[发明专利]一种道路两侧基于无源被动技术的车辆测速方法及系统

说明书

本发明公开了一种道路两侧基于无源被动技术的车辆测速方法及系统，通过车辆进入和离开测速区对入口边界和出口边界两条无线通信链路的遮挡导致接收信号强度值RSS变化，根据预估车速快慢动态选择滑动窗口长度，分别计算车辆入口边界无线通信链路及出口边界无线通信链路的RSS方差，通过方差的突变点找到车辆刚进入和即将离开测速区的时间，以及已知的测速区的长度计算出车辆速度；测速区的监测节点采集的无线通信链路RSS信号，可应用于多领域车辆测速，同时采监测节点间采用多信道扫描采集信号，即使某一信道产生较大干扰仍然可以对车辆速度进行测量，有助于提高车辆测速精度。

技术领域

本发明属于车辆测速领域，特别是一种道路两侧基于无源被动技术的车辆测速方法及系统。

背景技术

无线层析成像技术(RTI，Radio Tomographic Imaging)是一种基于无线传感器网络的无源被动定位技术，利用网络中各节点之间传输的无线射频信号被目标物遮挡导致信号衰减来实现对目标物的定位和跟踪。与传统的有源定位系统相比，采用无源定位技术只需要在监测区域周围部署若干无线传感器节点构成通信网络，而无需目标本身携带任何电子标签，即可完成对目标的定位和跟踪。

当前道路交通以及国防陆战场等领域，车辆测速应用广泛。常见的车辆测速方式有视频测速、感应线圈测速、雷达测速、超声波测速、红外测速、激光测速等。线圈测速较为经典检测效果较好，但是地面埋设感应线圈的施工量大，路面一旦变更则需重埋线圈，另外高纬度开冻期和低纬度夏季路面以及路面质量不好的地方对线圈的维护工作都是巨大的。视频检测不受路面情况限制，安装无需破坏路面，但是对移动车辆鉴别较为困难，同时该检测方法受光线、天气等影响。微波雷达测速可以检测快速移动车辆，但是不适用于多车道、多车辆、都行人的复杂路口环境。超声波测速系统在灰尘极大的恶劣环境中寿命较短，成本较高。激光测速虽然理论上可行，但是使用过程中存在安全问题。雷达测速易受环境天气影响。其他的无线传感器测速多基于有源定位技术，需要车辆本身携带电子标签，实际很难得到推广应用。

当前基于雷达、激光和机器视觉的车辆测速技术，不仅成本高，而且易受到环境天气影响无法全天候工作，也无法透过障碍对目标测速。本发明设计一种基于无源被动技术的车辆测速算法，利用在线滑动方差的方法计算监测区域入口和出口无线通信链路多信道滑动方差的变化，计算车辆速度。该方法不受测量不受环境影响、成本低、测量精度高，可应用于战场车辆感知、国防安全监测、日常道路交通等领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种道路两侧基于无源被动技术的车辆测速方法及系统，以提供一种不受环境影响、成本低、测量精度高的测速方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种道路两侧基于无源被动技术的车辆测速方法，包括以下步骤：

步骤1、在测试区入口处和出口处布置无线传感器节点，并获取测速区入口处无线传感器节点和出口处无线传感器节点之间的距离；

步骤2、获取测速区入口边界和出口边界无车辆通过时无线传感器节点RSS值的方差值；

步骤3、根据车辆通过测速区入口边界的时间和到达测速区出口边界的时间，计算车辆通过测速区所花费的时间：

利用滑动方差的方法，即按照窗口长度连续取l个采样值设置成一个队列，队列的长度固定为l，一次扫描共采集n组数据并按照时间戳顺序排列，则共计算n-l+1组方差；根据先进先出原则，每次采样到一个新数据放入队尾，并删除队首的一个数据，把队列中的l个数据进行方差运算，分别得到测速区入口边界和出口边界通信链路信号强度方差，得到方差和计算次数的变化关系；根据方差和计算次数的斜率k突变得到车辆进入测速区的时间和车辆离开测速区的时间，计算车辆通过测速区所花费的时间；

步骤4、利用测速区的长度和车辆通过测速区所花费的时间计算车辆速度。