一種基于紅外的單側(cè)車輛分離方法及其分離裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于紅外的單側(cè)車輛分離方法及其分離裝置，用于EWTC車道，利用紅外反射的原理準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)車輛的分離。首先載波產(chǎn)生電路產(chǎn)生38KHz的波形，該波形被調(diào)制電路產(chǎn)生的300Hz的電路調(diào)制，后經(jīng)整形和放大之后，送入發(fā)射裝置進(jìn)行發(fā)射。多組LED形成一道光幕，當(dāng)車輛經(jīng)過時(shí)，對(duì)光線造成遮擋并反射，并被接收裝置接收和解調(diào)，解調(diào)的信號(hào)被調(diào)制電路鎖住，在其輸出端產(chǎn)生電平變化，MCU通過采集此電平變化做出相應(yīng)的判斷。該發(fā)明較目前的基于紅外的雙側(cè)車輛分離器，大大節(jié)省了安裝空間，可適應(yīng)多車道的EWTC系統(tǒng)，提高了車輛的水平通行速度，從而使得EWTC的效率得到改善。
【專利說明】一種基于紅外的單側(cè)車輛分離方法及其分離裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛分離裝置領(lǐng)域，具體涉及一種基于紅外的單側(cè)車輛分離方法及其分離裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)外的ETC車道，大多數(shù)還是應(yīng)用的基于紅外的雙側(cè)車輛分離器，市售的雙側(cè)車輛分離器一般采用如圖3所示的結(jié)構(gòu)，包括發(fā)射裝置和接收裝置，隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，對(duì)EWTC車道的效率要求越來越高，而現(xiàn)行的基于紅外的雙側(cè)車輛分離器必須安裝在車道兩側(cè)，給其施工帶來了一定的不便，相應(yīng)的成本也就大大增加。正是由于其雙側(cè)安裝的限制，使得其無法適應(yīng)多車道的情況，從而對(duì)車輛水平通行速度造成了一定的影響。使得整個(gè)系統(tǒng)的整體效率不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述缺陷或不足，為達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供了一種基于紅外的單側(cè)車輛分離裝置，能夠?qū)④囕v進(jìn)行水平方向的快速、準(zhǔn)確的分離。
[0004]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0005]一種基于紅外的單側(cè)車輛分離方法，包括以下步驟:
[0006]I)對(duì)調(diào)制波形進(jìn)行處理，使得處理后的波形驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的紅外LED發(fā)射紅外線；
[0007]2)當(dāng)車輛在紅外LED前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來，形成反射信號(hào)，通過一體化接收裝置接收反射信號(hào)；
[0008]3)將接收到的反射信號(hào)通過解調(diào)后輸出調(diào)制波形，并將該輸出調(diào)制波形鎖住，在其輸出端產(chǎn)生電平變化，形成輸出信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯或之后送入MCU;
[0009]4)MCU捕捉到輸出信號(hào)高電平到低電平的變化，記錄車輛通過。
[0010]所述步驟I)具體包括:
[0011]調(diào)制電路產(chǎn)生300Hz的輸出調(diào)制波形，輸入到載波發(fā)生電路中對(duì)38KHz的載波波形進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的調(diào)制波形經(jīng)過整形電路送入到達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路中進(jìn)行功率放大，最后驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的LED發(fā)射紅外線。
[0012]所述驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上安裝有4組紅外LED單元，每組紅外LED單元中設(shè)置有4個(gè)紅外LED。
[0013]當(dāng)車輛在紅外LED前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來，形成四路反射信號(hào)，通過一體化接收裝置接收四路反射信號(hào)。
[0014]所述紅外LED外安裝有15度聚焦透鏡。
[0015]一種基于紅外的單側(cè)車輛分離裝置，包括:控制單元、接收裝置和發(fā)射裝置；接收裝置和發(fā)射裝置位于同一塊單元板上，在道路上單側(cè)安裝；
[0016]控制單元用于對(duì)調(diào)制波形進(jìn)行處理，使得處理后的波形驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的紅外LED發(fā)射紅外線；以及將接收到的反射信號(hào)通過解調(diào)后輸出調(diào)制波形，并將該調(diào)制波形鎖住，在其輸出端產(chǎn)生電平變化，形成輸出信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯或之后，捕捉輸出信號(hào)高電平到低電平的變化，記錄車輛通過；
[0017]發(fā)射裝置用于發(fā)射紅外線；
[0018]接收裝置用于接收車輛在紅外LED前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來后，所形成的反射信號(hào)。
[0019]所述控制單元包括調(diào)制電路、載波發(fā)生電路、整形電路、達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路以及MCU ;
[0020]所述調(diào)制電路產(chǎn)生300Hz的輸出調(diào)制波形，輸入到載波發(fā)生電路中對(duì)38KHz的載波波形進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的調(diào)制波形經(jīng)過整形電路送入到達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路中進(jìn)行功率放大，最后驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的LED發(fā)射紅外線；
[0021]當(dāng)車輛在紅外LED前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來后，反射信號(hào)通過調(diào)制電路解調(diào)后輸出為300Hz的波形，該300Hz的波形輸入到調(diào)制電路中，調(diào)制電路將該300Hz的波形鎖住，并在其輸出端產(chǎn)生電平變化，形成輸出信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯或之后送入MCU，MCU根據(jù)輸出信號(hào)電平變化，判斷車輛狀態(tài)。
[0022]所述驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上安裝有4組紅外LED單元，每組紅外LED單元中設(shè)置有4個(gè)紅外LED。
[0023]每4個(gè)紅外LED共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)組，由一路大功率達(dá)林頓電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0024]所述紅外LED外安裝有15度聚焦透鏡。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的有益效果為:
[0026]本發(fā)明提供了一種基于紅外的單側(cè)車輛分離方法及其分離裝置，通過控制單元對(duì)調(diào)制波形進(jìn)行處理后，驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的紅外LED發(fā)射紅外線；當(dāng)車輛在紅外LED前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來，形成反射信號(hào)，通過一體化接收裝置接收反射信號(hào)；并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理后，形成輸出信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯或之后送入MCU中進(jìn)行車輛狀態(tài)判斷，實(shí)現(xiàn)了紅外車輛分離器的單側(cè)安裝，大大節(jié)省了安裝空間和成本。其適合多車道的EWTC車道，能夠提高車輛的水平通行速度，并改善EWTC車道的效率。
[0027]進(jìn)一步的，本發(fā)明采用多組LED形成一道光幕，當(dāng)車輛經(jīng)過時(shí)，對(duì)光線造成遮擋并反射，并被接收裝置接收和解調(diào)，解調(diào)的信號(hào)被調(diào)制電路鎖住，在其輸出端產(chǎn)生電平變化，MCU通過采集此電平變化做出判斷，提高了車輛分離的靈敏度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的基于紅外的單側(cè)車輛分離方法流程圖；
[0029]圖2是本發(fā)明的基于紅外的單側(cè)車輛分離裝置圖；
[0030]圖3是現(xiàn)有的基于紅外的雙側(cè)車輛分離裝置圖。
[0031]圖中，I為控制單元，2為發(fā)射接收裝置，11為載波發(fā)生電路，12為調(diào)制電路，13為整形電路，14為達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路，15為MCU，21為紅外LED，22為接收裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于紅外的單側(cè)車輛分離方法，包括以下步驟:
[0034]I)對(duì)調(diào)制波形進(jìn)行處理，使得處理后的波形驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的紅外LED21發(fā)射紅外線；為了增加發(fā)射強(qiáng)度，紅外LED21外安裝有15度聚焦透鏡。
[0035]具體包括:調(diào)制電路12產(chǎn)生300Hz的輸出調(diào)制波形，輸入到載波發(fā)生電路11中對(duì)38KHz的載波波形進(jìn)行調(diào)制，輸出調(diào)制波形經(jīng)過整形電路13送入到達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路14中進(jìn)行功率放大，最后驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的LED21發(fā)射紅外線。
[0036]2)當(dāng)車輛在紅外LED21前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來，形成反射信號(hào)，通過一體化接收裝置22接收反射信號(hào)；
[0037]需要說明的是，本發(fā)明中采用4組紅外LED單元，每組紅外LED單元中設(shè)置有4個(gè)紅外LED21，所述紅外LED21外安裝有15度聚焦透鏡。下面將以四組紅外LED單元為例進(jìn)行說明。
[0038]所述步驟2)中，當(dāng)車輛在紅外LED21前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來，形成四路反射信號(hào)，通過一體化接收裝置22接收四路反射信號(hào)。
[0039]3)將接收到的反射信號(hào)通過解調(diào)后輸出調(diào)制波形，并將該輸出調(diào)制波形鎖住，在其輸出端產(chǎn)生電平變化，形成輸出信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯或之后送入MCU15;
[0040]4)MCU15捕捉到輸出信號(hào)高電平到低電平的變化，證明有車輛遮擋紅外線，則記錄車輛通過。
[0041]本發(fā)明還提供了一種基于紅外的單側(cè)車輛分離裝置，包括:控制單元1、接收裝置22和發(fā)射裝置；接收裝置22和發(fā)射裝置位于同一塊單元板上，形成發(fā)射接收裝置2，在道路上單側(cè)安裝；
[0042]控制單元I用于對(duì)調(diào)制波形進(jìn)行處理，使得處理后的波形驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的紅外LED21發(fā)射紅外線；以及將接收到的反射信號(hào)通過解調(diào)后輸出調(diào)制波形，并將該調(diào)制波形鎖住，在其輸出端產(chǎn)生電平變化，形成輸出信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯或之后，判斷車輛狀態(tài)；
[0043]發(fā)射接收裝置2中發(fā)射裝置用于發(fā)射紅外線，具體為紅外LED21 ;
[0044]發(fā)射接收裝置2中接收裝置22用于接收車輛在紅外LED21前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來后，所形成的反射信號(hào)。
[0045]其中，所述控制單元I包括調(diào)制電路12、載波發(fā)生電路11、整形電路13、達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路14以及MCU15 ；
[0046]所述調(diào)制電路12產(chǎn)生300Hz的輸出調(diào)制波形，輸入到載波發(fā)生電路11中對(duì)38KHz的載波波形進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的調(diào)制波形經(jīng)過整形電路13送入到達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路14中進(jìn)行功率放大，使得驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的紅外LED21發(fā)射紅外線；
[0047]當(dāng)車輛在紅外LED21前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來后，反射信號(hào)通過調(diào)制電路12解調(diào)后輸出為300Hz的波形，該300Hz的波形輸入到調(diào)制電路12中，調(diào)制電路12將該300Hz的波形鎖住，并在其輸出端產(chǎn)生電平變化，形成輸出信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯或之后送入MCU15，MCU15根據(jù)輸出信號(hào)電平變化，判斷車輛狀態(tài)。
[0048]本發(fā)明中，調(diào)制電路12采用LM567芯片，載波發(fā)生電路11為NE555芯片，整形電路13為9013芯片，達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路14為ULN2003芯片。
[0049]下面以四個(gè)紅外LED21為例進(jìn)行說明，
[0050]如圖2所示，控制單元上的載波發(fā)生電路11產(chǎn)生38KHz的載波，與此同時(shí)，調(diào)制電路12產(chǎn)生300Hz的調(diào)制波形，輸入到載波發(fā)生電路11中對(duì)38KHz的波形進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制波形經(jīng)過整形電路13送入到達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路14中進(jìn)行功率放大，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的LED21燈發(fā)射紅外線，為了增加發(fā)射強(qiáng)度，這里將4個(gè)LED21共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)組，每個(gè)單元板上有四個(gè)驅(qū)動(dòng)組。當(dāng)車輛在該裝置前通過時(shí)，遮擋紅外線，反射回來的紅外線被接收裝置的一體化接收裝置22接收，與發(fā)射裝置相對(duì)應(yīng)，每個(gè)單元板上共有四個(gè)一體化接收裝置。經(jīng)其解調(diào)之后輸出為300Hz的波形(此處對(duì)應(yīng)的調(diào)制波形)。該波形最終輸入到調(diào)制電路12中，調(diào)制電路將該300Hz的波形鎖住因?yàn)榕c其產(chǎn)生的波形同相，此處采集回來的四路信號(hào)分別被四個(gè)調(diào)制電路接收，并在其輸出端產(chǎn)生電平變化，四路輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯或之后送入主控單元的MCUl5，并對(duì)此做出相應(yīng)的判斷。
[0051]本發(fā)明中在發(fā)射裝置中，每個(gè)紅外LED的發(fā)射燈外安裝有15°的聚焦透鏡，使得光幕近似直線發(fā)射，減少了光線不必要的損失。每個(gè)紅外LED并排安裝，使得光線密度更大，四個(gè)紅外LED為一驅(qū)動(dòng)組，由一大功率達(dá)林頓電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使得驅(qū)動(dòng)電流更合理，延長紅外LED使用壽命?？刂茊卧捎昧随i相環(huán)的原理，對(duì)接收裝置輸出的波形能進(jìn)行準(zhǔn)確的鎖相，并由主控芯片采取相應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)車輛分離。經(jīng)過100次試驗(yàn)測(cè)試，本發(fā)明對(duì)于2m范圍內(nèi)長度4cm及其以上的物體能夠進(jìn)行有效的檢測(cè)，且反應(yīng)靈敏。另外，該發(fā)明較目前的基于紅外的雙側(cè)車輛分離器，大大節(jié)省了安裝空間，可適應(yīng)多車道的EWTC系統(tǒng)，提高了車輛的水平通行速度，從而使得EWTC的效率得到改善。
【權(quán)利要求】
1.一種基于紅外的單側(cè)車輛分離方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)對(duì)調(diào)制波形進(jìn)行處理，使得處理后的波形驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的紅外LED(21)發(fā)射紅外線； 2)當(dāng)車輛在紅外LED(21)前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來，形成反射信號(hào)，通過一體化接收裝置(22)接收反射信號(hào)； 3)將接收到的反射信號(hào)通過解調(diào)后輸出調(diào)制波形，并將該輸出調(diào)制波形鎖住，在其輸出端產(chǎn)生電平變化，形成輸出信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯或之后送入MCU(15); 4)MCU(15)捕捉到輸出信號(hào)高電平到低電平的變化，記錄車輛通過。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外的單側(cè)車輛分離方法，其特征在于，所述步驟1)具體包括: 調(diào)制電路(12)產(chǎn)生300Hz的輸出調(diào)制波形，輸入到載波發(fā)生電路(11)中對(duì)38KHz的載波波形進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的調(diào)制波形經(jīng)過整形電路(13)送入到達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路(14)中進(jìn)行功率放大，最后驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的LED(21)發(fā)射紅外線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外的單側(cè)車輛分離方法，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上安裝有4組紅外LED單元，每組紅外LED單元中設(shè)置有4個(gè)紅外LED (21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于紅外的單側(cè)車輛分離方法，其特征在于，所述步驟2)中，當(dāng)車輛在紅外LED(21)前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來，形成四路反射信號(hào)，通過一體化接收裝置(22)接收四路反射信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種基于紅外的單側(cè)車輛分離方法，其特征在于，所述紅外LED(21)外安裝有15度聚焦透鏡。
6.一種基于紅外的單側(cè)車輛分離裝置，其特征在于，包括:控制單元(I)、接收裝置和發(fā)射裝置(2);接收裝置和發(fā)射裝置位于同一塊單元板上，在道路上單側(cè)安裝； 控制單元(I)用于對(duì)調(diào)制波形進(jìn)行處理，使得處理后的波形驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的紅外LED(21)發(fā)射紅外線；以及將接收到的反射信號(hào)通過解調(diào)后輸出調(diào)制波形，并將該調(diào)制波形鎖住，在其輸出端產(chǎn)生電平變化，形成輸出信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯或之后，捕捉輸出信號(hào)高電平到低電平的變化，記錄車輛通過； 發(fā)射裝置用于發(fā)射紅外線； 接收裝置用于接收車輛在紅外LED(21)前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來后，所形成的反射信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于紅外的單側(cè)車輛分離裝置，其特征在于，所述控制單元⑴包括調(diào)制電路(12)、載波發(fā)生電路(11)、整形電路(13)、達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路(14)以及 MCU (15)； 所述調(diào)制電路(12)產(chǎn)生300Hz的輸出調(diào)制波形，輸入到載波發(fā)生電路(11)中對(duì)38KHz的載波波形進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的調(diào)制波形經(jīng)過整形電路(13)送入到達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路(14)中進(jìn)行功率放大，最后驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上的紅外LED(21)發(fā)射紅外線； 當(dāng)車輛在紅外LED(21)前通過時(shí)遮擋紅外線，并將紅外線反射回來后，反射信號(hào)通過調(diào)制電路(12)解調(diào)后輸出為300Hz的波形，該300Hz的波形輸入到調(diào)制電路(12)中，調(diào)制電路(12)將該300Hz的波形鎖住，并在其輸出端產(chǎn)生電平變化，形成輸出信號(hào)，輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯或之后送入MCU (15)，MCU (15)根據(jù)輸出信號(hào)電平變化，判斷車輛狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于紅外的單側(cè)車輛分離裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)發(fā)射裝置上安裝有4組紅外LED單元，每組紅外LED單元中設(shè)置有4個(gè)紅外LED (21)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于紅外的單側(cè)車輛分離裝置，其特征在于，每4個(gè)紅外LED(21)共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)組，由一路大功率達(dá)林頓電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于紅外的單側(cè)車輛分離裝置，其特征在于，所述紅外LED(21)外安裝有15度聚焦透鏡。
【文檔編號(hào)】G07B15/06GK104517322SQ201410816454
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】張紹陽, 張寶亮, 梅家爭, 王選倉 申請(qǐng)人:長安大學(xué)