採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法及系統的製作方法
2023-12-09 00:19:41 1
專利名稱：採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及道路交通車速檢測、監測技術領域，具體地說是一種採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法及系統。
背景技術：
現有道路交通網絡負荷過重，提高其運行效率是道路交通發展的迫切要求。道路交通管理、評估及規劃等重要環節必須在掌握現有道路交通狀況的基礎上開展。如何高效採集現代城市系統所產生的海量交通信息是一項具有挑戰性的課題。運用電子信息技術採集路面交通信息是其基礎手段，幾十年來的工程實踐中出現了電感線圈、視頻、微波(RTMS) 幾類主要的技術。但其在車輛測速方面存在不足電感線圈容易受損壞維修成本高；基於視頻圖像處理的技術受自然天氣條件、安裝位置和路面複雜度影響大，速度估計精度不高； RTMS易受遮擋物(如隔離帶)影響，安裝位置影響其檢測性能，車速測量性能也欠佳。基於磁感應強度傳感器的車輛檢測技術較好的客服了環境適應性，通過在同一車道布設前後兩個磁感應強度傳感器可以獲得較高的實時車輛速度，但成本較高，且需要破路埋設，損壞路面，施工量大。有鑑於上述現有的車輛測速方法存在的缺陷，本發明人，積極加以研究創新，以期創設一種新穎的採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法及系統，以解決現有技術存在的不足。
發明內容
為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法，該方法只需一個磁感應強度傳感器即可獲得經過該車道的車輛的速度，減少了施工量和成本。為了解決上述技術問題，本發明採用了如下技術方案採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法，包括如下步驟a.採集一時間段內車道上通過的每一車輛對設置在該車道上的一磁感應強度傳感器的佔有時間；b.確定該時間段的車流類型，所述車流類型包括大型車和小型車的混合車流類型及單一車流類型；c.確定該時間段的某一類型車的平均佔有時間，通過該類型車的平均長度和該類型車的平均佔有時間得到該時間段該車道的車輛通過速度。進一步，所述的車流類型通過如下公式確定，tmax> α ^min為混合車流類型，否則為單一車流類型，其中tmin為該時間段內的最小佔有時間，tmax為該時間段內的最大佔有時間，α為已知的大型車的平均長度與小型車的平均長度的比值。進一步，所述大型車的平均長度與小型車的平均長度的比值為2。進一步，當車流類型為混合車流類型時，利用最大類間方差法進行聚類分析區分大型車和小型車，利用小型車的平均佔有時間和已知小型車的平均長度獲得該時間段內該車道的車輛的平均車速。進一步，以最大類間方差對應的對磁感應強度傳感器的佔有時間為大型車和小型車最終的分割閾值，不大於該分割閾值的對磁感應強度傳感器的佔有時間為小型車的佔有時間。進一步，當車流類型為單一車流類型時，判斷是否為小型車，如是小型車則用已知小型車的平均長度和該時間段內的平均佔有時間獲得該時間段內該車道的車輛的平均車速；如不能判斷是為小型車時，則以已知小型車的平均長度和該時間段內的平均佔有時間獲得一平均車速，並引入上一時間段的平均車速，比較兩個平均車速的歐式距離是否小於一定範圍，若小於，則計算得到的平均車速為該時間段的平均車速，若不小於，則以上一時間段的平均車速為該時間段的平均車速。本發明的另一目的為提供一種採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的系統，本發明的系統只需一個磁感應強度傳感器即可獲得經過該車道的車輛的速度，減少了施工量和成本。實現上述目的的技術方案如下採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的系統，包括一磁感應強度傳感器，設置於一車道上，採集空間磁感應強度並將其轉換成電信號後發送至微處理器；微處理器，對磁感應強度傳感器發送的電信號進行數字/模擬信號轉換和數位訊號處理，獲得一時間段內通過的每一車輛對所述磁感應強度傳感器的佔有時間；確定該時間段的車流類型，所述車流類型包括大型車和小型車的混合車流類型及單一車流類型；確定該時間段的某一類型車的平均佔有時間，通過該類型車的平均長度和該類型車的平均佔有時間得到該時間段該車道的車輛通過速度。進一步，所述的車流類型通過如下公式確定，tmax> α ^min為混合車流類型，否則為單一車流類型，其中tmin為該時間段內的最小佔有時間，tmax為該時間段內的最大佔有時間，α為已知的大型車的平均長度與小型車的平均長度的比值。進一步，所述大型車的平均長度與小型車的平均長度的比值為2。進一步，當車流類型為混合車流類型時，利用最大類間方差法進行聚類分析區分大型車和小型車，利用小型車的平均佔有時間和已知小型車的平均長度獲得該時間段內該車道的車輛的平均車速。進一步，以最大類間方差對應的對磁感應強度傳感器的佔有時間為大型車和小型車最終的分割閾值，不大於該分割閾值的對磁感應強度傳感器的佔有時間為小型車的佔有時間。進一步，當車流類型為單一車流類型時，判斷是否為小型車，如是小型車則用已知小型車的平均長度和該時間段內的平均佔有時間獲得該時間段內該車道的車輛的平均車速；如不能判斷是為小型車時，則以已知小型車的平均長度和該時間段內的平均佔有時間獲得一平均車速，並引入上一時間段的平均車速，比較兩個平均車速的歐式距離是否小於一定範圍，若小於，則計算得到的平均車速為該時間段的平均車速，若不小於，則以上一時間段的平均車速為該時間段的平均車速。
與現有技術相比，本發明的有益效果在於1、和現有雙磁感應強度傳感器車流速度檢測技術相比，本發明在一個車道僅埋設一個磁感應強度傳感器即可實現車流速度估計，有效的降低了成本，減小了施工量和對路面的損害；2、和現有雙磁感應強度傳感器車流速度檢測技術相比，本發明中的磁感應強度傳感器僅需工作在佔有時間統計模式下即可獲得車流速度信息，雙傳感器通過獲得車輛通過兩個傳感器的時間差，除兩個傳感器的間距獲得速度。單一傳感器僅能獲得車輛通過傳感器的時的佔有時間，車速和車長兩個因素同時決定佔有時間長短，單個車輛的佔有時間無法直接計算速度，本專利僅利用一個傳感器周期性的採集固定時間長度內的多個車輛的佔有時間，通過利用實際道路交通流車型構成的特徵對佔有時間進行了統計信號處理，並在此基礎上採用不同的車速計算方法以實現對車流速度的估計，該方法極大的降低了磁感應強度傳感器功耗，延長了磁感應強度傳感器使用壽命；3、和傳統單線圈車速估計方法相比，本發明有效減小了因大型車輛數變化的隨機性帶來的估計誤差；4、和現有的微波和視頻等交通流檢測技術相比，本發明具有不受天氣影響的優佔.
^ \\\ 5、本發明應用範圍廣，本發明方法計算量和佔用內存均較小，適合在微型磁感應強度傳感器硬體中實現，可應用於道路、高速路、橋梁、隧道等各種交通流檢測場景。
圖1為本發明的採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法的流程示意圖；圖2為本發明的採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的系統的工作示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。圖1為本發明的採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法的流程示意圖；如圖1所示，單磁感應強度傳感器的車輛測速方法，包括如下步驟a.採集一時間段內車道上通過的每一車輛對設置在該車道上的一磁感應強度傳感器的佔有時間；b.確定該時間段的車流類型，所述車流類型包括大型車和小型車的混合車流類型及單一車流類型；c.確定該時間段的某一類型車的平均佔有時間，通過該類型車的平均長度和該類型車的平均佔有時間得到該時間段該車道的車輛通過速度。車流類型的確定一時間段i內檢測到車輛個數為N(i)，N(i)輛車中對磁感應強度傳感器的最小佔有時間為tmin，最大佔有時間為tmax，tmin = Hiinlt1, t2, ...，tN}tmax = max It1, t2,…，tN}
t1 t2,…，、分別為N(i)輛車對磁感應強度傳感器的佔有時間。若tmax > α .tmin, 則車流類型為混合車流類型，即車流中同時存在大型車和小型車，若tmaxNmax時，車流量大，當 N(i) SNmax時，車流量小。同時，Nmax的取值是根據交通部門採用人工及攝像頭等各種方法監測獲得的大量數據進行統計得出的經驗性取值，取值的規則為給定的監測時間內城市道路中連續出現且僅出現大型車輛的數量為Nmax的概率極低，可以認為在給定的檢測時間內不會出現連續出現Nmax且僅出現大型車輛的數量為。根據N(i)與閾值Nmax及tmax和tmin 關係，可以將車流類型細化為四個類型，車流類型的詳細劃分見下表1。表 權利要求
1.採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法，其特徵在於，包括如下步驟a.採集一時間段內車道上通過的每一車輛對設置在該車道上的一個磁感應強度傳感器的佔有時間；b.確定該時間段的車流類型，所述車流類型包括大型車和小型車的混合車流類型及單一車流類型；c.確定該時間段的某一類型車的平均佔有時間，通過該類型車的平均長度和該類型車的平均佔有時間得到該時間段該車道的車輛通過速度。
2.根據權利要求1所述的採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法，其特徵在於，所述的車流類型通過如下公式確定，tmax> α ^min為混合車流類型，否則為單一車流類型，其中tmin為該時間段內的最小佔有時間，tmax為該時間段內的最大佔有時間，α為已知的大型車的平均長度與小型車的平均長度的比值。
3.根據權利要求1所述的採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法，其特徵在於，當車流類型為混合車流類型時，利用最大類間方差法進行聚類分析區分大型車和小型車，利用小型車的平均佔有時間和已知小型車的平均長度獲得該時間段內該車道的車輛的平均車速。
4.根據權利要求3所述的採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法，其特徵在於，以最大類間方差對應的對磁感應強度傳感器的佔有時間為大型車和小型車最終的分割閾值，不大於該分割閾值的對磁感應強度傳感器的佔有時間為小型車的佔有時間。
5.根據權利要求1所述的採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法，其特徵在於，當車流類型為單一車流類型時，判斷是否為小型車，如是小型車則用已知小型車的平均長度和該時間段內的平均佔有時間獲得該時間段內該車道的車輛的平均車速；如不能判斷是為小型車時，則以已知小型車的平均長度和該時間段內的平均佔有時間獲得一平均車速，並引入上一時間段的平均車速，比較兩個平均車速的歐式距離是否小於一定範圍，若小於，則計算得到的平均車速為該時間段的平均車速，若不小於，則以上一時間段的平均車速為該時間段的平均車速。
6.採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的系統，其特徵在於，包括一磁感應強度傳感器，設置於一車道上，採集空間磁感應強度並將其轉換成電信號後發送至微處理器；微處理器，對磁感應強度傳感器發送的電信號進行數字/模擬信號轉換和數位訊號處理，獲得一時間段內通過的每一車輛對所述磁感應強度傳感器的佔有時間；確定該時間段的車流類型，所述車流類型包括大型車和小型車的混合車流類型及單一車流類型；確定該時間段的某一類型車的平均佔有時間，通過該類型車的平均長度和該類型車的平均佔有時間得到該時間段該車道的車輛通過速度。
7.根據權利要求6所述的採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的系統，其特徵在於，所述的車流類型通過如下公式確定，tmax> α ^min為混合車流類型，否則為單一車流類型，其中tmin為該時間段內的最小佔有時間，tmax為該時間段內的最大佔有時間，α為已知的大型車的平均長度與小型車的平均長度的比值。
8.根據權利要求6所述的採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的系統，其特徵在於，當車流類型為混合車流類型時，利用最大類間方差法進行聚類分析區分大型車和小型車，利用小型車的平均佔有時間和已知小型車的平均長度獲得該時間段內該車道的車輛的平均車速。
9.根據權利要求8所述的採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的系統，其特徵在於，以最大類間方差對應的對磁感應強度傳感器的佔有時間為大型車和小型車最終的分割閾值，不大於該分割閾值的對磁感應強度傳感器的佔有時間為小型車的佔有時間。
10.根據權利要求6所述的採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的系統，其特徵在於，當車流類型為單一車流類型時，判斷是否為小型車，如是小型車則用已知小型車的平均長度和該時間段內的平均佔有時間獲得該時間段內該車道的車輛的平均車速；如不能判斷是為小型車時，則以已知小型車的平均長度和該時間段內的平均佔有時間獲得一平均車速，並引入上一時間段的平均車速，比較兩個平均車速的歐式距離是否小於一定範圍，若小於，則計算得到的平均車速為該時間段的平均車速，若不小於，則以上一時間段的平均車速為該時間段的平均車速。
全文摘要
本發明公開了一種採用單磁感應強度傳感器進行車輛測速的方法及系統，其中測速方法包括如下步驟a.採集一時間段內車道上通過的每一車輛對設置在該車道上的一個磁感應強度傳感器的佔有時間；b.確定該時間段的車流類型，所述車流類型包括大型車和小型車的混合車流類型及單一車流類型；c.確定該時間段的某一類型車的平均佔有時間，通過該類型車的平均長度和該類型車的平均佔有時間得到該時間段該車道的車輛通過速度。本發明只需一個磁感應強度傳感器即可獲得經過該車道的車輛的速度，減少了施工量和成本。
文檔編號G08G1/052GK102426787SQ201110356959
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者姚青, 張彭, 張溪, 鄧小勇, 郭繼孚 申請人:北京交通發展研究中心