[发明专利]一种基于激光雷达的车辆外廓尺寸自动检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于激光雷达的车辆外廓尺寸自动检测系统，由硬件模块和软件模块构成，其特征在于：所述硬件模块由三只激光雷达、四对光电开关、三只串口服务器、模数信号网口转换器、交换机、上位机和三只激光雷达安装柱构成；三只激光雷达分别称为左激光雷达、右激光雷达和前激光雷达，三只激光雷达安装柱分别称为左激光雷达安装柱、右激光雷达安装柱和前激光雷达安装柱，左激光雷达、右激光雷达和前激光雷达分别安装在左激光雷达安装柱、右激光雷达安装柱和前激光雷达安装柱上；三只激光雷达通过串口线分别与三只串口服务器连接，三只串口服务器均采用网线与交换机连接；采用四对光电开关分别称为第1对光电开关、第2对光电开关、第3对光电开关和第4对光电开关，光电开关对安装在检测车道两侧，并与模数信号网口转换器采用串口线连接，模数信号网口转换器与交换机采用网线连接；交换机与上位机采用网线连接；所述软件模块包括服务器数据管理软件及上位机数据采集及分析软件，上位机数据采集及分析软件将检测结果上传至服务器数据管理软件存储，上位机数据采集及分析软件内置于上位机内。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的车辆外廓尺寸自动检测系统，其特征在于：所述的激光雷达安装高度为4800-5300mm，激光雷达的扫描频率为60Hz。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的车辆外廓尺寸自动检测系统，其特征在于：所述的四对光电开关为反射式光电开关，发射光种类为可见光，每对光电开关之间的安装距离为4500-4800mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的车辆外廓尺寸自动检测系统，其特征在于：所述的上位机数据采集及分析软件的功能包括检测环境基本参数配置、合法加载项参数配置、联网及单机数据读取、车辆扫描轮廓实时显示、车辆外廓尺寸测量、车辆轮廓视图绘制、检测结果PDF报表生成和检测结果联网上传。

5.一种基于激光雷达的车辆外廓尺寸自动检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)判断车辆是否进入检测区域，具体为：从左、右激光雷达传感器获取每一时刻对应的左、右雷达点云数据帧，记t时刻左雷达点云数据帧为LP_t＝{(X_i,Y_i)|i＝0,1,...,d-1}，d为每帧数据帧中包含的坐标点数目；记t时刻右雷达点云数据帧为RP_t＝{(X_i,Y_i)|i＝0,1,...,d-1}，d也为每帧数据帧中包含的坐标点数目；设置Y轴方向阈值记为h₀并过滤坐标点，将LP_t与RP_t中满足Y_i＜h₀的点去除；统一坐标系后合并LP_t与RP_t记为P_t，即P_t＝LP_t∪RP_t；找出P_t中X坐标最小值记为x_min，X坐标最大值记为x_max；则检测区域中物体位于左、右激光雷达扫描平面处的宽度记为w_t，w_t＝x_max-x_min；当w_t大于阈值w₀，即w_t＞w₀时，则判断车辆进入检测区域；判断车辆进入检测区域后，上位机数据采集及分析软件开始记录通过左、右激光雷达采集到的点云数据；

2)判断车辆是否离开检测区域，具体为：与判断车辆是否进入外廓尺寸检测区域方法相似，若w_t从w_t＞w₀变为w_t＜w₀，则判断车辆从检测区域中驶离；判断车辆从检测区域中驶离后，系统不再记录左、右激光雷达传来的点云数据；

3)车辆长度的计算，具体为：当车辆离开检测区域的那一刻，收集此时前激光雷达传来的一帧点云数据，并换算出这一帧点云数据中每个点的坐标值，然后在该帧点云数据中寻找X轴坐标值最小的点，设此点的X轴坐标值大小为s，前激光雷达传感器与左、右激光雷达扫描平面的水平距离记为L，则车辆长度L_Car的计算公式为：

L_Car＝L-s (1)；

4)车辆宽度和高度的计算，具体为：当车辆离开检测区域时，系统已记录了检测开始时刻到结束时刻这一时间段中的所有左、右激光雷达传来的点云数据集，将这些点云数据经过坐标转换，得到在统一坐标系下的点云数据集，并计算所有这些点云数据中最大的X坐标值为x_max，最小的X坐标值为x_min，则车辆宽度W的计算如公式(2)所示；

W＝x_max-x_min； (2)

计算出所有这些点云数据中最大的Y坐标值即为车辆的高度；

5)车辆轮轴距离的测量，具体为：通过光电开关组测量数据可计算得到的车辆平均速度与车辆驶过一个轴距路程所需的平均时间则车辆轴距l的计算如公式(3)所示；

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