專(zhuān)利名稱(chēng)：：超聲波固定式交通流量調(diào)查設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種超聲波固定式交通流量調(diào)查設(shè)備，它是利用超聲波檢測(cè)原理，通過(guò)計(jì)算機(jī)通用技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)公路(高速公路)、橋梁、隧道及特殊路段的車(chē)流量信息采集，真實(shí)有效的反映交通流量數(shù)據(jù)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
：超聲波在為人類(lèi)熟知前，早已經(jīng)在大自然界中存在了很長(zhǎng)的一般時(shí)間。動(dòng)物中如蝙蝠、鯨魚(yú)、海豚即是以聲納波作為行進(jìn)間的導(dǎo)向定位，目前，超聲波已廣用于工業(yè)、航海和醫(yī)療等用途。超聲波在交調(diào)行業(yè)的應(yīng)用始于日本。早期的模擬式超聲波交調(diào)儀器既笨重、操作麻煩，而且可識(shí)別的車(chē)型種類(lèi)較少；自從出現(xiàn)數(shù)字化超聲波系統(tǒng)后，超聲波在交調(diào)方面的應(yīng)用才算進(jìn)了一大步，不僅探測(cè)質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)增加了探測(cè)結(jié)果再處理的可能性，為超聲波成像出現(xiàn)而鋪路。近年來(lái)由于計(jì)算機(jī)工業(yè)的大幅進(jìn)展，帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)品的研究，硬盤(pán)容量的擴(kuò)大、內(nèi)存的擴(kuò)增、中央處理器的升級(jí)，使得數(shù)據(jù)的傳輸及運(yùn)算加速不少，于是數(shù)字化的超聲波成像式交調(diào)系統(tǒng)成了一個(gè)研究的方向。但現(xiàn)有產(chǎn)品的可靠性較差、產(chǎn)品的價(jià)格較高。交通流量采集的數(shù)據(jù)包括車(chē)型、流量和車(chē)速三個(gè)基本元素，其中，完成了車(chē)型識(shí)別就可以直接得到流量數(shù)據(jù)，所以，前臺(tái)的檢測(cè)設(shè)備實(shí)際上是完成兩個(gè)纟企測(cè)車(chē)型識(shí)別和車(chē)速4企測(cè)。超聲波檢測(cè)交通流量的基本原理檢測(cè)路面運(yùn)動(dòng)物體高度變化曲線。車(chē)型識(shí)別原理識(shí)別車(chē)輛縱向外輪廓線。車(chē)速識(shí)別原理車(chē)輛通過(guò)前后探頭的時(shí)間差識(shí)別車(chē)速。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有
背景技術(shù)：
檢測(cè)的可靠性較差等不足之處，而提供了一種超聲波固定式交通流量調(diào)查設(shè)備。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到的超聲波固定式交通流量調(diào)查設(shè)備，它包括位于每個(gè)受檢車(chē)道徑向安裝兩個(gè)超聲波探頭，超聲波探頭固定在公路上端的支架上，其特征在于所述超聲波探頭與超聲波檢測(cè)器連接，超聲波檢測(cè)器與數(shù)據(jù)傳輸終端連接，數(shù)據(jù)傳輸終端通過(guò)英特網(wǎng)傳送至數(shù)據(jù)中心，超聲波探頭連續(xù)不斷向道i各發(fā)射聲波，獲取通過(guò)的車(chē)輛信息，超聲波檢測(cè)器收集來(lái)自探頭的車(chē)輛信息，計(jì)算出車(chē)輛類(lèi)型、速度等客戶(hù)需要的交通信息，數(shù)據(jù)傳輸終端通過(guò)英特網(wǎng)將交通信息傳輸給數(shù)據(jù)中心。在上述技術(shù)方案中，所述超聲波探頭內(nèi)安裝有方波發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)電路、超聲波發(fā)送器、放大電路、比較電路、超聲波接收器，方波發(fā)生器生成指定的方波信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送器向路面下方發(fā)射超聲波；超聲波到達(dá)路面后向上反射，被超聲波接收器接收，超聲波接收器收到信號(hào)后能通過(guò)放大電路放大，后送至比較電路，疊加發(fā)送方波的起始信號(hào)，運(yùn)算出差值。在上述技術(shù)方案中，所述超聲波檢測(cè)器包括單片機(jī)、1/0口擴(kuò)展芯片和104主機(jī)部分，在收到比較電路后送的疊加差值信號(hào)后，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行取樣，將車(chē)輛側(cè)面投影數(shù)據(jù)化為一組高度數(shù)值，104主機(jī)部分對(duì)高度數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，計(jì)算出車(chē)輛類(lèi)型、速度、車(chē)頭時(shí)距等交通參數(shù)，并后送至數(shù)據(jù)傳輸終端。本發(fā)明超聲波固定式交通流量調(diào)查設(shè)備具有如下優(yōu)點(diǎn)超聲波檢測(cè)的特點(diǎn)是依賴(lài)車(chē)輛外形識(shí)別，探頭垂直向下安裝，依賴(lài)聲波檢測(cè)。①、探頭與車(chē)輛完全不接觸，使用壽命長(zhǎng)，完全不破壞路面，幾乎不需要維護(hù)保養(yǎng)。路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)不對(duì)設(shè)備造成影響。系統(tǒng)維護(hù)成本低廉。②、探頭垂直向下安裝，每個(gè)車(chē)道均有自己專(zhuān)門(mén)的傳感器，而其他非接觸式設(shè)備一般是側(cè)向安裝，一個(gè)傳感器檢測(cè)多條車(chē)道。在車(chē)輛密度較大的狀況下，使用超聲波檢測(cè)器檢測(cè)，車(chē)輛間不會(huì)發(fā)生相互遮擋，檢測(cè)精度高。③、超聲波檢測(cè)是通過(guò)連續(xù)檢測(cè)車(chē)輛高度來(lái)識(shí)別車(chē)輛，讀入識(shí)別模塊的是車(chē)輛的徑向外型線圖，與人工判別的依據(jù)類(lèi)似，得出的車(chē)型識(shí)別結(jié)果最接近人工識(shí)別結(jié)果。④、設(shè)備使用調(diào)制超聲波作為檢測(cè)介質(zhì)，常見(jiàn)的干擾因素如光照條件、雨雪、大霧、風(fēng)沙、城市噪音等均不會(huì)對(duì)識(shí)別造成影響，識(shí)別結(jié)果準(zhǔn)確可信。、該設(shè)備利用先進(jìn)的全自動(dòng)化檢測(cè)手段取代落后的人工統(tǒng)計(jì)車(chē)流量數(shù)據(jù)，改變了原有手工統(tǒng)計(jì)的繁瑣、緩慢、缺乏準(zhǔn)確依據(jù)的狀況，不斷提高工作效率及質(zhì)量。、該設(shè)備綜合運(yùn)用先進(jìn)的通訊信息、網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制、交通工程等技術(shù)，改善交通運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行情況，提高運(yùn)輸效率和安全性，減少交通事故，降低環(huán)境污染，從而建立一個(gè)智能化的、安全、便捷、舒適、環(huán)保的綜合交通運(yùn)輸體系。圖1為本發(fā)明超聲波成像識(shí)別車(chē)型座標(biāo)圖。圖2為本發(fā)明超聲波探頭在車(chē)道上的安裝示意圖。圖3為本發(fā)明中超聲波探頭與超聲波檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)方框圖。圖4為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施情況，但它們并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，僅作舉例而已。同時(shí)通過(guò)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解。參閱附圖可知超聲波固定式交通流量調(diào)查設(shè)備，它包括位于每個(gè)受檢車(chē)道徑向安裝兩個(gè)超聲波探頭，超聲波探頭固定在公路上端的支架上，其特征在于所述超聲波探頭與超聲波檢測(cè)器連接，超聲波檢測(cè)器與數(shù)據(jù)傳輸終端連接，數(shù)據(jù)傳輸終端通過(guò)英特網(wǎng)傳送至數(shù)據(jù)中心，超聲波探頭連續(xù)不斷向道路發(fā)射聲波，獲取通過(guò)的車(chē)輛信息，超聲波檢測(cè)器收集來(lái)自探頭的車(chē)輛信息，計(jì)算出車(chē)輛類(lèi)型、速度等客戶(hù)需要的交通信息，數(shù)據(jù)傳輸終端通過(guò)英特網(wǎng)將交通信息傳輸給數(shù)據(jù)中心(如圖1、圖2、圖4所示)。超聲波探頭內(nèi)安裝有方波發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)電路、超聲波發(fā)送器、放大電路、比較電路、超聲波接收器，方波發(fā)生器生成指定的方波信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送器向路面下方發(fā)射超聲波；超聲波到達(dá)路面后向上反射，被超聲波接收器接收，超聲波接收器收到信號(hào)后能通過(guò)放大電路放大，后送至比較電路，疊加發(fā)送方波的起始信號(hào)，運(yùn)算出差值(如圖3所示)。超聲波檢測(cè)器包括單片機(jī)、I/O口擴(kuò)展芯片和104主機(jī)部分，在收到比較電路后送的疊加差值信號(hào)后，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行取樣，將車(chē)輛側(cè)面投影數(shù)據(jù)化為一組高度數(shù)值，104主機(jī)部分對(duì)高度數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，計(jì)算出車(chē)輛類(lèi)型、速度、車(chē)頭時(shí)距等交通參數(shù)，并后送至數(shù)據(jù)傳輸終端(如圖3所示)。使用超聲波成像識(shí)別車(chē)輛的方法是獲取車(chē)輛側(cè)向圖像(如圖1所示)，這個(gè)完全省略了細(xì)節(jié)，純由高度H和徑向長(zhǎng)度L組成的圖像完全能被識(shí)別出車(chē)型"小客車(chē)"。普通超聲波成像(二維)的工作方式，主要可分為兩種第一種為機(jī)械式馬達(dá)探頭(Mechanicaldevice),由馬達(dá)帶動(dòng)內(nèi)建超聲波探頭，在既定范圍內(nèi)以等速掃描，獲取一系列的二維圖像。第二種為磁場(chǎng)定位影像獲取，利用電磁場(chǎng)為探頭所獲取的每一組數(shù)據(jù)做二維空間定位，再將數(shù)據(jù)及空間信息合并入數(shù)據(jù)處理器做運(yùn)算合成二維圖像。由于交調(diào)工作的特點(diǎn)，機(jī)械式馬達(dá)探頭顯然不可取，復(fù)雜而精密的運(yùn)動(dòng)部件很難達(dá)到室外全天候工作的可靠性要求，而磁場(chǎng)定位式探頭雖然可以滿(mǎn)足可靠性要求，并在部分進(jìn)口的超聲波交調(diào)設(shè)備上得到運(yùn)用，但系統(tǒng)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。本發(fā)明超聲波固定式交通流量調(diào)查設(shè)備采用了固定式探頭，探頭垂直安裝在路面上方，向路面發(fā)射脈沖超聲波，并接收反射回的超聲波，通過(guò)測(cè)定聲波發(fā)射和接收的時(shí)間差t,可以計(jì)算出路面相對(duì)高度h0。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>當(dāng)車(chē)輛通過(guò)該檢測(cè)器下方時(shí)，路面的相對(duì)高度變化為hl,這樣便可計(jì)算出該車(chē)的高度值H。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>通過(guò)連續(xù)發(fā)射超聲波，可以得到一組變化的車(chē)輛高度值H1、H2、H3……Hn。這樣得到的數(shù)據(jù)是一組采樣數(shù)據(jù)，理論上只要獲取每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的徑向長(zhǎng)度數(shù)據(jù)L,并將采樣間隔時(shí)間降低到無(wú)窮小，就可以得到受檢車(chē)輛精確的徑向二維圖像。為了獲取車(chē)輛的徑向長(zhǎng)度，超聲波交通流量觀測(cè)子系統(tǒng)在每個(gè)受檢車(chē)道徑向安裝兩個(gè)超聲波探頭(如圖2所示)，由于兩個(gè)探頭的徑向間隔距離是已知的，通過(guò)對(duì)兩個(gè)探頭收發(fā)時(shí)間的對(duì)比就可以準(zhǔn)確的判斷每一個(gè)h值對(duì)應(yīng)的車(chē)輛徑向長(zhǎng)度。這種方式獲取的車(chē)輛徑向長(zhǎng)度L非常準(zhǔn)確，并看通過(guò)計(jì)算方式得到準(zhǔn)確的車(chē)輛通過(guò)纟笨頭下方時(shí)的瞬間車(chē)速和平均車(chē)速，計(jì)算公式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>K為車(chē)輛出現(xiàn)的次序號(hào)路面車(chē)流的平均流速為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>N2，N,分別為計(jì)量時(shí)間的起始時(shí)間如前述，只要將采樣間隔時(shí)間降低到無(wú)窮小，就可以得到受檢車(chē)輛精確的徑向二維圖像。但太小的取樣間隔時(shí)間會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜度上升，本發(fā)明超聲波交通流量觀測(cè)子系統(tǒng)采用了先進(jìn)的聲場(chǎng)重建算法。一幅完整的2D影像由許多像素組成，而二維聲場(chǎng)的最小單位則是由voxel組成。當(dāng)一連串的2D數(shù)據(jù)自探頭獲取來(lái)時(shí)，在兩組數(shù)據(jù)的間隙就須由計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)填補(bǔ)，填補(bǔ)本身運(yùn)用的數(shù)學(xué)運(yùn)算采用的是平均法則(內(nèi)插法)；換言之，圖像中任何一點(diǎn)未知的voxel數(shù)值，將由鄰近兩點(diǎn)已知的像素由內(nèi)差法決定，填補(bǔ)完成的二維聲場(chǎng)就形成了一幅完整的二維圖像。本發(fā)明超聲波固定式交通流量調(diào)查設(shè)備性能指標(biāo):<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權(quán)利要求1、超聲波固定式交通流量調(diào)查設(shè)備，它包括位于每個(gè)受檢車(chē)道徑向安裝兩個(gè)超聲波探頭(1)，超聲波探頭(1)固定在公路上端的支架(2)上，其特征在于所述超聲波探頭(1)與超聲波檢測(cè)器連接，超聲波檢測(cè)器與數(shù)據(jù)傳輸終端連接，數(shù)據(jù)傳輸終端通過(guò)英特網(wǎng)傳送至數(shù)據(jù)中心，超聲波探頭(1)連續(xù)不斷向道路發(fā)射聲波，獲取通過(guò)的車(chē)輛信息，超聲波檢測(cè)器收集來(lái)自探頭的車(chē)輛信息，計(jì)算出車(chē)輛類(lèi)型、速度等客戶(hù)需要的交通信息，數(shù)據(jù)傳輸終端通過(guò)英特網(wǎng)將交通信息傳輸給數(shù)據(jù)中心。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波固定式交通流量調(diào)查設(shè)備，其特征在于所述超聲波探頭(1)內(nèi)安裝有方波發(fā)生器、驅(qū)動(dòng)電路、超聲波發(fā)送器、放大電路、比較電路、超聲波接收器，方波發(fā)生器生成指定的方波信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)送器向路面下方發(fā)射超聲波；超聲波到達(dá)路面后向上反射，被超聲波接收器接收，超聲波接收器收到信號(hào)后能通過(guò)放大電路放大，后送至比較電路，疊加發(fā)送方波的起始信號(hào)，運(yùn)算出差值。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波固定式交通流量調(diào)查設(shè)備，其特征在于超聲波檢測(cè)器包括單片機(jī)、I/O口擴(kuò)展芯片和104主機(jī)部分，在收到比較電路后送的疊加差值信號(hào)后，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行取樣，將車(chē)輛側(cè)面投影數(shù)據(jù)化為一組高度數(shù)值，104主機(jī)部分對(duì)高度數(shù)據(jù)進(jìn)行判別，計(jì)算出車(chē)輛類(lèi)型、速度、車(chē)頭時(shí)距等交通參數(shù)，并后送至數(shù)據(jù)傳輸終端。全文摘要超聲波固定式交通流量調(diào)查設(shè)備，它包括位于每個(gè)受檢車(chē)道徑向安裝兩個(gè)超聲波探頭(1)，超聲波探頭(1)固定在公路上端的支架(2)上超聲波探頭(1)與超聲波檢測(cè)器連接，超聲波檢測(cè)器與數(shù)據(jù)傳輸終端連接，數(shù)據(jù)傳輸終端通過(guò)英特網(wǎng)傳送至數(shù)據(jù)中心。它克服了現(xiàn)有交通流量檢測(cè)器的可靠性較差等不足。本發(fā)明具有使用壽命長(zhǎng)、檢測(cè)精度高等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)G08G1/04GK101383095SQ200810048979公開(kāi)日2009年3月11日申請(qǐng)日期2008年8月25日優(yōu)先權(quán)日2008年8月25日發(fā)明者陶平安申請(qǐng)人:武漢市路安電子科技有限公司