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一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置的制作方法

文檔序號:5912680閱讀:150來源:國知局
專利名稱:一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,特別是一種主要用于道路交通和內(nèi)河航道交通領(lǐng)域的、可對能見度數(shù)值進(jìn)行組態(tài)的高地域分辨率能見度檢測裝置。
背景技術(shù)
能見度變化是由于大氣懸浮物對光散射和吸收作用而造成的光衰減現(xiàn)象,世界氣象組織對能見度有明確定義,即氣象光學(xué)視距(MOR),它表達(dá)了特定光源經(jīng)大氣環(huán)境衰減至預(yù)定數(shù)值是所經(jīng)過的路徑距離即為能見度距離。國際現(xiàn)有的能見度探測探測方法主要是對一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的能見度狀態(tài)進(jìn)行探測,并據(jù)此推測一個(gè)區(qū)域的能見度變化。這在氣象學(xué)意義上針對一個(gè)區(qū)域而言已經(jīng)夠用,但是針對具體應(yīng)用而言氣象學(xué)意義上的能見度檢測技術(shù)還不能滿足專業(yè)領(lǐng)域的使用要求,例如交通領(lǐng)域,交通環(huán)境的特點(diǎn)是持續(xù)距離長,地域跨度大,實(shí)時(shí)性要求高,對交通持續(xù)地域的能見度持續(xù)變化分辨率要求極高,這里所說的能見度持續(xù)變化分辨率不僅僅是指能見度變化的測量值,主要是指交通覆蓋地域內(nèi)各物理地點(diǎn)地域的細(xì)分程度及在上述細(xì)化的地域上對能見度的實(shí)時(shí)檢測能力,這就需要一種專業(yè)的能見度檢測裝置。就檢測手段而言,目前主要有散射法能見度檢測技術(shù)和透射法能見度檢測技術(shù)。 散射法測能見度又分為前向散射法檢測技術(shù)和后向散射法檢測技術(shù),其基本原理是激光照射在被測試大氣樣本時(shí),被測大氣環(huán)境中的氣溶膠等懸浮顆粒將發(fā)生散射現(xiàn)象,接收器接收被散射的光線,其散射光強(qiáng)與能見度成反比,能見度高時(shí)空氣中的懸浮粒子少,致散射光弱;若大氣環(huán)境中懸浮粒子多則散射光強(qiáng),通過檢測接收端的散射光強(qiáng)就可測算出當(dāng)前能見度數(shù)值。散射法是通過當(dāng)前檢測點(diǎn)的能見度數(shù)值來推測檢測點(diǎn)周圍的能見度變化數(shù)值, 其真正有效的實(shí)際能見度數(shù)值僅限于檢測點(diǎn);所以此類裝置無地域能見度分辨率可言。透射法是在檢測區(qū)的一端設(shè)置一個(gè)發(fā)射器,另一端設(shè)置一個(gè)接收器,發(fā)射器發(fā)射的檢測光束在到達(dá)接收端時(shí)會因?yàn)榇髿猸h(huán)境中的懸浮粒子導(dǎo)致光束的光強(qiáng)生產(chǎn)衰減,通過計(jì)算固定距離內(nèi)光強(qiáng)變化就可獲得能見度數(shù)值。透射法是對檢測光路內(nèi)的能見度變化進(jìn)行監(jiān)測,其數(shù)值與實(shí)際應(yīng)用比較接近。用于氣象學(xué)意義上的透射法能見度檢測裝置采用定距檢測,由于需要兼顧較高能見度和較低能見度數(shù)值的檢測,檢測光束在接收端需要有較大的動態(tài)范圍,所以只能采取遠(yuǎn)距離高光強(qiáng)方式來獲得較大的動態(tài)區(qū)間,因此產(chǎn)生了一系列的應(yīng)用難題,例如檢測光束與靶區(qū)之間的對準(zhǔn)(抗抖動)、高能見度與低能見度之間的檢測側(cè)重、檢測段區(qū)域內(nèi)能見度變化的定位等問題,這也是導(dǎo)致透射法能見度檢測裝置價(jià)格居高不下的原因之一,同時(shí)也限制了透射法能見度檢測裝置的應(yīng)用領(lǐng)域。就透射法能見度檢測技術(shù)而言,當(dāng)前技術(shù)如果要獲得較大的動態(tài)能見度檢測范圍就必須在相距較遠(yuǎn)的位置設(shè)置收發(fā)裝置,以此獲得較大的光學(xué)動態(tài)范圍。在探測較大能見度范圍時(shí)探測裝置的間隔距離越近則檢測難度越大,成本也越高。為了獲得穩(wěn)定的檢測結(jié)果,當(dāng)前所有能見度檢測技術(shù)都要求使用專用的檢測光
3源,無論是散射法還是透射法都要求使用專用的、恒定的檢測光源,目前絕大部分的檢測裝置還要求發(fā)射及接收裝置在相對恒溫的環(huán)境下工作,這對應(yīng)用環(huán)境也提出了更高的要求, 在以太陽能供電的環(huán)境下要實(shí)現(xiàn)對探測頭的恒溫不是一件容易的事情,這會進(jìn)一步推高成本。公開號CN2757122Y即描述了涉及控制檢測白光L E D光強(qiáng)度、光波長、光色彩,并對鏡頭污染補(bǔ)償?shù)陌l(fā)射裝置,還包括用于分離信號與隨機(jī)誤差的動態(tài)檢測。其涉及的條件因素越多,其使用成本就越高,適用范圍就越受限制。目前的透射法能見度檢測裝置都只考慮了成對配置,并且只能對檢測區(qū)域內(nèi)的總測量結(jié)果負(fù)責(zé),無法實(shí)現(xiàn)地域高分辨率能見度數(shù)值檢測。同時(shí)透射法檢測裝置因檢測光束需要較高穩(wěn)定度才能夠有效對準(zhǔn)遠(yuǎn)端的接收器靶心,在道路交通環(huán)境中應(yīng)用會因?yàn)檐囕v運(yùn)行導(dǎo)致檢測光束震顫,結(jié)果使用普通的透射法能見度檢測技術(shù)會因?yàn)閼?yīng)用環(huán)境震顫而導(dǎo)致檢測光束脫離靶區(qū),故在道路交通領(lǐng)域幾乎沒有透射法能見度檢測裝置在實(shí)際應(yīng)用。公開號EP1300672A和AU2002301358A均描述了采用上述方法測量空氣能見度的光學(xué)系統(tǒng),且均基于通過測量參數(shù)固定的光源的光度變化來推斷能見度的數(shù)值。此外,還有人提出通過數(shù)字?jǐn)z像在大氣環(huán)境中檢測各種不同的空間頻率的靶標(biāo)的空間分辨率和對比度,通過靶標(biāo)檢測與能見度的相關(guān)性規(guī)律,從而由實(shí)測的靶標(biāo)參數(shù)按照各自條件下的相關(guān)性轉(zhuǎn)換為該條件下的能見度的方法,見中國專利申請公開CN1580738A, 其實(shí)質(zhì)上也是基于透射條件因素而進(jìn)行的監(jiān)測方法,只是把靶標(biāo)圖像作為發(fā)射裝置來對
IvTo目前已經(jīng)投入使用的散射法能見度檢測技術(shù)和透射法能見度檢測技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用方向均為氣象環(huán)境,其光學(xué)裝置沒有適用于交通環(huán)境下應(yīng)用的有效設(shè)計(jì),且上述能見度檢測裝置對應(yīng)用環(huán)境的要求也極高,無法在道路交通環(huán)境中獲得大規(guī)模應(yīng)用。限于目前國際上能見度檢測技術(shù)的限制,國內(nèi)交通領(lǐng)域默認(rèn)的能見度變化檢測點(diǎn)分布距離間隔大約是15公里,也就是說交通領(lǐng)域的能見度變化地域分辨率是15公里。按上述檢測點(diǎn)的實(shí)測數(shù)值來推測全域的能見度數(shù)值。顯然,對于小直徑的團(tuán)霧、煙霧等可能產(chǎn)生視線斷層的高危能見度變化使用這種檢測間隔是無法滿足交通環(huán)境應(yīng)用要求的。交通覆蓋區(qū)域內(nèi)高分辨率的全程能見度檢測裝置及實(shí)施技術(shù)在全行業(yè)還處于空白?;谏鲜鲈?,目前國際上還沒有解決對交通延續(xù)區(qū)域內(nèi)霧區(qū)覆蓋范圍、中心點(diǎn)、移動趨勢、移動速度、 各具體點(diǎn)位能見度數(shù)值等數(shù)據(jù)的實(shí)際檢測,同時(shí)也無法提供對低能見度覆蓋區(qū)內(nèi)有針對性的交通安全策略。如需滿足對交通領(lǐng)域低能見度的安全控制策略則必須提供高分辨率的能見度檢測技術(shù)和相關(guān)裝置,任何單一能見度檢測裝置均不可能滿足大覆蓋范圍內(nèi)高分辨率的能見度檢測要求,市場急需一種可對能見度數(shù)值按需進(jìn)行組態(tài)的技術(shù)和裝置來實(shí)現(xiàn)對大覆蓋區(qū)域內(nèi)的高分辨率能見度檢測。從已知因低能見度導(dǎo)致的事故分析中獲悉,在高速行駛中的在途車輛或船舶因遇到視線斷層事件所導(dǎo)致的事故占低能見度事故總數(shù)的90%以上,且基本上都是惡性事故。 視線斷層事件通常是因?yàn)楦呙芏刃》秶哪芤姸认陆邓鶎?dǎo)致,例如高密度團(tuán)霧、較濃的煙霧等,其中尤其是團(tuán)霧對交通環(huán)境中交通參與者構(gòu)成的威脅最大。團(tuán)霧的物理形態(tài)是指水平直徑較小、懸浮物分布密度較高的霧,團(tuán)霧在我國的分布極廣泛,由于其形態(tài)是隨機(jī)的, 且移動速度較快,故目前在全球都還沒有能夠有效解決團(tuán)霧對道路交通的危害,也沒有對團(tuán)霧進(jìn)行有效檢測的技術(shù)和裝置。
4[0014]解決交通覆蓋區(qū)內(nèi)地域高分辨率能見度變化檢測目前面臨的主要問題是需要解決交通覆蓋區(qū)域全程的、具有實(shí)用性的短距離能見度檢測技術(shù)及能見度數(shù)值的拼接技術(shù), 此技術(shù)需滿足交通環(huán)境對能見度檢測實(shí)時(shí)性、廣域性、寬量程范圍及高可靠性應(yīng)用要求。能夠?qū)煌ǜ采w區(qū)全程進(jìn)行能見度檢測的方法在行業(yè)內(nèi)目前還是空白。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是,克服現(xiàn)有能見度檢測技術(shù)不能對交通覆蓋區(qū)內(nèi)全程能見度進(jìn)行檢測的缺陷,提供一種低成本、寬量程、檢測數(shù)值可拼接的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置。本實(shí)用新型獲取能見度的基本原理基于透射法能見度檢測方式,一個(gè)最小的可獨(dú)立運(yùn)行的能見度檢測區(qū)由一對檢測裝置組成,其中一個(gè)檢測裝置發(fā)射檢測光束,另一個(gè)檢測裝置接收和分析檢測光束從發(fā)射端至接收端所產(chǎn)生的衰減并據(jù)此獲得能見度數(shù)值;本實(shí)用新型的檢測區(qū)可以根據(jù)需要組態(tài),每個(gè)能見度檢測裝置都具備與其他同類能見度檢測裝置的實(shí)測數(shù)據(jù)合并或銜接的接口和協(xié)議,并基于這些相互銜接的接口和協(xié)議可以由多個(gè)檢測區(qū)組成長距離高地域分辨率的能見度數(shù)值表述帶。本實(shí)用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案是每個(gè)單體的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置包括一個(gè)檢測光束發(fā)射裝置,一個(gè)檢測光束接收裝置,一個(gè)控制和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊,一個(gè)通訊模塊,一個(gè)供電模塊,其中檢測光束發(fā)射與檢測光束接收裝置可以根據(jù)不同組態(tài)需要獨(dú)立使用或共同使用。檢測裝置特征是a、最少由二個(gè)單體的能見度檢測裝置組成一個(gè)一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測區(qū),每個(gè)單體的能見度檢測裝置都具有唯一的通訊地址,一個(gè)唯一的與通訊地址對應(yīng)的物理地址或坐標(biāo),在對能見度進(jìn)行表述時(shí)基于上述地址實(shí)現(xiàn)位置表述。每個(gè)檢測區(qū)包含不少于一個(gè)檢測光束發(fā)射裝置,接收裝置具有不少于一個(gè)檢測光束接收器。b、一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置的檢測光束具有檢測光強(qiáng)可變能力,可根據(jù)接收端接收到的實(shí)際檢測光強(qiáng)閉環(huán)調(diào)整發(fā)射光強(qiáng)并使之趨于最佳檢測光強(qiáng)區(qū),閉環(huán)調(diào)整通過內(nèi)置的通訊鏈路實(shí)現(xiàn)。據(jù)此,1.所述的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置采用數(shù)據(jù)庫方式解析能見度數(shù)值。2.所述的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置采用可控散焦方式實(shí)現(xiàn)一種可應(yīng)用于交通領(lǐng)域的抗抖動功能。3.所述的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置采用共模抗干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)干擾信號的過濾。4.所述的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置采用同步時(shí)間抗干擾技術(shù)實(shí)現(xiàn)干擾信號的過濾。5.所述的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置采用電參數(shù)數(shù)據(jù)庫補(bǔ)償技術(shù)解決檢測光束發(fā)射裝置和接收器件電參數(shù)離散問題。6.所述的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置采用數(shù)據(jù)鏈路銜接方式組成陣列配置并對能見度檢測數(shù)值進(jìn)行組態(tài)和形成能見度表述帶。
5[0027]7.所述的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置采用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間作為時(shí)間同步源,并基于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間對能見度數(shù)值進(jìn)行表述。8.每一個(gè)一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置均具有唯一的通訊地址及與物理地址對應(yīng)的坐標(biāo)地址或物理地址編碼。9. 一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置同步時(shí)間來源是衛(wèi)星授時(shí)、電波授時(shí)或外場無線轉(zhuǎn)發(fā)。本實(shí)用新型基本原理是基于透射法能見度檢測技術(shù)來實(shí)現(xiàn)一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測;一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測的實(shí)施方法是當(dāng)探測光源的發(fā)射光強(qiáng)被確定、接收器接收靈敏度及動態(tài)范圍和變化曲線被確定、收發(fā)裝置之間的檢測距離被確定時(shí),接收器一側(cè)收到的檢測信號變化只與檢測光源傳輸途徑中的衰減量相關(guān)。當(dāng)檢測光源發(fā)射光強(qiáng)被確定、接收器的接收靈敏度被確定、收發(fā)裝置之間的檢測距離被確定,接收裝置的動態(tài)變化范圍和變化曲線被確定時(shí),接收器上接收到的動態(tài)信號致接收器產(chǎn)生的電參數(shù)變化與能見度數(shù)值(也可稱消光系數(shù))變化相關(guān),且每一個(gè)電參數(shù)的變化數(shù)值會對應(yīng)一個(gè)唯一的能見度數(shù)值。在動態(tài)范圍內(nèi)連續(xù)的電參數(shù)數(shù)值與對應(yīng)的能見度數(shù)值之間具有對應(yīng)的關(guān)系,基于這種關(guān)系創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫可以解析由能見度檢測裝置實(shí)測的動態(tài)電參數(shù)與能見度之間的關(guān)系并提供實(shí)時(shí)的能見度數(shù)值,該方式為能見度的數(shù)據(jù)庫解析法。本實(shí)用新型所述的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置首選使用預(yù)置的電參數(shù)與能見度之間關(guān)系數(shù)據(jù)庫解析法實(shí)時(shí)能見度數(shù)值,次選公式法能見度解析。在數(shù)據(jù)庫中再加入與能見度對應(yīng)的控制點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)控制信號的輸出,控制點(diǎn)可以在數(shù)據(jù)庫對應(yīng)能見度數(shù)值的任意位置設(shè)置,該控制點(diǎn)用于啟動外部設(shè)備(例如防霧裝置)。每一個(gè)檢測區(qū)的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置都能夠?qū)Σ簧儆谝粋€(gè)控制點(diǎn)實(shí)時(shí)能見度變化做出響應(yīng),控制點(diǎn)的具體數(shù)量參數(shù)化設(shè)置。本實(shí)用新型采用一種適應(yīng)交通環(huán)境抖動較大的能見度檢測環(huán)境,為克服檢測光束抖動導(dǎo)致的脫靶,檢測采用近距離采樣方式同時(shí)采用檢測光束可控散焦技術(shù),在保證光強(qiáng)不變的前提下將檢測光束靶區(qū)投影加大并在使靶區(qū)檢測光束投影的光斑內(nèi)光強(qiáng)差小于5%, 使檢測光束在合理抖動期間光斑仍然可以覆蓋靶區(qū)。一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測的技術(shù)在近距離采樣時(shí)難點(diǎn)是光斑檢測動態(tài)區(qū)間很小,獲得的有效樣本信號幅度很小,信噪比較低。為了獲得較大的動態(tài)區(qū)間首先必須首先抗干擾。本實(shí)用新型使用共??垢蓴_技術(shù),通過共模技術(shù)來去除或減少干擾信號并最大限度提高信噪比。本實(shí)用新型在實(shí)際應(yīng)用中是一種批量配置的能見度檢測裝置,檢測光束發(fā)射管與檢測光束接收管都屬于半導(dǎo)體器件,在生產(chǎn)實(shí)踐中,其性能指標(biāo)離散性無法避免,為保證能見度檢測裝置的檢測穩(wěn)定性和有效性,本實(shí)用新型使用參數(shù)補(bǔ)償技術(shù)對檢測光束和檢測光束接收裝置進(jìn)行補(bǔ)償,補(bǔ)償是指在預(yù)置的檢測點(diǎn)檢測收發(fā)裝置的電氣指標(biāo)和動態(tài)曲線,當(dāng)發(fā)現(xiàn)偏離預(yù)置參數(shù)時(shí),通過補(bǔ)償方式校準(zhǔn)偏離量。補(bǔ)償可以是電參數(shù)補(bǔ)償也可以是檢測數(shù)值補(bǔ)償,本實(shí)用新型首選使用檢測數(shù)值補(bǔ)償,它是通過對器件全程各檢測點(diǎn)的參數(shù)取樣后與標(biāo)準(zhǔn)樣本比對并通過誤差補(bǔ)償方式使所有獲得補(bǔ)償成功的器件和部件的電參數(shù)在各關(guān)鍵控制點(diǎn)的電參數(shù)一致并具有互換性,每一個(gè)經(jīng)過校準(zhǔn)的器件都會有一個(gè)個(gè)性化的參數(shù)補(bǔ)償數(shù)據(jù)庫,它描述了對于器件或部件在各采樣點(diǎn)的補(bǔ)償數(shù)值。在可見光波段不同波長下對能見度進(jìn)行的檢測其相互之間的檢測結(jié)果是有差異的(各種不同傳輸環(huán)境對不同波長的檢測光束衰減量不一致所致),但是在對各相關(guān)波長定檢以后則這些已經(jīng)定檢波長之間對能見度數(shù)值的檢測結(jié)果是一致的,也就是說,在可見光波段內(nèi)無論使用什么波長的檢測光束都能夠?qū)δ芤姸冗M(jìn)行檢測,前提是這些不同波長的檢測源需與標(biāo)準(zhǔn)檢測環(huán)境校準(zhǔn)(定檢),校準(zhǔn)以后則不同波長的檢測數(shù)值是基本一致的?;谏鲜隼碚?,本實(shí)用新型使用與檢測信號匹配的經(jīng)過定檢以后的能見度解析數(shù)據(jù)庫來分別適配不同波長的檢測源。本實(shí)用新型所述的每一個(gè)在線運(yùn)行的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置均通過通訊模塊實(shí)現(xiàn)相互之間的數(shù)據(jù)傳遞及與上位控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互,這能夠使一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置可以對檢測鏈中任意點(diǎn)至任意另一點(diǎn)之間的能見度數(shù)值進(jìn)行組態(tài)測報(bào),也能夠?qū)崿F(xiàn)檢測裝置收發(fā)模塊之間的閉環(huán)控制。本實(shí)用新型所述的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置使用高精度時(shí)間來控制檢測光束的脈寬和位間隔,基于高精度時(shí)間對能見度數(shù)值進(jìn)行標(biāo)定、基于高精度時(shí)間實(shí)現(xiàn)共模抗干擾、基于高精度時(shí)間實(shí)現(xiàn)檢測功能和方式的切換。首選的高精度時(shí)間獲取基于衛(wèi)星授時(shí)模塊或電波授時(shí)模塊;次選的高精度時(shí)間獲取基于外場時(shí)基裝置的無線或有線轉(zhuǎn)發(fā)。本實(shí)用新型所述的每一個(gè)一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置均具有全網(wǎng)唯一的通訊地址和物理地址,物理地址可基于衛(wèi)星接收模塊所獲得的坐標(biāo)地址,也可基于人工設(shè)置的物理地址。在連續(xù)安裝多個(gè)本實(shí)用新型所述的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置對一個(gè)覆蓋區(qū)進(jìn)行能見度帶檢測時(shí),如果需要使檢測裝置之間具有互換性則最小檢測段內(nèi)檢測裝置的安裝距離均相等,且一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置之間具有互換性。綜上所述本實(shí)用新型探測能見度數(shù)值的技術(shù)原理基于透射法能見度檢測技術(shù), 對能見度的定義符合世界氣象組織對能見度的定義。在本實(shí)用新型中采用量程分段方式來解決一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測技術(shù)中的動態(tài)范圍不足問題;采用參數(shù)修正法來解決批量產(chǎn)品的一致性問題及現(xiàn)場互換問題;采用數(shù)據(jù)庫解析能見度方式來實(shí)現(xiàn)電參數(shù)解析能見度問題,采用同步技術(shù)來解決協(xié)同工作問題及提高信噪比,采用共模技術(shù)來減少或消除干擾并提高信噪比,采用分段檢測數(shù)值疊加檢測方式來解決較長地域區(qū)間進(jìn)行高分辨率的全程能見度檢測問題。

圖1是一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置電路結(jié)構(gòu)框圖;圖2是分段合成的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置應(yīng)用配置示意圖;圖3是首尾連接的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置應(yīng)用配置示意7[0045]圖4是一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置檢測過程流程圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1-圖4,本實(shí)用新型所述一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置獲取能見度的基本原理基于透射法能見度檢測方式,由一個(gè)檢測裝置發(fā)射檢測光束,另一個(gè)檢測裝置接收和分析檢測光束的衰減并據(jù)此獲得能見度數(shù)值;由于一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測系統(tǒng)的每一個(gè)裝置都具有發(fā)射和接收檢測光束的功能,故每一個(gè)一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置都有發(fā)射單元R與接收單元B,使用一個(gè)處理器 CPU、有線通訊接口 Net、無線通訊模塊Wnet、衛(wèi)星授時(shí)模塊T ;為便于描述,本實(shí)施例使用 650nm單波長雙檢測光源,但是在實(shí)際應(yīng)用中可見光波段可與近紅外光源配合一起使用效果更好。接收器使用相同波長的光敏管作為傳感器,接收器前使用窄幅濾鏡過濾干擾光源。CPU的I/O端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片D/A,D/A使用12位的AD5320,CPU通過D/A連接檢測光束發(fā)射管R和通過調(diào)整D/A增益來控制檢測光束的光強(qiáng),調(diào)整增益的目的是控制檢測光束的光強(qiáng)以實(shí)現(xiàn)量程轉(zhuǎn)換和光衰補(bǔ)償;對檢測光束的基礎(chǔ)校準(zhǔn)在檢測光束激勵電路中實(shí)現(xiàn)并固化,對檢測光束的曲線校準(zhǔn)在CPU附帶的校準(zhǔn)參數(shù)庫中存儲并通過調(diào)整D/A增益來補(bǔ)償,更換發(fā)射管時(shí)需同時(shí)更換校準(zhǔn)參數(shù)庫。CPU的I/O端口連接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片A/D,具體型號為AD7705,A/D的雙通道輸入端則分別檢測光束接收器(與檢測光束波長對應(yīng)的光敏管)B、B"。AD7705是一種16位雙通道ADC芯片,內(nèi)帶可編程,增益最大128db,滿量程電壓2. 5V,可滿足一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測對小信號處理的精度要求及對量程轉(zhuǎn)換的要求;A/D模塊自帶雙路輸入,分別連接二個(gè)接收器,這二路接收器形成共模輸入方式,其原理是在無信號輸入時(shí),二個(gè)接收器接收到的干擾信號幅度相等,相位相反,將二個(gè)接收器收到的信號相減即可實(shí)現(xiàn)共??乖?。當(dāng)有檢測信號輸入時(shí),其接收器產(chǎn)生不平衡,該不平衡信號不能被抵消,檢測信號被檢出。工作曲線校準(zhǔn)在校準(zhǔn)參數(shù)庫中存儲,補(bǔ)償通過調(diào)整增益實(shí)現(xiàn)。更換接收管時(shí)需同時(shí)更換對應(yīng)的校準(zhǔn)參數(shù)庫數(shù)據(jù)。本實(shí)施例CPU型號為ARM7,解析能見度所需的數(shù)據(jù)庫及收發(fā)管校準(zhǔn)參數(shù)庫基于外部附加的儲存器實(shí)現(xiàn)(例如SD卡等可插拔數(shù)據(jù)卡),當(dāng)需要變更輸出方式或解析精度或更換收發(fā)管時(shí)通過更換載有對應(yīng)數(shù)據(jù)庫的儲存器件或參數(shù)庫的儲存器來實(shí)現(xiàn)。CPU還通過端口連接數(shù)字無線模塊Wnet,實(shí)施例Wnet型號為CC2530,串口 Net基于ARM自帶端口實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例檢測光束650nm發(fā)射器使用IOmW工業(yè)級激光模組,650nm 接收器使用深圳市梵特光電開發(fā)有限公司生產(chǎn)的650nm接收模塊。一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置電路結(jié)構(gòu)見圖1。需要說明的是,在實(shí)際應(yīng)用中首選使用雙波長光源,白天使用650nm紅光作為探測光源,晚上使用940nm的近紅外檢測光束,連接方式與單波長光源一樣,僅需要再增加一套配套的ADC及配置對應(yīng)波長的接收管。白天與晚上的識別基于星歷,以日出與日落時(shí)間為基準(zhǔn)。使用不同波長的檢測光束是為了獲得更高的檢測信噪比和減少對在途車輛的干擾,同時(shí)還是相互校驗(yàn)的技術(shù)手段。本實(shí)施例中使用的ADC芯片、無線通訊模塊、CPU、650nm檢測光束發(fā)射器,650nm檢測光束接收器均為公知技術(shù),在此不再贅述。
8[0053]圖2描述了分段合成的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置應(yīng)用配置示意圖,其中V是一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,Li是檢測光束,Wnet是數(shù)字無線網(wǎng)絡(luò),Net是有線網(wǎng)絡(luò)。外場應(yīng)用中通常使用無線組網(wǎng),Net僅作為與上位機(jī)連接使用。從圖中可以看出,檢測分為二段,本實(shí)施例段內(nèi)二個(gè)檢測裝置之間的距離為20米;段與段之間距離在數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍內(nèi)均可。該模式通過分段累加方式來獲取長距離能見度數(shù)值,其特點(diǎn)是每一個(gè)檢測段之間的數(shù)值需要通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)組態(tài),分段之間的空隙將無法檢測能見度數(shù)值。圖3描述了首尾連接的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置應(yīng)用配置示意圖,其中V是一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,Li是檢測光束,Wnet是數(shù)字無線網(wǎng)絡(luò),Net是有線網(wǎng)絡(luò)。從圖中可以看出,檢測光束首尾連接持續(xù)進(jìn)行檢測,本實(shí)施例中任意二個(gè)相鄰的檢測裝置之間距離為20米,該模式采用連續(xù)方式獲取全程能見度數(shù)值, 其特點(diǎn)是檢測帶內(nèi)沒有空隙,可對全程能見度進(jìn)行無縫檢測。圖4是一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置檢測過程流程圖,描述了一個(gè)檢測裝置對能見度的檢測過程。能見度檢測的方法一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置是通過檢測接收到的光束變化來解析能見度數(shù)值的,接收器將檢測光束變量轉(zhuǎn)換成電參數(shù)的變量。在本實(shí)施例中從電參數(shù)變量至能見度數(shù)值之間的銜接和解析通過查詢轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)。簡單來說,當(dāng)確定了檢測光束發(fā)光強(qiáng)度、確定了接收器的接收靈敏度、確定了接收器的動態(tài)變化曲線與默認(rèn)曲線的一致性、確定了檢測信號的信噪比以后,以及確定了檢測距離以后,每一個(gè)能見度數(shù)值都會對應(yīng)一個(gè)接收器接收到的唯一的電參數(shù);當(dāng)不需要能見度全程的梯度變化數(shù)值時(shí),那么一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置只需要實(shí)時(shí)提供用于控制的若干個(gè)電參數(shù)敏感點(diǎn)即可構(gòu)成用于防霧的能見度傳感器;如果需要全程能見度數(shù)值則只需要建立一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫即可通過電參數(shù)來查詢當(dāng)前能見度數(shù)值。查表方式獲取能見度數(shù)值能見度對照數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建(數(shù)據(jù)庫方式實(shí)現(xiàn)對能見度的解析)方式是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)能見度檢測儀的有效檢測范圍內(nèi)設(shè)置一套已校準(zhǔn)電參數(shù)及固定檢測裝置安裝間隔距離以后的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,將標(biāo)準(zhǔn)能見度檢測儀的輸出端接入一個(gè)數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī),一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置的實(shí)測變量參數(shù)(電變量)也同步輸入數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī),在數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)庫,一側(cè)數(shù)據(jù)來自標(biāo)準(zhǔn)能見度檢測儀的實(shí)測能見度數(shù)值,另一側(cè)數(shù)據(jù)來自一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置的電變量,數(shù)據(jù)庫將自動記錄來自二臺檢測裝置的數(shù)據(jù),基于相同時(shí)間將一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置實(shí)測的電變量與來自標(biāo)準(zhǔn)能見度檢測儀的能見度數(shù)值進(jìn)行對照即可獲得一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置在各種電參數(shù)狀態(tài)下的能見度數(shù)值,采用期間重疊測量值之間的不同數(shù)值誤差在5% 以內(nèi)去取中間值,超出則按照重復(fù)誤差小的取值?;谙嗤妳?shù)的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置可以共享這個(gè)數(shù)據(jù)庫,不同電參數(shù)的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置或者不同檢測光強(qiáng)下的電參數(shù)可以通過適配不同的數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)能見度解析或采用公式法直接計(jì)算。本實(shí)施例使用數(shù)據(jù)庫方式獲得實(shí)時(shí)的能見度數(shù)值并基于該數(shù)據(jù)庫給出控制點(diǎn),當(dāng)換用不同光強(qiáng)(量程)進(jìn)行能見度檢測時(shí),其量程變化是在一個(gè)給定的
9倍率下進(jìn)行的,通過程序可以使不同量程之間的檢測數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換并給出最終檢測數(shù)值, 也可以使用獨(dú)立配置的數(shù)據(jù)庫來獲得不同光強(qiáng)下的能見度實(shí)測數(shù)值??垢蓴_問題的解決由于本實(shí)施例的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置的檢測信號使用650nm波長的紅色激光作為探測光源,上述波段的干擾信號在自然界中非常豐富。同時(shí),因一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置是一種基于透射原理的一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的能見度檢測技術(shù),在透射能見度檢測領(lǐng)域,收發(fā)端距離越近則信噪比越低,檢測難度也越高。常規(guī)濾波方式是在接收端增加窄帶濾鏡,但是在一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測中僅透鏡已經(jīng)不能滿足提高信噪比的要求。本實(shí)用新型列選了四種提高信噪比的方法,可同時(shí)使用也可分別使用,本實(shí)施例全部使用這四種提高信噪比的方法A、共??乖爰夹g(shù)一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置上至少安裝了二個(gè)相同的接收器傳感器,其物理?xiàng)l件一致,接收方向相異,并且接收器上的傳感器已經(jīng)通過校準(zhǔn),光學(xué)接收性能近似。接收器光路是與地面平行的,二個(gè)不同方向的接收器均與地面平行,只是接收方向相差180度或90度。在無單側(cè)遮擋的情況下,無檢測光束時(shí)二個(gè)接收器收到的穩(wěn)定的均衡的環(huán)境光強(qiáng)是近似的(其中穩(wěn)定是指無突變信號,通常燈光等信號的強(qiáng)度變化較為突然,同時(shí)單側(cè)遭受日照等非預(yù)期干擾信號時(shí)會產(chǎn)生強(qiáng)烈不均衡光強(qiáng))。此時(shí)二個(gè)接收傳感器上收到的光強(qiáng)幅度基本相等,將二個(gè)接收器收到的信號直接相減即可去掉環(huán)境光源的干擾。對于突變信號及單側(cè)不均衡均信號可使用程序予以識別和剔除,而有效檢測信號則通過基準(zhǔn)時(shí)間和握手可以有效識別。B、接收器和發(fā)射器均基于高精度的時(shí)間進(jìn)行同步工作,以便使離散安裝的接收裝置能夠獲得高精度的檢測光束工作周期。當(dāng)檢測光束以高精度的占空比和位間隔與接收器同步工作時(shí)。在發(fā)射端不發(fā)射檢測光束時(shí),接收器可以檢獲通過共模后仍然存在的少量不能共模的殘留干擾信號,此時(shí)由于檢測光束沒有照射則該信號幅值會被做出標(biāo)記,當(dāng)有檢測光束照射接收器時(shí),接收器會輸出疊加了檢測信號與干擾信號的合成信號,將若干次的殘留干擾信號幅值加權(quán)均衡后減去合成信號可得到一個(gè)近似的純檢測信號。本實(shí)施例使用此技術(shù);在不能獲得有效共模時(shí)(例如單側(cè)有干擾源、單側(cè)接收裝置損壞等),先標(biāo)記非檢測時(shí)間的干擾幅值,再標(biāo)記疊加了檢測信號的幅值,將二者直接相減即可去掉已知干擾,此法會產(chǎn)生檢測誤差,需進(jìn)行補(bǔ)償,補(bǔ)償通過程序?qū)崿F(xiàn)。C、如果考慮僅使用一種檢測光強(qiáng)則需要考慮最低能見度狀態(tài)下的檢測需求(需使用最高光強(qiáng)),這在較高能見度環(huán)境下一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法檢測時(shí)接收端所獲得的信號強(qiáng)度極大,易進(jìn)入飽和狀態(tài),反之則不能滿足高環(huán)境亮度或低能見度的檢測需求。 顯然一種單一光強(qiáng)和接收靈敏度很難滿足近距離全量程檢測需要。為此,一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置采用了自動量程變化的方式,主要是在檢測區(qū)內(nèi)始終使發(fā)射的檢測光束光強(qiáng)略高于接收器上收到的環(huán)境光強(qiáng),并且使檢測光束光強(qiáng)在接收器線性工作區(qū)內(nèi)中間電平位置,以增加信噪比及動態(tài)范圍;對檢獲的小信號進(jìn)行增益可控的定量放大以獲得足夠幅度的檢測分析信號電平。上述措施能夠在能見度較高時(shí)可獲得一個(gè)較高信噪比的檢測信號;當(dāng)能見度降低時(shí)則通過閉環(huán)控制方式提高發(fā)射光強(qiáng)來使接收端始終保持在最佳的工作區(qū),反正則通過降低發(fā)射端增益來獲得較大的總量程范圍;基于一個(gè)確定放大倍數(shù)或確定發(fā)射光強(qiáng)后獲得的檢測變量是可以通過程序還原的,量程間的變換也可以通
10過程序予以統(tǒng)一展開并實(shí)現(xiàn)線性表達(dá)。閉環(huán)控制是指收發(fā)端通過內(nèi)置的數(shù)據(jù)鏈路實(shí)現(xiàn)交互,握手是指二個(gè)裝置之間通過通訊鏈路實(shí)現(xiàn)對某一要求的應(yīng)答。D、 在自然環(huán)境中檢測光束的光強(qiáng)與環(huán)境光強(qiáng)相比很多時(shí)候會弱于環(huán)境光強(qiáng),當(dāng)接收器接收到的環(huán)境光強(qiáng)大于檢測光束的光強(qiáng)時(shí),檢測信號將被“淹沒”在干擾信號里,識別難度會很大。所以在物理結(jié)構(gòu)上需要首先確保環(huán)境光最大限度被衰減,這基于水平安裝的“深喉”結(jié)構(gòu)和窄幅濾鏡組成的物理抗干擾結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)類似于一個(gè)小口喇叭,接收傳感器安裝在后部,中后部安裝濾鏡。喇叭口盡可能小,喇叭腔內(nèi)部涂吸光涂層,實(shí)施例喇叭口僅留下小于2度的入射角,在物理上最大限度減少環(huán)境光干擾。一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置檢測源校準(zhǔn)檢測裝置通過分析接收到的檢測光束光強(qiáng)變化來獲得能見度數(shù)值,其光強(qiáng)變化會以電參數(shù)方式表達(dá)。電參數(shù)校準(zhǔn)主要是實(shí)現(xiàn)全部一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置上的檢測光束和接收器的一致性。檢測光束使用適配該波長的凸透鏡聚焦,實(shí)施例使用的650nm紅色激光在30米距離時(shí)光斑在接收器靶區(qū)投影直徑大約控制在25 35厘米左右(由于道路交通環(huán)境中具有較大的震動,發(fā)射端至接收端的距離越大則因震動導(dǎo)致的聚焦點(diǎn)抖動就越大,增加光斑可使小范圍抖動不會影響檢測效果,如果安裝立柱的基礎(chǔ)較松可適當(dāng)增加光斑投影直徑),光斑內(nèi)各點(diǎn)間亮度不均衡度控制在5%之內(nèi),所有發(fā)射器均需要校準(zhǔn)光強(qiáng)與校準(zhǔn)光斑均衡度,本實(shí)施例校準(zhǔn)順序是首先校準(zhǔn)30米處的光斑均衡度,光斑均衡度通過鏡面聚焦和散射膜實(shí)現(xiàn);光強(qiáng)檢測基于一個(gè)準(zhǔn)直的密閉環(huán)境下定距檢定,密閉環(huán)境是一個(gè)準(zhǔn)直的長度為20米,直徑不小于25厘米的黑色塑料管,對管內(nèi)除塵后在二側(cè)密封,端口密封物中間預(yù)留圓孔并使用橡膠遮蓋,該環(huán)境可仿真不小于16公里的能見度, 如果對管內(nèi)進(jìn)行抽氣降低管內(nèi)氣壓則仿真距離更高,但是在本實(shí)施例中不需要高于5公里的環(huán)境,故不需要抽氣。當(dāng)進(jìn)行光強(qiáng)初始校準(zhǔn)時(shí),去掉橡膠遮擋蓋,將檢測光束發(fā)射器插入檢測管內(nèi)并使用夾具固定,使之與管路平行,另一側(cè)安裝標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量接收器,使用發(fā)射器發(fā)射持續(xù)的檢測光束,接收器一側(cè)可接收到發(fā)射器發(fā)射的檢測光束,調(diào)整發(fā)射器的發(fā)光強(qiáng)度至標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域,可獲得一個(gè)基準(zhǔn)光強(qiáng)值,所有的發(fā)射器均基于該方式校準(zhǔn),誤差小于基準(zhǔn)值的5% 以內(nèi)為合格。這可使全部發(fā)射器均實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的基準(zhǔn)發(fā)光強(qiáng)度,然后進(jìn)行動態(tài)光強(qiáng)校準(zhǔn),實(shí)施例將全程光強(qiáng)分為64級(以光強(qiáng)為劃分依據(jù),記錄對應(yīng)驅(qū)動電參數(shù)),在接收端標(biāo)記64級光強(qiáng)下的對應(yīng)數(shù)值,誤差修正數(shù)值通過校準(zhǔn)參數(shù)庫對應(yīng)記錄;完成發(fā)射器校準(zhǔn)后換裝已經(jīng)校準(zhǔn)的發(fā)射器,使用同樣的方式校準(zhǔn)接收器,使之能夠完成基準(zhǔn)接收靈敏度校準(zhǔn);然后再對接收器進(jìn)行動態(tài)區(qū)間均衡性校準(zhǔn),方式是在發(fā)射器發(fā)射端使用標(biāo)準(zhǔn)的64級光強(qiáng)逐級發(fā)射并使接收端在每一級均與標(biāo)準(zhǔn)接收器一致,誤差通過接收器增益調(diào)整予以補(bǔ)償,誤差校準(zhǔn)計(jì)入對應(yīng)的校準(zhǔn)參數(shù)庫,實(shí)際上被測器件在應(yīng)用中每一級還有上下二個(gè)端點(diǎn)之間的動態(tài)曲線沒有被檢測,所以分級越細(xì)則被測器件之間的動態(tài)曲線一致性也就越好,在實(shí)際應(yīng)用中8 級光強(qiáng)的量程即可滿足交通領(lǐng)域使用要求,當(dāng)要求精度更高時(shí),可通過增加分級檢測程度來滿足應(yīng)用要求。該過程用于檢測接收器在不同梯度檢測光強(qiáng)下的一致性,該一致性由接收器的光敏接收器件電參數(shù)決定,在實(shí)際使用中也可以基于電參數(shù)補(bǔ)償方式予以修正(通過對光敏管添加額外的修正電路實(shí)現(xiàn)參數(shù)修正);這些修正需要對梯度變化內(nèi)的檢測補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定以后才能夠?qū)嵤?。本?shí)施例放棄使用動態(tài)曲線嚴(yán)重不符合一致性要求的接收傳感器(光敏管)。檢測光束初始光強(qiáng)值的確定與檢測結(jié)果無關(guān),但是在光強(qiáng)初始值被確定并
11與能見度解析數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)后則不能變化。檢測光束的衰減補(bǔ)償及冗余作為校準(zhǔn)機(jī)制的一部分,本實(shí)施例檢測光束及接收器在外場長時(shí)間使用后會發(fā)生衰減,導(dǎo)致衰減的因素主要有外場環(huán)境污染、檢測光束發(fā)射發(fā)光光強(qiáng)衰減。這會導(dǎo)致檢測誤差加大。光衰是一個(gè)逐漸發(fā)展的進(jìn)程,本實(shí)施例使用多槍技術(shù)來減少誤差。其方法是在發(fā)射端至少配置二個(gè)同類檢測光束,一個(gè)為常用檢測光束,另一個(gè)為后備檢測光束,參數(shù)化設(shè)定一個(gè)比對周期,至比對周期時(shí)交替啟動主檢測光束和后備檢測光束,接收器檢測差值并獲得光衰和補(bǔ)償系數(shù),通過補(bǔ)償方式來減少光衰導(dǎo)致的誤差;在主檢測光束出現(xiàn)故障時(shí),后備檢測光束自動接替主檢測光束,以增加冗余;另外,也可通過持續(xù)工作時(shí)間來推定光衰并將其加入校準(zhǔn)參數(shù)庫。物理結(jié)構(gòu)抗干擾及容錯設(shè)計(jì)當(dāng)使用可見光波段光束作為探測源時(shí),使用水平聚焦前向發(fā)射方式發(fā)射探測光束 (這里所指的前向是指在道路環(huán)境中與車輛行駛方向一致安裝),此時(shí)檢測光束發(fā)射方向與車輛行駛方向一致,可避免檢測光束對安全駕駛的負(fù)面影響;當(dāng)使用紅外波段光束作為探測源時(shí),使用水平聚焦后向發(fā)射方式發(fā)射探測光束(這里所指的后向是指在道路環(huán)境中逆車輛行駛方向安裝),此時(shí)可避免車燈對檢測數(shù)據(jù)的干擾。每一個(gè)一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法檢測裝置都同時(shí)具備了檢測光束發(fā)射和檢測光束接收功能,并且收發(fā)裝置也都是同時(shí)在工作,所以轉(zhuǎn)換收發(fā)狀態(tài)基于程序即可實(shí)現(xiàn)。實(shí)施例接收單元使用中位直徑不大于3厘米的喇叭狀接收腔接收檢測光束,接收腔總長度160厘米,呈現(xiàn)2度角外傾,前大后小,接收傳感器(光敏管)安裝在接收腔后部,接收腔內(nèi)涂光吸收材料以減少干擾。上述設(shè)計(jì)能夠基本保障2度入射角以外的直射干擾光源最大限度被阻擋在接收器之外;發(fā)射器與接收器之間通過聚焦的半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光束進(jìn)行對準(zhǔn),允許發(fā)射器與接收器有2度以內(nèi)的安裝誤差(二個(gè)檢測裝置之間光學(xué)對準(zhǔn)通過自帶的檢測光束瞄準(zhǔn)接收端靶區(qū)即可完成外場安裝)。一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置間的通訊每個(gè)一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置均包含二種通訊路由,一種是主通訊路由,基于zigbee技術(shù)構(gòu)建的無線通訊,本實(shí)施例是CC2530作為通訊模塊,有效覆蓋半徑約75米,可組成一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法檢測裝置之間進(jìn)行交互的鏈路,外場有效傳輸帶寬約160K左右,閉環(huán)控制基于該鏈路實(shí)現(xiàn);第二種是基于檢測光束組成的光調(diào)制通訊,檢測光束發(fā)射與接收端均增加光調(diào)制后,可構(gòu)成單向的數(shù)據(jù)及指令傳輸路由,本實(shí)施例沒有使用。每個(gè)一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置在處理器上還增加了一個(gè) RS-232串行接口,用于和外場現(xiàn)場光纖連接。該接口在系統(tǒng)中的作用是“網(wǎng)橋”的作用,負(fù)責(zé)構(gòu)建上位控制系統(tǒng)與外場能見度檢測裝置之間的數(shù)據(jù)通道并實(shí)現(xiàn)上傳數(shù)據(jù)與下載指令的任務(wù)(例如透過本地裝置進(jìn)入無線數(shù)據(jù)鏈路訪問其他裝置)。是否允許遠(yuǎn)程控制端進(jìn)入外場數(shù)據(jù)鏈由上位控制端設(shè)置的網(wǎng)關(guān)決定?!N應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置具有外場直接驅(qū)動低能見度主動引導(dǎo)系統(tǒng)的功能,基于防霧需求,在處理器內(nèi)設(shè)置了可以存儲控制策略的存儲空間,上述空間可提供實(shí)時(shí)的在線訪問和有條件的策略變更。
12[0076]基于外場直接控制需求,一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置內(nèi)置有一個(gè)系統(tǒng)組態(tài)映射表,映射表表達(dá)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路組成狀態(tài)和各檢測裝置的地址,基于該映射表允許系統(tǒng)內(nèi)任意一個(gè)能見度檢測裝置發(fā)起一次對任一節(jié)點(diǎn)的訪問和被訪問;基于該映射表任意一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的檢測裝置均可測算至另一個(gè)檢測裝置之間累計(jì)的能見度數(shù)值, 上位控制系統(tǒng)可通過對任意檢測裝置的訪問來獲得其工作狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),也可基于交互及訪問調(diào)整檢測裝置的運(yùn)行參數(shù)。一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置的控制本實(shí)施例中一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置的處理器使用ARM9,該處理器的處理能力能夠滿足對一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的能見度檢測的數(shù)據(jù)處理要求;ARM9、 A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)庫、zigbee應(yīng)用等技術(shù)屬于公知技術(shù),在此不再贅述。衛(wèi)星授時(shí)及坐標(biāo)獲取本實(shí)施例衛(wèi)星接收模塊使用基于SIRF芯片組的CT2010S厚膜電路組件,它可提供授時(shí)和坐標(biāo),衛(wèi)星信號接收是公知技術(shù),在此不再贅述。一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置外場設(shè)置實(shí)施例一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置由二個(gè)同樣的裝置組成一個(gè)檢測區(qū),一個(gè)裝置發(fā)射檢測光束,另一個(gè)裝置接收檢測光束。在這個(gè)檢測區(qū)內(nèi)的接收端為這個(gè)檢測區(qū)的檢測節(jié)點(diǎn),單節(jié)點(diǎn)能見度數(shù)值定義地點(diǎn)就是節(jié)點(diǎn)所在位置的檢測區(qū)。在一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法連續(xù)不間斷組態(tài)中每一個(gè)裝置即是發(fā)射端也是接收端,檢測光束通過檢測裝置首尾相連形成一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法的能見度檢測系統(tǒng)。檢測裝置之間的安裝距離視外場環(huán)境和應(yīng)用要求而定,本實(shí)用新型安裝間隔范圍是12米 500米,本實(shí)施例檢測裝置安裝間隔是20米。不同檢測光強(qiáng)分別適用不同檢測區(qū)內(nèi)安裝間隔距離。本實(shí)施例是在一個(gè)五公里的路段配置一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,按照防霧要求及設(shè)備兼容慣例,一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置的配置間隔設(shè)為20米一個(gè),每20米組成一個(gè)單節(jié)的能見度檢測區(qū)。本實(shí)施例后端的受控設(shè)備并沒有接受梯度信號的要求,所以本實(shí)施例僅提供了外場控制設(shè)備所需的參數(shù)化控制點(diǎn)??刂泣c(diǎn)可以根據(jù)需要設(shè)置,實(shí)施例提供了默認(rèn)的8個(gè)控制點(diǎn)位(8種不同能見度數(shù)值下的控制信號輸出),以支持不少于8種防霧引導(dǎo)控制策略,分別是25米、50米、100米、200米、300米。400米、500米、1000米能見度值。上述點(diǎn)位可分別滿足啟動8種不同的霧區(qū)引導(dǎo)策略和防撞策略要求。能見度檢測過程本實(shí)施例一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置中檢測光束發(fā)射裝置以窄幅脈沖前向發(fā)射650nm檢測光束,探測光束光強(qiáng)按環(huán)境光強(qiáng)上限加一檔發(fā)射,例如環(huán)境光強(qiáng)150001UX時(shí),按200001UX光強(qiáng)發(fā)射,環(huán)境光強(qiáng)超過最高數(shù)值時(shí),按最高數(shù)值發(fā)射。檢測光束的光強(qiáng)變換由接收端根據(jù)接收信號光強(qiáng)是否在接收管最佳工作區(qū)確定并在每次發(fā)射時(shí)通過握手傳遞給發(fā)射端。本實(shí)施例在環(huán)境照度高于50001UX時(shí)檢測光束脈沖寬度為100毫秒,低于50001ux 時(shí)脈沖寬度為50毫秒,脈沖間隔周期1000毫秒。以同步時(shí)間秒脈沖初始值上升沿作為啟動時(shí)間,例如秒脈沖開始時(shí)啟動檢測光束,白天至100毫秒時(shí)關(guān)閉檢測光束,等待900毫秒后的下一個(gè)秒脈沖開始時(shí)再啟動下一個(gè)檢測光束,如此循環(huán)。當(dāng)環(huán)境光強(qiáng)高于150001UX或
13實(shí)測能見度高于一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置本檢測段檢測上限時(shí),本實(shí)施例將檢測周期增加到100000毫秒(100秒)檢測一次,脈沖寬度仍然遵循50 100毫秒的取值方法,檢測脈沖發(fā)起時(shí)間仍然是秒脈沖起始端,中間間隔99秒。上述參數(shù)可根據(jù)要求自定義設(shè)置。接收端與發(fā)射端同步誤差小于5毫秒,在發(fā)射端發(fā)射檢測光束后,接收端同步采集接收到的光強(qiáng)并將此光強(qiáng)與數(shù)據(jù)庫比對并將結(jié)果與預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行比對,如果觸及控制閾值則給出對應(yīng)的控制信號。例如設(shè)電參數(shù)010101值為能見度50米,當(dāng)接收端取樣檢測后穩(wěn)定獲得不少于3個(gè)周期都是010101值時(shí),則判定當(dāng)前能見度是50米。其中穩(wěn)定持續(xù)的時(shí)間(周期)是參數(shù)化的,穩(wěn)定的檢測值也是相對值,誤差范圍設(shè)置參數(shù)化,本實(shí)施例設(shè)定的穩(wěn)定檢測值是指中心值正負(fù)誤差5%范圍內(nèi)。一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置的任意一對檢測裝置都組成一個(gè)檢測區(qū),每一個(gè)檢測區(qū)在整個(gè)檢測陣列中均為一個(gè)檢測節(jié)點(diǎn);在檢測區(qū)段內(nèi)每一個(gè)檢測節(jié)點(diǎn)均具有獨(dú)立和唯一的檢測節(jié)點(diǎn)編碼,以接收器地址編碼為能見度標(biāo)定點(diǎn)。本實(shí)施例一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置對未觸及能見度控制閾值的數(shù)據(jù)暫存十個(gè)(可預(yù)設(shè)),觸及控制閾值的能見度事件則分為自動處理和人工處理二種處理模式;自動處理是立即按照預(yù)設(shè)要求給出控制指令及將事件上傳;人工處理則按照要求將事件上傳;系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)事件時(shí),處理優(yōu)先級為時(shí)序、事件等級,相同時(shí)序及事件等級時(shí)則以后向最外側(cè)坐標(biāo)為優(yōu)先。以上實(shí)施例對本實(shí)用新型作出了較為詳細(xì)的描述,但是這些描述并非是對本實(shí)用新型的限制,即本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)及描述。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍包括那些對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的變換或替代以及改型。
1權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,其特征在于由組態(tài)并獨(dú)立運(yùn)行的單體組成,其進(jìn)一步包括一對檢測裝置,其中一個(gè)檢測裝置發(fā)射檢測光束,另一個(gè)檢測裝置接收和分析檢測光束從發(fā)射端至接收端所產(chǎn)生的衰減并據(jù)此獲得能見度數(shù)值;組態(tài)的各能見度檢測裝置都具備與其他同類能見度檢測裝置的實(shí)測數(shù)據(jù)合并或銜接的接口,并基于這些相互銜接的接口由多個(gè)檢測區(qū)組成長距離高地域分辨率的能見度數(shù)值表述帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,其特征在于每個(gè)單體還包括一個(gè)控制和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊,一個(gè)通訊模塊,一個(gè)供電模塊;其中,檢測裝置最少由二個(gè)單體組成一個(gè)檢測區(qū),每個(gè)單體都具有唯一的通訊地址,一個(gè)唯一的與通訊地址對應(yīng)的物理地址或坐標(biāo),在對能見度進(jìn)行表述時(shí)基于上述地址實(shí)現(xiàn)位置表述;每個(gè)檢測區(qū)包含不少于一個(gè)檢測光束發(fā)射裝置,接收裝置具有不少于一個(gè)檢測光束接收器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,其特征在于 所述檢測裝置的檢測光束具有檢測光強(qiáng)可變能力,可根據(jù)接收端接收到的實(shí)際檢測光強(qiáng)閉環(huán)調(diào)整發(fā)射光強(qiáng)并使之趨于最佳檢測光強(qiáng)區(qū),閉環(huán)調(diào)整通過內(nèi)置的通訊鏈路實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,其特征在于 所述檢測裝置采用數(shù)據(jù)庫方式解析能見度數(shù)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,其特征在于 所述檢測裝置采用可控散焦方式實(shí)現(xiàn)一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的抗抖動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,其特征在于 所述檢測裝置采用共??垢蓴_技術(shù)或同步時(shí)間抗干擾技術(shù)中的一種實(shí)現(xiàn)干擾信號的過濾。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,其特征在于 所述檢測裝置采用電參數(shù)數(shù)據(jù)庫補(bǔ)償技術(shù)解決檢測光束發(fā)射裝置和接收器件電參數(shù)離散問題。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,其特征在于 所述檢測裝置采用數(shù)據(jù)鏈路銜接方式組成陣列配置并對能見度檢測數(shù)值進(jìn)行組態(tài)和形成能見度表述帶。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,其特征在于 所述的檢測裝置采用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間作為時(shí)間同步源,并基于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間對能見度數(shù)值進(jìn)行表述, 該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間來源是衛(wèi)星授時(shí)、電波授時(shí)或外場無線轉(zhuǎn)發(fā)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度檢測裝置,其特征在于每一個(gè)檢測裝置均具有唯一的通訊地址及與物理地址對應(yīng)的坐標(biāo)地址或物理地址編碼。
專利摘要一種應(yīng)用于交通領(lǐng)域的透射法能見度探測裝置,由可根據(jù)需要組態(tài)并可獨(dú)立運(yùn)行的單體組成,其進(jìn)一步包括一對檢測裝置,其中一個(gè)檢測裝置發(fā)射檢測光束,另一個(gè)檢測裝置接收和分析檢測光束從發(fā)射端至接收端所產(chǎn)生的衰減并據(jù)此獲得能見度數(shù)值;組態(tài)的各能見度檢測裝置都具備與其他同類能見度檢測裝置的實(shí)測數(shù)據(jù)合并或銜接的接口和協(xié)議,并基于這些相互銜接的接口和協(xié)議由多個(gè)檢測區(qū)組成長距離高地域分辨率的能見度數(shù)值表述帶。本實(shí)用新型解決了協(xié)同工作問題及提高信噪比,減少或消除干擾并提高信噪比,解決了較長地域區(qū)間進(jìn)行高分辨率的全程能見度檢測問題。
文檔編號G01N21/59GK202075226SQ20112013359
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者陳偉 申請人:陳偉
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