超聲波固定式交通流量調查設備的製作方法
2023-10-17 04:29:54 2
專利名稱：：超聲波固定式交通流量調查設備的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種超聲波固定式交通流量調查設備，它是利用超聲波檢測原理，通過計算機通用技術的應用，實現公路(高速公路)、橋梁、隧道及特殊路段的車流量信息採集，真實有效的反映交通流量數據的設備。
背景技術：
：超聲波在為人類熟知前，早已經在大自然界中存在了很長的一般時間。動物中如蝙蝠、鯨魚、海豚即是以聲納波作為行進間的導向定位，目前，超聲波已廣用於工業、航海和醫療等用途。超聲波在交調行業的應用始於日本。早期的模擬式超聲波交調儀器既笨重、操作麻煩，而且可識別的車型種類較少；自從出現數位化超聲波系統後，超聲波在交調方面的應用才算進了一大步，不僅探測質量穩定，同時增加了探測結果再處理的可能性，為超聲波成像出現而鋪路。近年來由於計算機工業的大幅進展，帶動了相關產品的研究，硬碟容量的擴大、內存的擴增、中央處理器的升級，使得數據的傳輸及運算加速不少，於是數位化的超聲波成像式交調系統成了一個研究的方向。但現有產品的可靠性較差、產品的價格較高。交通流量採集的數據包括車型、流量和車速三個基本元素，其中，完成了車型識別就可以直接得到流量數據，所以，前臺的檢測設備實際上是完成兩個糹企測車型識別和車速4企測。超聲波檢測交通流量的基本原理檢測路面運動物體高度變化曲線。車型識別原理識別車輛縱向外輪廓線。車速識別原理車輛通過前後探頭的時間差識別車速。
發明內容本發明的目的在於克服上述現有
背景技術：
檢測的可靠性較差等不足之處，而提供了一種超聲波固定式交通流量調查設備。本發明的目的是通過如下措施來達到的超聲波固定式交通流量調查設備，它包括位於每個受檢車道徑向安裝兩個超聲波探頭，超聲波探頭固定在公路上端的支架上，其特徵在於所述超聲波探頭與超聲波檢測器連接，超聲波檢測器與數據傳輸終端連接，數據傳輸終端通過英特網傳送至數據中心，超聲波探頭連續不斷向道i各發射聲波，獲取通過的車輛信息，超聲波檢測器收集來自探頭的車輛信息，計算出車輛類型、速度等客戶需要的交通信息，數據傳輸終端通過英特網將交通信息傳輸給數據中心。在上述技術方案中，所述超聲波探頭內安裝有方波發生器、驅動電路、超聲波發送器、放大電路、比較電路、超聲波接收器，方波發生器生成指定的方波信號，通過驅動電路驅動超聲波發送器向路面下方發射超聲波；超聲波到達路面後向上反射，被超聲波接收器接收，超聲波接收器收到信號後能通過放大電路放大，後送至比較電路，疊加發送方波的起始信號，運算出差值。在上述技術方案中，所述超聲波檢測器包括單片機、1/0口擴展晶片和104主機部分，在收到比較電路後送的疊加差值信號後，通過單片機進行取樣，將車輛側面投影數據化為一組高度數值，104主機部分對高度數據進行判別，計算出車輛類型、速度、車頭時距等交通參數，並後送至數據傳輸終端。本發明超聲波固定式交通流量調查設備具有如下優點超聲波檢測的特點是依賴車輛外形識別，探頭垂直向下安裝，依賴聲波檢測。①、探頭與車輛完全不接觸，使用壽命長，完全不破壞路面，幾乎不需要維護保養。路面進行養護不對設備造成影響。系統維護成本低廉。②、探頭垂直向下安裝，每個車道均有自己專門的傳感器，而其他非接觸式設備一般是側向安裝，一個傳感器檢測多條車道。在車輛密度較大的狀況下，使用超聲波檢測器檢測，車輛間不會發生相互遮擋，檢測精度高。③、超聲波檢測是通過連續檢測車輛高度來識別車輛，讀入識別模塊的是車輛的徑向外型線圖，與人工判別的依據類似，得出的車型識別結果最接近人工識別結果。④、設備使用調製超聲波作為檢測介質，常見的幹擾因素如光照條件、雨雪、大霧、風沙、城市噪音等均不會對識別造成影響，識別結果準確可信。、該設備利用先進的全自動化檢測手段取代落後的人工統計車流量數據，改變了原有手工統計的繁瑣、緩慢、缺乏準確依據的狀況，不斷提高工作效率及質量。、該設備綜合運用先進的通訊信息、網絡、自動控制、交通工程等技術，改善交通運輸系統的運行情況，提高運輸效率和安全性，減少交通事故，降低環境汙染，從而建立一個智能化的、安全、便捷、舒適、環保的綜合交通運輸體系。圖1為本發明超聲波成像識別車型座標圖。圖2為本發明超聲波探頭在車道上的安裝示意圖。圖3為本發明中超聲波探頭與超聲波檢測器的結構方框圖。圖4為本發明的系統結構圖。具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明的實施情況，但它們並不構成對本發明的限定，僅作舉例而已。同時通過說明本發明的優點將變得更加清楚和容易理解。參閱附圖可知超聲波固定式交通流量調查設備，它包括位於每個受檢車道徑向安裝兩個超聲波探頭，超聲波探頭固定在公路上端的支架上，其特徵在於所述超聲波探頭與超聲波檢測器連接，超聲波檢測器與數據傳輸終端連接，數據傳輸終端通過英特網傳送至數據中心，超聲波探頭連續不斷向道路發射聲波，獲取通過的車輛信息，超聲波檢測器收集來自探頭的車輛信息，計算出車輛類型、速度等客戶需要的交通信息，數據傳輸終端通過英特網將交通信息傳輸給數據中心(如圖1、圖2、圖4所示)。超聲波探頭內安裝有方波發生器、驅動電路、超聲波發送器、放大電路、比較電路、超聲波接收器，方波發生器生成指定的方波信號，通過驅動電路驅動超聲波發送器向路面下方發射超聲波；超聲波到達路面後向上反射，被超聲波接收器接收，超聲波接收器收到信號後能通過放大電路放大，後送至比較電路，疊加發送方波的起始信號，運算出差值(如圖3所示)。超聲波檢測器包括單片機、I/O口擴展晶片和104主機部分，在收到比較電路後送的疊加差值信號後，通過單片機進行取樣，將車輛側面投影數據化為一組高度數值，104主機部分對高度數據進行判別，計算出車輛類型、速度、車頭時距等交通參數，並後送至數據傳輸終端(如圖3所示)。使用超聲波成像識別車輛的方法是獲取車輛側向圖像(如圖1所示)，這個完全省略了細節，純由高度H和徑向長度L組成的圖像完全能被識別出車型"小客車"。普通超聲波成像(二維)的工作方式，主要可分為兩種第一種為機械式馬達探頭(Mechanicaldevice),由馬達帶動內建超聲波探頭，在既定範圍內以等速掃描，獲取一系列的二維圖像。第二種為磁場定位影像獲取，利用電磁場為探頭所獲取的每一組數據做二維空間定位，再將數據及空間信息合併入數據處理器做運算合成二維圖像。由於交調工作的特點，機械式馬達探頭顯然不可取，複雜而精密的運動部件很難達到室外全天候工作的可靠性要求，而磁場定位式探頭雖然可以滿足可靠性要求，並在部分進口的超聲波交調設備上得到運用，但系統複雜，價格昂貴。本發明超聲波固定式交通流量調查設備採用了固定式探頭，探頭垂直安裝在路面上方，向路面發射脈衝超聲波，並接收反射回的超聲波，通過測定聲波發射和接收的時間差t,可以計算出路面相對高度h0。formulaseeoriginaldocumentpage6當車輛通過該檢測器下方時，路面的相對高度變化為hl,這樣便可計算出該車的高度值H。formulaseeoriginaldocumentpage6通過連續發射超聲波，可以得到一組變化的車輛高度值H1、H2、H3……Hn。這樣得到的數據是一組採樣數據，理論上只要獲取每個數據對應的徑向長度數據L,並將採樣間隔時間降低到無窮小，就可以得到受檢車輛精確的徑向二維圖像。為了獲取車輛的徑向長度，超聲波交通流量觀測子系統在每個受檢車道徑向安裝兩個超聲波探頭(如圖2所示)，由於兩個探頭的徑向間隔距離是已知的，通過對兩個探頭收發時間的對比就可以準確的判斷每一個h值對應的車輛徑向長度。這種方式獲取的車輛徑向長度L非常準確，並看通過計算方式得到準確的車輛通過糹笨頭下方時的瞬間車速和平均車速，計算公式如下formulaseeoriginaldocumentpage7K為車輛出現的次序號路面車流的平均流速為formulaseeoriginaldocumentpage7N2，N,分別為計量時間的起始時間如前述，只要將採樣間隔時間降低到無窮小，就可以得到受檢車輛精確的徑向二維圖像。但太小的取樣間隔時間會導致系統複雜度上升，本發明超聲波交通流量觀測子系統採用了先進的聲場重建算法。一幅完整的2D影像由許多像素組成，而二維聲場的最小單位則是由voxel組成。當一連串的2D數據自探頭獲取來時，在兩組數據的間隙就須由計算機來自動填補，填補本身運用的數學運算採用的是平均法則(內插法)；換言之，圖像中任何一點未知的voxel數值，將由鄰近兩點已知的像素由內差法決定，填補完成的二維聲場就形成了一幅完整的二維圖像。本發明超聲波固定式交通流量調查設備性能指標:tableseeoriginaldocumentpage8權利要求1、超聲波固定式交通流量調查設備，它包括位於每個受檢車道徑向安裝兩個超聲波探頭(1)，超聲波探頭(1)固定在公路上端的支架(2)上，其特徵在於所述超聲波探頭(1)與超聲波檢測器連接，超聲波檢測器與數據傳輸終端連接，數據傳輸終端通過英特網傳送至數據中心，超聲波探頭(1)連續不斷向道路發射聲波，獲取通過的車輛信息，超聲波檢測器收集來自探頭的車輛信息，計算出車輛類型、速度等客戶需要的交通信息，數據傳輸終端通過英特網將交通信息傳輸給數據中心。2、根據權利要求1所述的超聲波固定式交通流量調查設備，其特徵在於所述超聲波探頭(1)內安裝有方波發生器、驅動電路、超聲波發送器、放大電路、比較電路、超聲波接收器，方波發生器生成指定的方波信號，通過驅動電路驅動超聲波發送器向路面下方發射超聲波；超聲波到達路面後向上反射，被超聲波接收器接收，超聲波接收器收到信號後能通過放大電路放大，後送至比較電路，疊加發送方波的起始信號，運算出差值。3、根據權利要求1所述的超聲波固定式交通流量調查設備，其特徵在於超聲波檢測器包括單片機、I/O口擴展晶片和104主機部分，在收到比較電路後送的疊加差值信號後，通過單片機進行取樣，將車輛側面投影數據化為一組高度數值，104主機部分對高度數據進行判別，計算出車輛類型、速度、車頭時距等交通參數，並後送至數據傳輸終端。全文摘要超聲波固定式交通流量調查設備，它包括位於每個受檢車道徑向安裝兩個超聲波探頭(1)，超聲波探頭(1)固定在公路上端的支架(2)上超聲波探頭(1)與超聲波檢測器連接，超聲波檢測器與數據傳輸終端連接，數據傳輸終端通過英特網傳送至數據中心。它克服了現有交通流量檢測器的可靠性較差等不足。本發明具有使用壽命長、檢測精度高等優點。文檔編號G08G1/04GK101383095SQ200810048979公開日2009年3月11日申請日期2008年8月25日優先權日2008年8月25日發明者陶平安申請人:武漢市路安電子科技有限公司