一種基于多種傳感器信息的車輛檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于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(shù)據(jù)采集單元、微處理器、存儲單元和無線發(fā)射模塊；車輛行駛經(jīng)過檢測裝置時(shí)，加速度檢測單元采集路面震動信號，光敏元件感應(yīng)光照變化產(chǎn)生光電信號，地磁檢測單元感應(yīng)磁場變化輸出相應(yīng)電信號；由微控制器對信號數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，獲得車輛相關(guān)參數(shù)信息，并將車輛相關(guān)參數(shù)信息轉(zhuǎn)存到存儲單元，并通過無線發(fā)射模塊發(fā)送給接收終端。本發(fā)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，并且具有不受天氣因素和車輛大小尺寸影響的優(yōu)點(diǎn)。易于安裝和維護(hù)，體積小，成本低，功耗低。
【專利說明】一種基于多種傳感器信息的車輛檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通檢測技術(shù)，具體涉及一種基于多種傳感器信息的車輛檢測裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著智能交通技術(shù)的飛速發(fā)展，交通信息采集技術(shù)，特別是車輛檢測技術(shù)變得尤為重要。車輛在道路中行駛時(shí)，會釋放出熱、聲、磁等信號。交通檢測器通過檢測這些信號，并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(zhuǎn)換和傳輸相關(guān)物理量檢測出某一界面車輛通過的時(shí)間、外形尺寸或者圖像，并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(zhuǎn)換為車輛要素值，如軸數(shù)、軸距、車輛尺寸等。目前應(yīng)用較廣泛的檢測器有環(huán)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(fā)展。
[0003]現(xiàn)有車輛檢測器大多采用檢測車輛行駛過程中產(chǎn)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(fā)射器對車輛發(fā)出超聲波，檢測經(jīng)車輛反射回的超聲信號，獲得車輛計(jì)數(shù)信息。檢測信息的單一性導(dǎo)致了現(xiàn)有車輛檢測技術(shù)存在某些技術(shù)盲點(diǎn)，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(shí)，就會發(fā)生錯(cuò)檢或漏檢。這些技術(shù)盲點(diǎn)限制了檢測精度的提高。同時(shí)，檢測信息的單一性也導(dǎo)致了，檢測器容易受到周邊環(huán)境的較大干擾，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(huán)境造成的影響對檢測數(shù)據(jù)的破壞是無法挽救的。這也導(dǎo)致了現(xiàn)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(yīng)多種檢測環(huán)境的車輛檢測器難以實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于多種傳感器信息的車輛檢測裝置，以克服現(xiàn)有車輛檢測技術(shù)存在的檢測精度不高，易受環(huán)境影響等問題。此裝置利用車輛行駛過程中車軸對路面產(chǎn)生連續(xù)激勵(lì)產(chǎn)生在道路表面?zhèn)鞑サ恼饎硬?，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(shí)，利用多種傳感元件實(shí)現(xiàn)車輛檢測，獲得車輛計(jì)數(shù)信息。
[0005]本發(fā)明的所采用的技術(shù)如下:一種基于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(shù)據(jù)采集單元、微處理器、存儲單元和無線發(fā)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于道路表面，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(shù)據(jù)采集單元電信號連接，數(shù)據(jù)采集單元與微處理器電信號連接，存儲單元、無線發(fā)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(shù)據(jù)采集單元處理后將三種信號輸入微處理器；當(dāng)有車輛行駛經(jīng)過檢測裝置時(shí)，加速度檢測單元檢測車輛所產(chǎn)生的路面震動信號通過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入微處理器，微處理器中存有車輛造成路面震動信號的相應(yīng)特征信息，包括震動信號強(qiáng)度和頻率分布范圍，通過對比分析采集到的路面震動信號特征信息，判斷是否有車輛經(jīng)過；光敏信號檢測單元感應(yīng)車輛經(jīng)過時(shí)光照變化產(chǎn)生光電信號，通過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入微處理器，光電信號的幅值下降到微處理器中設(shè)定的閾值，并且持續(xù)時(shí)間超過設(shè)定閾值，則認(rèn)為符合車輛經(jīng)過的判斷條件，則判斷有車輛經(jīng)過；地磁傳感器采集到車輛經(jīng)過時(shí)的磁場強(qiáng)度變化信息，輸出相應(yīng)的磁場強(qiáng)度變化信號，通過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入微處理器，如果磁場強(qiáng)度變化的幅度和持續(xù)時(shí)間達(dá)到微處理器中設(shè)定的閾值，則判斷有車輛經(jīng)過；當(dāng)有兩種或三種信號判斷結(jié)果同時(shí)為有車輛經(jīng)過時(shí)，得到有車輛經(jīng)過的最終判斷結(jié)果，微處理器中的用于統(tǒng)計(jì)車數(shù)信息的計(jì)數(shù)器加一，并將車輛相關(guān)參數(shù)信息轉(zhuǎn)存到存儲單元，并通過無線發(fā)射模塊發(fā)送給接收終端。
[0006]本發(fā)明相比現(xiàn)有車輛檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有:
[0007]1.本發(fā)明采用的震動檢測原理和光學(xué)檢測原理以及地磁檢測原理相結(jié)合的方式獲取車輛計(jì)數(shù)信息。與傳統(tǒng)檢測原理相比，震動傳播介質(zhì)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(jié)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(fā)明提出的裝置安裝方法，與應(yīng)用較普遍的傳統(tǒng)交通檢測器的安裝方法相t匕，安裝在道路表面，尤其安裝于車道中央或車道一側(cè)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(shè)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(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖2是本發(fā)明工作步驟框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
[0012]一種基于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(shù)據(jù)采集單元4、微處理器5、無線發(fā)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于道路表面，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(shù)據(jù)采集單元電信號連接，數(shù)據(jù)采集單元與微處理器電信號連接，存儲單元、無線發(fā)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(shù)據(jù)采集單元處理后將三種信號輸入微處理器；當(dāng)有車輛行駛經(jīng)過檢測裝置時(shí)，力口速度檢測單元檢測車輛所產(chǎn)生的路面震動信號通過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入微處理器，車輛產(chǎn)生的路面震動信號頻率范圍主要集中在O-lOOHz，加速度傳感器檢測到路面震動信號的強(qiáng)度在0-30mg范圍內(nèi)。微處理器中存有車輛造成路面震動信號的相應(yīng)特征信息，包括震動信號強(qiáng)度和頻率分布范圍，通過對比分析采集到的路面震動信號特征信息，判斷是否有車輛經(jīng)過；光敏信號檢測單元感應(yīng)車輛經(jīng)過時(shí)光照變化產(chǎn)生光電信號，通過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入微處理器，本實(shí)施樣例中采用的光敏檢測器件檢測到路面光照轉(zhuǎn)化成的電信號的電壓幅值主要在1.3-1.6V之間，而車輛經(jīng)過遮擋光源時(shí)，光敏檢測器件檢測到的光照轉(zhuǎn)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(shè)定的閾值0.7V，并且持續(xù)時(shí)間在0.2秒到1.5秒之間，則認(rèn)為符合車輛經(jīng)過的判斷條件，則判斷有車輛經(jīng)過；地磁傳感器采集到車輛經(jīng)過時(shí)的磁場強(qiáng)度變化信息，輸出相應(yīng)的磁場強(qiáng)度變化信號，通過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入微處理器，如果磁場強(qiáng)度變化的正反峰值幅度達(dá)到微處理器中設(shè)定的閾值100毫高斯，且則判斷有車輛經(jīng)過；當(dāng)有兩種或三種信號判斷結(jié)果同時(shí)為有車輛經(jīng)過時(shí)，得到有車輛經(jīng)過的最終判斷結(jié)果，微處理器中的用于統(tǒng)計(jì)車數(shù)信息的計(jì)數(shù)器加一，并將車輛相關(guān)參數(shù)信息轉(zhuǎn)存到存儲單元，并通過無線發(fā)射模塊發(fā)送給接收終端。
[0013]本發(fā)明的車輛檢測方法，包括步驟:
[0014]I)設(shè)備初始化。初始化過程中，微處理器啟動各數(shù)據(jù)接口 ；對加速度檢測單元和地磁檢測單元進(jìn)行初始設(shè)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，并將采集到的加速度信號輸入數(shù)據(jù)采集單元；光敏信號檢測單元檢測光敏元件表面光強(qiáng)度信息，并將生成的電壓信號輸入數(shù)據(jù)采集單元；地磁檢測單元檢測磁場強(qiáng)度變換，并將測量信號輸入數(shù)據(jù)采集單元；
[0016]3)數(shù)據(jù)采集單元將加速度信號、光電信號和磁場強(qiáng)度信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號輸入微處理器；
[0017]4)微處理器對加速度信號、光電信號和地磁信號分別進(jìn)行分析計(jì)算，分別得到有無車輛經(jīng)過判斷結(jié)果。其中，對于加速度信號，微處理器中存有車輛造成路面震動信號的相應(yīng)特征信息，包括震動信號強(qiáng)度、頻率分布范圍等，通過對比分析采集到的信號特征信息，可以判斷是否有車輛經(jīng)過；對于光電信號，當(dāng)車輛經(jīng)過遮擋光源照射到光敏元件時(shí)，光敏元件信號會出現(xiàn)相應(yīng)變化，光電壓降低，據(jù)此，如果光敏元件信號幅值下降到設(shè)定的閾值，并且持續(xù)時(shí)間超過設(shè)定閾值，則認(rèn)為符合車輛經(jīng)過的判斷條件，則可判斷有車輛經(jīng)過；對于地磁信號，當(dāng)車輛經(jīng)過時(shí)，金屬車體移動造成磁場變化，地磁傳感器采集到磁場變換信息，輸出相應(yīng)的信號，如果磁場變化幅度和持續(xù)時(shí)間達(dá)到既設(shè)閾值，則判斷有車輛經(jīng)過。綜合利用三種檢測信息，當(dāng)有兩種或兩種以上信號判斷結(jié)果同時(shí)為有車輛經(jīng)過時(shí)，得到有車輛經(jīng)過的最終判斷結(jié)果，微處理器中的用于統(tǒng)計(jì)車數(shù)信息的計(jì)數(shù)器加一；
[0018]5)所述微處理器將計(jì)算得到的車輛計(jì)數(shù)信息轉(zhuǎn)存到存儲單元，并通過無線發(fā)射模塊予以發(fā)送給接收終端。
[0019]實(shí)施例2
[0020]加速度檢測單元I采用芬蘭VTI科技公司的SCA3100三軸加速度傳感器，其作用是感應(yīng)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(zhuǎn)換成數(shù)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(yīng)車輛經(jīng)過遮擋光源照射造成的光信號變化，將光信號變化轉(zhuǎn)換成電信號。地磁檢測單元3采用博世公司的BMM150地磁檢測器，其作用是感應(yīng)車輛經(jīng)過造成的磁場變化，并輸出相應(yīng)的電信號。數(shù)據(jù)采集單元4將三種信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將獲得的數(shù)字信號傳輸?shù)轿⑻幚砥?中。微處理器5采用MCS-51單片機(jī)，其作用是控制傳感器和數(shù)據(jù)采集單元采集加速度數(shù)據(jù)和光電信號數(shù)據(jù)以及磁場變化數(shù)據(jù)，并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得車輛計(jì)數(shù)信息。存儲單元7負(fù)責(zé)存儲微處理器5計(jì)算獲得的車輛計(jì)數(shù)信息，在此樣例中采用SD卡作為存儲單元。所述無線發(fā)射模塊6負(fù)責(zé)將微處理器5計(jì)算得到的車輛計(jì)數(shù)信息通過無線通信手段發(fā)送，此樣例中采用應(yīng)用Zigbee無線通信協(xié)議的芯片。微處理器5將獲得的車輛計(jì)數(shù)信息轉(zhuǎn)存到存儲單元7中，并通過無線發(fā)射模塊6進(jìn)行發(fā)送給接收終端。
[0021]實(shí)施例3
[0022]加速度檢測單元I采用亞德諾半導(dǎo)體公司的ADXL345加速度傳感器，其作用是感應(yīng)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(zhuǎn)換成數(shù)字加速度信號。光敏信號檢測單元2為光電二極管，其作用是感應(yīng)車輛經(jīng)過遮擋光源照射造成的光信號變化，將光信號變化轉(zhuǎn)換成電信號。地磁檢測單元3采用德國MDT公司的MMLP57H地磁感應(yīng)器，其作用是感應(yīng)車輛經(jīng)過造成的磁場變化，并輸出相應(yīng)的電信號。數(shù)據(jù)采集單元4將三種信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將獲得的數(shù)字信號傳輸?shù)轿⑻幚砥?中。微處理器5采用德州儀器公司的CC2540微處理器內(nèi)核，其作用是控制傳感器和數(shù)據(jù)采集單元采集加速度數(shù)據(jù)和光電信號數(shù)據(jù)以及磁場變化數(shù)據(jù)，并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得車輛計(jì)數(shù)信息。存儲單元7負(fù)責(zé)存儲微處理器5計(jì)算獲得的車輛計(jì)數(shù)信息，在此樣例中采用mmc卡作為存儲單元。所述無線發(fā)射模塊6負(fù)責(zé)將微處理器5計(jì)算得到的車輛計(jì)數(shù)信息通過無線通信手段發(fā)送，此樣例中采用應(yīng)用藍(lán)牙4.0無線通信協(xié)議的芯片。微處理器5將獲得的車輛計(jì)數(shù)信息轉(zhuǎn)存到存儲單元7中，并通過無線發(fā)射模塊6進(jìn)行發(fā)送給接收終端。
[0023]實(shí)施例4
[0024]加速度檢測單元I采用飛思卡爾公司的MMA7260加速度傳感器，其作用是感應(yīng)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(zhuǎn)換成數(shù)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(yīng)車輛經(jīng)過遮擋光源照射造成的光信號變化，將光信號變化轉(zhuǎn)換成電信號。地磁檢測單元3采用日本ALPS公司的HS⑶系列地磁傳感器，其作用是感應(yīng)車輛經(jīng)過造成的磁場變化，并輸出相應(yīng)的電信號。數(shù)據(jù)采集單元4將三種信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將獲得的數(shù)字信號傳輸?shù)轿⑻幚砥?中。微處理器5采用ATMEL公司的ATmegal28L單片機(jī)，其作用是控制傳感器和數(shù)據(jù)采集單元采集加速度數(shù)據(jù)和光電信號數(shù)據(jù)以及磁場變化數(shù)據(jù)，并對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得車輛計(jì)數(shù)信息。存儲單元7負(fù)責(zé)存儲微處理器5計(jì)算獲得的車輛計(jì)數(shù)信息，在此樣例中采用CF卡作為存儲單元。所述無線發(fā)射模塊6負(fù)責(zé)將微處理器5計(jì)算得到的車輛計(jì)數(shù)信息通過無線通信手段發(fā)送，此樣例中采用應(yīng)用WIFI無線通信協(xié)議的芯片。微處理器5將獲得的車輛計(jì)數(shù)信息轉(zhuǎn)存到存儲單元7中，并通過無線發(fā)射模塊6進(jìn)行發(fā)送給接收終端。
【權(quán)利要求】
1.一種基于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(shù)據(jù)采集單元、微處理器、存儲單元和無線發(fā)射模塊；其特征在于:加速度檢測單元、光敏信號檢測單元和地磁檢測單元安裝于道路表面，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(shù)據(jù)采集單元電信號連接，數(shù)據(jù)采集單元與微處理器電信號連接，存儲單元、無線發(fā)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(shù)據(jù)采集單元處理后將三種信號輸入微處理器；當(dāng)有車輛行駛經(jīng)過檢測裝置時(shí)，力口速度檢測單元檢測車輛所產(chǎn)生的路面震動信號通過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入微處理器，微處理器中存有車輛造成路面震動信號的相應(yīng)特征信息，包括震動信號強(qiáng)度和頻率分布范圍，通過對比分析采集到的路面震動信號特征信息，判斷是否有車輛經(jīng)過；光敏信號檢測單元感應(yīng)車輛經(jīng)過時(shí)光照變化產(chǎn)生光電信號，通過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入微處理器，光電信號的幅值下降到微處理器中設(shè)定的閾值，并且持續(xù)時(shí)間超過設(shè)定閾值，則認(rèn)為符合車輛經(jīng)過的判斷條件，則判斷有車輛經(jīng)過；地磁傳感器采集到車輛經(jīng)過時(shí)的磁場強(qiáng)度變化信息，輸出相應(yīng)的磁場強(qiáng)度變化信號，通過數(shù)據(jù)采集單元處理后輸入微處理器，如果磁場強(qiáng)度變化的幅度和持續(xù)時(shí)間達(dá)到微處理器中設(shè)定的閾值，則判斷有車輛經(jīng)過；當(dāng)有兩種或三種信號判斷結(jié)果同時(shí)為有車輛經(jīng)過時(shí)，得到有車輛經(jīng)過的最終判斷結(jié)果，微處理器中的用于統(tǒng)計(jì)車數(shù)信息的計(jì)數(shù)器加一，并將車輛相關(guān)參數(shù)信息轉(zhuǎn)存到存儲單元，并通過無線發(fā)射模塊發(fā)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(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】劉昕, 王 華, 楊亞鵬 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)