆觀祭者速度，分別為Vmi 丨μ XV〇, ···(一 的 Vmax。上述 Μ——( -χ — Vmin)/ Vr其中Vr為測速精度，例如1公尺/秒。須要了解的是， Μ筆觀察者速度可以由其它方式決定並產生。解疋 …處理裔1分別根據上述Μ筆觀察者速度轉換上述測距資 料以產生上述Μ筆觀祭者速度對應的μ組新測距資料（步 驟S6)。舉例來說，上述測距資料中一第一取樣反射信號 對應測距次序Τχ及測量距離Dx。在上述測距資料以一觀察 ^速度Vn轉換為第二組新測距資料後，上述第一取樣反射 七唬軺換後產生在上述第二組新測距資料中對應測距次序 則量距離（Dx — νηχ ΔΤχ Τχ)之一第二取樣反射信號 :v:ln⑽偏χ，而ΔΤ為測距次序間的時間間隔。 ί m ^ 1 Λ , Λ Λ ^ "，J ^ f # ^ ^ ^ ^ ^ 〇 5 f ; 1似方式轉換上述測距資料以產生上述Μ組新測 處理器1可以統計之每一纟且中福 在徜、、目旦w雜方I洛七 、、Y货數測量距離範圍（例如 母個測里距離刻度之間）對雇之上 旦 (步驟S 8 )。上述Μ組新測距資料上 r mQQ^ 0 U U ^ 心樣反射信號的數目 <複數距離區段形成複 數測量距離範圍。舉例來說，上述C裝7之^^

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五、發明說明（6) 單位之每二相鄰刻度之間距代表一測量距離範圍。 接著，、處理器1決定出具有最多上述取樣反射信號對 應至同一測量距離範圍之第Y組新測距資料（步驟S 1 〇 )。 處理器1根據上述決定出之第Y組新測距資料所對應之 一第Y筆觀察者速度以計算上述物體之速度（步驟S12)。舉 例來說，上述計算步驟中處理器1以上述第Y筆觀察者速度 作為上述物體之速度。 在上述步驟S 8中，處理器1可以針對每一組新測距資 料中的每一測量距離範圍統計對應之取樣反射信號數目。 然而’處理器1也可以只統計每一組新測距資料中特定之 測量距離範圍對應之取樣反射信號數目。處理器1可以根 據上述物體之第一概略距離D1決定上述特定之測量距離# 圍，將說明於下。 视 第二實 處 定或取 時段内 測量時 量精度 關於上 度 Vmax 新測量 測速裝 施例 ，器1可以執行步驟S2〜S6。參照第7圖，處理 得一新測量精度單位（例如丨〇公尺）以及 ^決 ，第-時段（步驟S24)，藉以使得上 =量 之上述第一時段内之預估移動 二f述 早位。新測量精度單位大於上述 丄於上述新測 述預估移動距離，舉例來說，可了 ’、彳1精度單位。 乘以上述第一時段來估計上 j利用上述最快速 精度單位、第一時段内可以被、移動距離。上述 置10中，或由處理器1動態決定、。決定，並儲存於

1261115 五、發明說明（7) 上述第一時段包含測距次序τ丨〜τ ]·。τ丄、τ為正整 數。2 一測距資料包含上述測距裝置發射之用以測距之光 束的複數取樣反射信號，上述取樣反射信號每_者對應一 測里距離及'一測距次序。 舉例來說，每一取樣反射信號分布於由一次序軸及一 f離軸展開之一平面上，並以其測距次序為上述次序軸座 標’以其對應之測量距離為上述距離轴之座標。可以由測 距裝置9算出取樣反射信號的對應之測量距離。 舉例來說，假設一取樣反射訊號為測距次序T的取樣 反射訊號，且對應距離D，則此取樣反射訊號之座標以（τ， D)表示，其中τ為次序軸上的座標，d為距離軸上的座標。 處理器1根據上述新測量精度單位取樣在上述第一時 段内的測距資料4 (步驟S 26)，藉以算出上述物體在上述第 一時段内之一第一概略距離D1 (步驟S28)。 上述弟一時段的測距資料包含（T j - T i + 1 )個測量樣 本，每一測量樣本包含上述測距裝置發射之用以測距之光 束的取樣反射信號。 其中上述第一概略距離D1為對應最多上述第一時段之 取樣反射信號的測量距離（即上述新測量精度單位之—刻

度）。 A 舉例來說，假設上述測距資料以二維陣列RawData [DISTANCE] [N]表示，DISTANCE可以為測速裝置1〇中原測 量精度單位之最大刻度。以二個一維陣列Disti [DisT]表 示對在上述第一時段内的測距資料4的取樣結果。D丨ST =

0757-A20775TWF(N2);E0104170;Joseph.ptd 第11頁 1261115 五、發明說明（8) [DISTANCE / R]，其中R為新測量精度單位。因此，〇 ^ . J 1 +1 )個測量樣本中對應新測量精度單位第一 個亥度内的：樣反射信號個數，並將統計結果分別儲存在 D1Stl[OJ。處理器1统計上述（Tj _ ΤΗι)個測量樣本中對 應新測置精度單位第二個刻度内的取樣反射信號個數，並 將統計結果储存在Dlstl[1]。依同理，處理器1求出 [DISTj中各元素之值。處理器！取得在Distl[DIST]中最大 的二元素Distl [dl ]。上述第一概略距離M=dl χ R/r，其中 r為原測量精度單位。 〃 處理器1根據上述D1以決定上述特定測量距離範圍 (步驟S 3 0 )。舉例來說，處理器1決定上述特定測量距離範 圍介於（D1-△〇 )及（D1+ AD )之間，其中為允許誤差距 離。 處理器1統計每一組新測距資料中特定之測量距離範 圍對應之取樣反射信號數目（步驟S3 2)。接著，處理器！決 定出第Y組新測距資料，其中第Y組新測距資料具有最多上 述取樣反射信號對應至上述特定測量距離範圍（步驟 S 3 4)。處理器1根據上述決定出之第Y組新測距資料所對應 之一第Y筆觀察者速度以計算上述物體之速度（步驟S36 )。 因此，上述測速裝置可以計算出上述物體之距離。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護

1261115 五、發明說明（9) 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 第13頁 0757-A20775TWF(N2);E0104170;j oseph.ptd 111·! 1261115 圖式簡單說明 第1圖顯示理想狀況下對一移動物體發射之測速光束 的反射訊號不意圖。 第2圖顯示對一移動物體發射之測速光束的反射訊號 實例示意圖。 第3圖顯示連接第1圖之反射訊號所構成一直線之示意 圖。 第4圖顯示第3圖之直線分別轉換後所構成之複數直線 之不意圖。 第5圖顯示測速裝置實施例之結構方塊圖。 第6圖顯示測速方法實施例之流程圖。 第7圖顯示測速方法另一實施例之流程圖。 【主要元件符號說明】 1〜處理器； 2〜光束發射器； 3〜光束接收器； 4〜測距資料； 9〜測距裝置； 1 0〜測速裝置； L1，L 2〜直線； P〜測量樣本。

0757-A20775TWF(N2);E0104170；j〇seph.ptd 第 14 頁

Claims (1)

1. 一、申凊專利範^ '〜' '一' 一 1 · 種測速方法，執行於一測速裝置中，包括： 3叙利用一測距裝置在一測篁時段内取得對一物體的特定 人 之〉則距資料； 上分別根據Μ筆觀察者速度轉換上述測距資料，以產生 筆觀察者速度對應的Μ組新翊距資料，其中Μ為正整 每新測距資料包含上述測距裝置發射之用以測距之 二束，複數取樣反射信號，上述取樣反射信號每一者對應 —测量距離及一測距次序； ^ 决疋出具有最多上述取樣反射信號對應至同一測量距 離範圍之一組新測距資料；以及 根據決定出之該組新測距資料所對應之一第一觀察者 速度以計算上述物體之速度。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的測速方法，其中，上 述計算步驟中以上述第一觀察者速度作為上述物體之速 度。 3 ·如申請專利範圍第1項所述的測速方法，其中，上 述測1距離範圍為上述測距裝置之原測量精度單位之二相 鄰刻度之間距所代表之距離範圍。 4 ·如申請專利範圍第1項所述的測速方法，其中，上 述測距資料中一第一取樣反射信號對應測距次序Τχ及測量 距離Dx，在上述測距資料以一觀察者速度Vn轉換為第二組 新測距資料後，上述第一取樣反射信號轉換後產生在上述 第二組新測距資料中，對應測距次序Tx及測量距離0乂- Vn X ΛΤ X Τχ)之一第二取樣反射信號，其中ΔΤ為測距次序

   0757-A20775TWF(N2);E0104170;joseph.ptd 第15頁 1261115

   >、申請專利範圍 間的時間間隔。 5 ·如申請專利範圍第1 取得一新測量精度單位、，盆匕、展速方法，更包含： 段之一第一時段内之預估動距 ^體在上述測量時 位； 砂動距離小於上述新測量精度單 根據上述新測量精度單 述測距資料’…上述：：： =述第，時段内的上 概略距離D1 ;以及 述弟一日寸段内之一第一 根據上述第一概略距離 〜 6.如申請專利範圍第5 ^決疋上述測量距離範圍。 ^ 弟5項所述的測速方法，直中，上 述弟一概略距離D1為對應參夕Li万忐 ” T 上 號的測量距離。 ％、取夕上述弟一時段之取樣反射信 7 ·如申請專利範圍第]頂& ^ t 根據-最快速度、一最頁二，速方法’更包含： 上述Μ筆觀察者速度。 k速度速精度以決定 8 · —種測速裝置，包括： 一測距裝置，用以在〜丨旦 定次數之測距資料； & ! %段内取得對-物體的特 觀於上述測距裝置，用以分別根_筆 ^ : Ϊ 轉資料’以產生上述Μ筆觀察者速 度對應的Μ組新測距資料，# 測距裝置發射之用以測距之本击^\ j距貝村b 3 述取樣反射信號每一者對靡先稷數取樣反射信號，上 述處理器決定出具有最多距離及-測距次序’上 上迷取樣反射信號對應至同一測

   1261115 申睛專利範圍 ；£距離範圍之一組新測距資料， 測距資料所對應之一第一 定出之該組新 度。 計算上述物體之速 9·如申請專利範圍第8項所述的 、"心申睛專利範圍第8項所述的測速裝置，盆中，上 範圍為上述測距裝置之原測量精度單位之二相 4刻度之間距所代表之距離範圍。 、…11.—如申請專利範圍第8項所述的測速裝置，其中，上 述，距資料中一第一取樣反射信號對應測距次序及測量 距離Dx :在上述測距資料以一觀察者速度Vn轉換為第二組 ，測距資料後，上述第一取樣反射信號轉換後產生在上述 第二組新測距資料中，對應測距次序^及測量距離（Dx 一 Vn X ΛΤ X Tx)之一第二取樣反射信號，其中Λτ為測距次序 間的時間間隔。 1 2 ·如申請專利範圍第8項所述的測速裝置，其中，上 述處理器根據一新測量精度單位取樣在一第一時段内的上 述測距資料，以算出上述物體在上述第一時段内之一第一 概略距離D1，以及根據上述第一概略距離D 1決定上述測量 距離範圍，其令上述物體在上述測量時段之上述第一時段 内之預估移動距離小於上述新測量精度單位。 1 3 ·如申請專利範圍第丨2項所述的測+速叙置，其中， 上述第一概略距離為對應最多上述第’ k段之取樣反射信 號的測量距離。

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