一種基於多種傳感器信息的車輛檢測裝置製造方法
2023-05-25 00:52:06 1
一種基於多種傳感器信息的車輛檢測裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開一種基於多種傳感器信息的車輛檢測裝置，包括加速度檢測單元、光敏信號檢測單元、地磁檢測單元、數據採集單元、微處理器、存儲單元和無線發射模塊；車輛行駛經過檢測裝置時，加速度檢測單元採集路面震動信號，光敏元件感應光照變化產生光電信號，地磁檢測單元感應磁場變化輸出相應電信號；由微控制器對信號數據進行分析計算，獲得車輛相關參數信息，並將車輛相關參數信息轉存到存儲單元，並通過無線發射模塊發送給接收終端。本發明通過多元傳感器信息融合的原理檢測車輛信息，可以有效提高檢測精度，並且具有不受天氣因素和車輛大小尺寸影響的優點。易於安裝和維護，體積小，成本低，功耗低。
【專利說明】一種基於多種傳感器信息的車輛檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及交通檢測技術，具體涉及一種基於多種傳感器信息的車輛檢測裝置。【背景技術】
[0002]隨著智能交通技術的飛速發展，交通信息採集技術，特別是車輛檢測技術變得尤為重要。車輛在道路中行駛時，會釋放出熱、聲、磁等信號。交通檢測器通過檢測這些信號，並利用其中的一種或幾種信息用以檢測行駛中的車輛。按照交通檢測器所使用的檢測傳感器的種類分，可以將其分為壓力、加速度、磁場、電感、超聲波、頻率、光電、圖像傳感等。它們通過感知、轉換和傳輸相關物理量檢測出某一界面車輛通過的時間、外形尺寸或者圖像，並將其傳輸給處理單元。處理單元將這些傳輸過來的物理量轉換為車輛要素值，如軸數、軸距、車輛尺寸等。目前應用較廣泛的檢測器有環形線圈檢測器、地磁檢測器、超聲波檢測器和視頻檢測器。但是，這些交通檢測器從檢測原理和安裝使用等方面仍存在問題和不足，制約著交通管理與控制水平的提高和發展。
[0003]現有車輛檢測器大多採用檢測車輛行駛過程中產生的單一信號作為檢測原理，如超聲波車輛檢測器通過超聲波發射器對車輛發出超聲波，檢測經車輛反射回的超聲信號，獲得車輛計數信息。檢測信息的單一性導致了現有車輛檢測技術存在某些技術盲點，這是由其檢測原理造成的，例如超聲波檢測器在前方車輛被大型車遮擋時，就會發生錯檢或漏檢。這些技術盲點限制了檢測精度的提高。同時，檢測信息的單一性也導致了，檢測器容易受到周邊環境的較大幹擾，例如天氣因素對視頻檢測器的影響，行人、樹枝等對超聲波檢測器的影響等。在檢測信息單一的情況下，這些周邊環境造成的影響對檢測數據的破壞是無法挽救的。這也導致了現有車輛檢測器對安裝位置和安裝方法都有特殊的要求，適應多種檢測環境的車輛檢測器難以實現。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種基於多種傳感器信息的車輛檢測裝置，以克服現有車輛檢測技術存在的檢測精度不高，易受環境影響等問題。此裝置利用車輛行駛過程中車軸對路面產生連續激勵產生在道路表面傳播的震動波，和車輛造成的路面陰影，以及車輛行駛中引起周邊地磁場變化的客觀事實，利用多種傳感元件實現車輛檢測，獲得車輛計數信息。
[0005]本發明的所採用的技術如下:一種基於多種傳感器信息的車輛檢測裝置，包括加速度檢測單元、光敏信號檢測單元、地磁檢測單元、數據採集單元、微處理器、存儲單元和無線發射模塊；加速度檢測單元、光敏信號檢測單元和地磁檢測單元安裝於道路表面，加速度檢測單元、光敏信號檢測單元、地磁檢測單元分別與數據採集單元電信號連接，數據採集單元與微處理器電信號連接，存儲單元、無線發射模塊分別與微處理器電信號連接，加速度檢測單元、光敏信號檢測單元、地磁檢測單元分別輸出路面震動信號、光電信號、磁場變化信號，這三種電信號通過數據採集單元處理後將三種信號輸入微處理器；當有車輛行駛經過檢測裝置時，加速度檢測單元檢測車輛所產生的路面震動信號通過數據採集單元處理後輸入微處理器，微處理器中存有車輛造成路面震動信號的相應特徵信息，包括震動信號強度和頻率分布範圍，通過對比分析採集到的路面震動信號特徵信息，判斷是否有車輛經過；光敏信號檢測單元感應車輛經過時光照變化產生光電信號，通過數據採集單元處理後輸入微處理器，光電信號的幅值下降到微處理器中設定的閾值，並且持續時間超過設定閾值，則認為符合車輛經過的判斷條件，則判斷有車輛經過；地磁傳感器採集到車輛經過時的磁場強度變化信息，輸出相應的磁場強度變化信號，通過數據採集單元處理後輸入微處理器，如果磁場強度變化的幅度和持續時間達到微處理器中設定的閾值，則判斷有車輛經過；當有兩種或三種信號判斷結果同時為有車輛經過時，得到有車輛經過的最終判斷結果，微處理器中的用於統計車數信息的計數器加一，並將車輛相關參數信息轉存到存儲單元，並通過無線發射模塊發送給接收終端。
[0006]本發明相比現有車輛檢測技術的優點有:
[0007]1.本發明採用的震動檢測原理和光學檢測原理以及地磁檢測原理相結合的方式獲取車輛計數信息。與傳統檢測原理相比，震動傳播介質為路面，因此不受雨、雪、霧等天氣因素和車輛的外形尺寸等因素的影響；而結合光敏元件對行車陰影的檢測以及地磁元件對車輛造成的磁場變化的檢測可有效的提高車輛檢測精度。
[0008]2.本發明提出的裝置安裝方法，與應用較普遍的傳統交通檢測器的安裝方法相t匕，安裝在道路表面，尤其安裝於車道中央或車道一側的道路表面，。這種安裝和檢測方式不用破壞道路，也不用架設梁架。不易受到車輛碾壓，從而提高了檢測可靠性和使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明的裝置結構圖。
[0010]圖2是本發明工作步驟框圖。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
[0012]一種基於多種傳感器信息的車輛檢測裝置，包括加速度檢測單元1、光敏信號檢測單元2、地磁檢測單元3、數據採集單元4、微處理器5、無線發射模塊6和存儲單元7 ;加速度檢測單元、光敏信號檢測單元和地磁檢測單元安裝於道路表面，加速度檢測單元、光敏信號檢測單元、地磁檢測單元分別與數據採集單元電信號連接，數據採集單元與微處理器電信號連接，存儲單元、無線發射模塊分別與微處理器電信號連接，加速度檢測單元、光敏信號檢測單元、地磁檢測單元分別輸出路面震動信號、光電信號、磁場變化信號，這三種電信號通過數據採集單元處理後將三種信號輸入微處理器；當有車輛行駛經過檢測裝置時，力口速度檢測單元檢測車輛所產生的路面震動信號通過數據採集單元處理後輸入微處理器，車輛產生的路面震動信號頻率範圍主要集中在O-lOOHz，加速度傳感器檢測到路面震動信號的強度在0-30mg範圍內。微處理器中存有車輛造成路面震動信號的相應特徵信息，包括震動信號強度和頻率分布範圍，通過對比分析採集到的路面震動信號特徵信息，判斷是否有車輛經過；光敏信號檢測單元感應車輛經過時光照變化產生光電信號，通過數據採集單元處理後輸入微處理器，本實施樣例中採用的光敏檢測器件檢測到路面光照轉化成的電信號的電壓幅值主要在1.3-1.6V之間，而車輛經過遮擋光源時，光敏檢測器件檢測到的光照轉化成的電信號的電壓幅值主要在0.3-0.6V之間，光電信號的幅值下降到微處理器中設定的閾值0.7V，並且持續時間在0.2秒到1.5秒之間，則認為符合車輛經過的判斷條件，則判斷有車輛經過；地磁傳感器採集到車輛經過時的磁場強度變化信息，輸出相應的磁場強度變化信號，通過數據採集單元處理後輸入微處理器，如果磁場強度變化的正反峰值幅度達到微處理器中設定的閾值100毫高斯，且則判斷有車輛經過；當有兩種或三種信號判斷結果同時為有車輛經過時，得到有車輛經過的最終判斷結果，微處理器中的用於統計車數信息的計數器加一，並將車輛相關參數信息轉存到存儲單元，並通過無線發射模塊發送給接收終端。
[0013]本發明的車輛檢測方法，包括步驟:
[0014]I)設備初始化。初始化過程中，微處理器啟動各數據接口 ；對加速度檢測單元和地磁檢測單元進行初始設置；讀取加速度檢測單元各傳感器初始測量值，讀取光敏檢測單元初始測量值，讀取地磁檢測單元傳感器初始測量值；
[0015]2)微處理器控制震動加速度檢測單元開始檢測路面震動信息，並將採集到的加速度信號輸入數據採集單元；光敏信號檢測單元檢測光敏元件表面光強度信息，並將生成的電壓信號輸入數據採集單元；地磁檢測單元檢測磁場強度變換，並將測量信號輸入數據採集單元；
[0016]3)數據採集單元將加速度信號、光電信號和磁場強度信號進行模數轉換，並將轉換得到的數位訊號輸入微處理器；
[0017]4)微處理器對加速度信號、光電信號和地磁信號分別進行分析計算，分別得到有無車輛經過判斷結果。其中，對於加速度信號，微處理器中存有車輛造成路面震動信號的相應特徵信息，包括震動信號強度、頻率分布範圍等，通過對比分析採集到的信號特徵信息，可以判斷是否有車輛經過；對於光電信號，當車輛經過遮擋光源照射到光敏元件時，光敏元件信號會出現相應變化，光電壓降低，據此，如果光敏元件信號幅值下降到設定的閾值，並且持續時間超過設定閾值，則認為符合車輛經過的判斷條件，則可判斷有車輛經過；對於地磁信號，當車輛經過時，金屬車體移動造成磁場變化，地磁傳感器採集到磁場變換信息，輸出相應的信號，如果磁場變化幅度和持續時間達到既設閾值，則判斷有車輛經過。綜合利用三種檢測信息，當有兩種或兩種以上信號判斷結果同時為有車輛經過時，得到有車輛經過的最終判斷結果，微處理器中的用於統計車數信息的計數器加一；
[0018]5)所述微處理器將計算得到的車輛計數信息轉存到存儲單元，並通過無線發射模塊予以發送給接收終端。
[0019]實施例2
[0020]加速度檢測單元I採用芬蘭VTI科技公司的SCA3100三軸加速度傳感器，其作用是感應車軸通過車輪與路面接觸造成的路面震動，將震動波信號轉換成數字加速度信號。光敏信號檢測單元2為光敏電阻，其作用是感應車輛經過遮擋光源照射造成的光信號變化，將光信號變化轉換成電信號。地磁檢測單元3採用博世公司的BMM150地磁檢測器，其作用是感應車輛經過造成的磁場變化，並輸出相應的電信號。數據採集單元4將三種信號進行模數轉換，並將獲得的數位訊號傳輸到微處理器5中。微處理器5採用MCS-51單片機，其作用是控制傳感器和數據採集單元採集加速度數據和光電信號數據以及磁場變化數據，並對採集到的數據進行處理，獲得車輛計數信息。存儲單元7負責存儲微處理器5計算獲得的車輛計數信息，在此樣例中採用SD卡作為存儲單元。所述無線發射模塊6負責將微處理器5計算得到的車輛計數信息通過無線通信手段發送，此樣例中採用應用Zigbee無線通信協議的晶片。微處理器5將獲得的車輛計數信息轉存到存儲單元7中，並通過無線發射模塊6進行發送給接收終端。
[0021]實施例3
[0022]加速度檢測單元I採用亞德諾半導體公司的ADXL345加速度傳感器，其作用是感應車軸通過車輪與路面接觸造成的路面震動，將震動波信號轉換成數字加速度信號。光敏信號檢測單元2為光電二極體，其作用是感應車輛經過遮擋光源照射造成的光信號變化，將光信號變化轉換成電信號。地磁檢測單元3採用德國MDT公司的MMLP57H地磁感應器，其作用是感應車輛經過造成的磁場變化，並輸出相應的電信號。數據採集單元4將三種信號進行模數轉換，並將獲得的數位訊號傳輸到微處理器5中。微處理器5採用德州儀器公司的CC2540微處理器內核，其作用是控制傳感器和數據採集單元採集加速度數據和光電信號數據以及磁場變化數據，並對採集到的數據進行處理，獲得車輛計數信息。存儲單元7負責存儲微處理器5計算獲得的車輛計數信息，在此樣例中採用mmc卡作為存儲單元。所述無線發射模塊6負責將微處理器5計算得到的車輛計數信息通過無線通信手段發送，此樣例中採用應用藍牙4.0無線通信協議的晶片。微處理器5將獲得的車輛計數信息轉存到存儲單元7中，並通過無線發射模塊6進行發送給接收終端。
[0023]實施例4
[0024]加速度檢測單元I採用飛思卡爾公司的MMA7260加速度傳感器，其作用是感應車軸通過車輪與路面接觸造成的路面震動，將震動波信號轉換成數字加速度信號。光敏信號檢測單元2為太陽能電池，其作用是感應車輛經過遮擋光源照射造成的光信號變化，將光信號變化轉換成電信號。地磁檢測單元3採用日本ALPS公司的HS⑶系列地磁傳感器，其作用是感應車輛經過造成的磁場變化，並輸出相應的電信號。數據採集單元4將三種信號進行模數轉換，並將獲得的數位訊號傳輸到微處理器5中。微處理器5採用ATMEL公司的ATmegal28L單片機，其作用是控制傳感器和數據採集單元採集加速度數據和光電信號數據以及磁場變化數據，並對採集到的數據進行處理，獲得車輛計數信息。存儲單元7負責存儲微處理器5計算獲得的車輛計數信息，在此樣例中採用CF卡作為存儲單元。所述無線發射模塊6負責將微處理器5計算得到的車輛計數信息通過無線通信手段發送，此樣例中採用應用WIFI無線通信協議的晶片。微處理器5將獲得的車輛計數信息轉存到存儲單元7中，並通過無線發射模塊6進行發送給接收終端。
【權利要求】
1.一種基於多種傳感器信息的車輛檢測裝置，包括加速度檢測單元、光敏信號檢測單元、地磁檢測單元、數據採集單元、微處理器、存儲單元和無線發射模塊；其特徵在於:加速度檢測單元、光敏信號檢測單元和地磁檢測單元安裝於道路表面，加速度檢測單元、光敏信號檢測單元、地磁檢測單元分別與數據採集單元電信號連接，數據採集單元與微處理器電信號連接，存儲單元、無線發射模塊分別與微處理器電信號連接，加速度檢測單元、光敏信號檢測單元、地磁檢測單元分別輸出路面震動信號、光電信號、磁場變化信號，這三種電信號通過數據採集單元處理後將三種信號輸入微處理器；當有車輛行駛經過檢測裝置時，力口速度檢測單元檢測車輛所產生的路面震動信號通過數據採集單元處理後輸入微處理器，微處理器中存有車輛造成路面震動信號的相應特徵信息，包括震動信號強度和頻率分布範圍，通過對比分析採集到的路面震動信號特徵信息，判斷是否有車輛經過；光敏信號檢測單元感應車輛經過時光照變化產生光電信號，通過數據採集單元處理後輸入微處理器，光電信號的幅值下降到微處理器中設定的閾值，並且持續時間超過設定閾值，則認為符合車輛經過的判斷條件，則判斷有車輛經過；地磁傳感器採集到車輛經過時的磁場強度變化信息，輸出相應的磁場強度變化信號，通過數據採集單元處理後輸入微處理器，如果磁場強度變化的幅度和持續時間達到微處理器中設定的閾值，則判斷有車輛經過；當有兩種或三種信號判斷結果同時為有車輛經過時，得到有車輛經過的最終判斷結果，微處理器中的用於統計車數信息的計數器加一，並將車輛相關參數信息轉存到存儲單元，並通過無線發射模塊發送給接收終端。
【文檔編號】G08G1/065GK103927871SQ201410173173
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月21日 優先權日:2014年4月21日
【發明者】劉昕, 王 華, 楊亞鵬 申請人:哈爾濱工業大學