車輛檢測(cè)器技術(shù)的那些事

車輛檢測(cè)器

車輛檢測(cè)器技術(shù)是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，交通智能化管理需要通過車輛檢測(cè)方式采集客觀、有效的道路交通信息，獲得交通流量、車速、道路占有率、車間距、車輛類型等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而有目的地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、控制、分析、決策、調(diào)度和疏導(dǎo)等智能化手段。

目前，國內(nèi)外誕生的車輛檢測(cè)器產(chǎn)品的種類很多，技術(shù)原理和實(shí)現(xiàn)方式各不相同，如有線圈檢測(cè)、視頻檢測(cè)、微波檢測(cè)、激光檢測(cè)、聲波檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、磁力檢測(cè)、紅外線檢測(cè)等。我國幅員遼闊，道路里程長(zhǎng)，車多人多，交通狀況比較復(fù)雜，各地交通管理部門對(duì)于車輛檢測(cè)方式的要求具有多樣性，從性能指標(biāo)、產(chǎn)品成本、安裝方式、天氣路況、管理政策等方面都有諸多不同。

本文通過對(duì)國內(nèi)智能交通系統(tǒng)應(yīng)用情況的調(diào)研，結(jié)合筆者所在企業(yè)多年來在智能交通領(lǐng)域?qū)嵤╉?xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，列舉了幾種國內(nèi)智能交通系統(tǒng)中常用的車輛檢測(cè)方式的工作原理、環(huán)境適應(yīng)性以及優(yōu)缺點(diǎn)分析，并對(duì)普遍采用的線圈檢測(cè)和視頻檢測(cè)的應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)研究。

車輛檢測(cè)方式特點(diǎn)比較：

1、線圈檢測(cè)方式

通過一個(gè)電感器件即環(huán)形線圈與車輛檢測(cè)器構(gòu)成一個(gè)調(diào)諧電子系統(tǒng)，當(dāng)車輛通過或停在線圈上會(huì)改變線圈的電感量，激發(fā)電路產(chǎn)生一個(gè)輸出，從而檢測(cè)到通過或停在線圈上的車輛。

線圈檢測(cè)技術(shù)成熟、易于掌握、計(jì)數(shù)非常精確、性能穩(wěn)定。缺點(diǎn)是交通流數(shù)據(jù)單一、安裝過程對(duì)可靠性和壽命影響很大、修理或安裝需中斷交通、影響路面壽命、易被重型車輛、路面修理等損壞。另外高緯度開凍期和低緯度夏季路面以及路面質(zhì)量不好的地方對(duì)線圈的維護(hù)工作量比較大的。

2、視頻檢測(cè)方式

視頻檢測(cè)方式是一種基于視頻圖像分析和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)路面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物體進(jìn)行檢測(cè)分析的視頻處理技術(shù)。它能實(shí)時(shí)分析輸入的交通圖像，通過判斷圖像中劃定的一個(gè)或者多個(gè)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)物體，獲得所需的交通數(shù)據(jù)。

該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是無需破壞路面，安裝和維護(hù)比較方便，可為事故管理提供可視圖像、可提供大量交通管理信息、單臺(tái)攝像機(jī)和處理器可檢測(cè)多車道。它的缺點(diǎn)是精度不高，容易受環(huán)境、天氣、照度、干擾物等影響，對(duì)高速移動(dòng)車輛的檢測(cè)和捕獲有一定困難。因?yàn)�，拍攝高速移動(dòng)車輛需要有足夠快的快門(至少是1/3000S)、足夠數(shù)目的像素以及好的圖像檢測(cè)算法的支持，視頻檢測(cè)由于需要進(jìn)行計(jì)算往往無法捕獲到高速運(yùn)動(dòng)物體。

3、微波檢測(cè)方式

微波式交通檢測(cè)器通過發(fā)射低能量的連續(xù)頻率調(diào)制微波信號(hào)，處理回波信號(hào)，可以檢測(cè)出多達(dá)8個(gè)車道的車流量、道路占有率、平均車速、長(zhǎng)車流量等交通流參數(shù)。微波檢測(cè)由發(fā)射天線和發(fā)射接收器組成。發(fā)射器對(duì)檢測(cè)區(qū)域發(fā)射微波，當(dāng)車輛通過時(shí)，由于多普勒效應(yīng)反射波會(huì)以不同的頻率返回，通過檢測(cè)反射波的頻率來檢測(cè)車輛是否通過。

優(yōu)點(diǎn)是在惡劣氣候下性能出色,可以全天候工作、可檢測(cè)靜止的車輛、直接檢測(cè)速度、可以側(cè)向方式檢測(cè)多車道、安裝維護(hù)方便，缺點(diǎn)是側(cè)面安裝只能區(qū)分長(zhǎng)車短車，相鄰車道同時(shí)過車時(shí)可能漏記車輛數(shù)。

雷達(dá)就是依據(jù)“多卜勒效應(yīng)”的一種微波檢測(cè)方式。雷達(dá)先發(fā)出一個(gè)頻率為1000兆赫的脈沖微波，如果微波射在靜止不動(dòng)的車輛上，被反射回來，它的反射波頻率不會(huì)改變，仍然是1000兆赫。反之，如果車輛在行駛，而且速度很快，那么，根據(jù)多卜勒效應(yīng)，反射波頻率與發(fā)射波的頻率就不相同。通過對(duì)這種微波頻率微細(xì)變化的精確測(cè)定，求出頻率的差異，就可以換算出汽車的速度。

雷達(dá)測(cè)速有效范圍大約在每小時(shí)24公里到255公里之間，測(cè)速范圍比較大，精確度也相當(dāng)高。對(duì)于速度較快，車流量較少且方向統(tǒng)一的高速公路上面，采用微波雷達(dá)配合高速攝像機(jī)是一種不錯(cuò)的選擇。而對(duì)于多車道、車輛并行、人車混雜的復(fù)雜路段，單純只使用多普勒效應(yīng)的微波雷達(dá)對(duì)路口、路段違法車輛的進(jìn)行檢測(cè)，則具有較大困難，在檢測(cè)范圍內(nèi)如果出現(xiàn)多個(gè)車輛，往往無法區(qū)分目標(biāo)車輛。另外，測(cè)速雷達(dá)一般安裝在公路中間6米高的橫臂上面，如果比較高的大型車輛(如掛車、貨柜車等)經(jīng)過，由于車體比較高，造成車體頂部距離雷達(dá)太近，雷達(dá)發(fā)出的脈沖微波射在車體頂部被反射回來的距離大大縮短，往往造成了計(jì)算出來的速度值比較大，會(huì)產(chǎn)生比較大的誤差。

4、磁力檢測(cè)方式

在鐵磁材料中會(huì)發(fā)生磁阻的非均質(zhì)現(xiàn)象(AMR)，當(dāng)沿著一條長(zhǎng)而且薄的鐵磁合金帶的長(zhǎng)度方向施加一個(gè)電流，在垂直于電流的方向施加一個(gè)磁場(chǎng)。合金帶自身的阻值會(huì)發(fā)生變化。利用AMR磁阻效應(yīng)生產(chǎn)的AMR磁阻傳感器成功地將三維方向(x，y，z)的單個(gè)傳感器件集成在同一個(gè)芯片上，而且將傳感器與調(diào)節(jié)、補(bǔ)償電路集成一體化，可以很好地感測(cè)地磁范圍內(nèi)低于1高斯的磁場(chǎng)，可以根據(jù)一些鐵磁物體對(duì)地磁的擾動(dòng)，來檢測(cè)車輛的存在，也可以根據(jù)不同車輛對(duì)地磁產(chǎn)生的擾動(dòng)不同來識(shí)別車輛類型。

磁阻傳感器的優(yōu)點(diǎn)有：安裝、維修方便，不必封閉車道、破壞路面。缺點(diǎn)也非常明顯，對(duì)于縱向過于靠近的車輛的干擾排除能力較差，即當(dāng)車流速度較低，前后車輛之間的離較小時(shí)對(duì)測(cè)量精度影響較大。

5、超聲波檢測(cè)方式

超聲波檢測(cè)的原理與雷達(dá)測(cè)速類似，都是利用“多卜勒效應(yīng)”的反射原理，發(fā)射器從頂部發(fā)出超聲波，當(dāng)有車輛通過時(shí)，接收器接收到回波的時(shí)間是不一樣的，據(jù)此可以判斷是否有車通過。與雷達(dá)測(cè)速不同的只不過其傳感器探頭發(fā)出的是聲波而不是電磁波。此種檢測(cè)設(shè)備的缺點(diǎn)是必須頂置安裝，安裝條件受到一定的限制，并且傳感頭在路口這種灰塵極大的惡劣環(huán)境中使用，壽命非常短。因此這種檢測(cè)方法并不實(shí)用。

6、激光檢測(cè)方式

激光檢測(cè)為點(diǎn)測(cè)量行為，從理論上講是可行的并且檢測(cè)精度過程都相當(dāng)高，但與微波雷達(dá)一樣，同樣面臨路口多道路，多車輛和多行人的三多影響，點(diǎn)測(cè)量的效率無法滿足監(jiān)管要求，最重要的是：激光檢測(cè)中的激光束對(duì)人體(主要是人眼的傷害)是其在使用中極為嚴(yán)重的問題。在歐美等國家又用激光測(cè)速的交通測(cè)速儀器，其性能指標(biāo)不僅要達(dá)到國際Class1安全標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)在使用中必須用人工操控，以避免對(duì)人眼造成傷害。

7、紅外檢測(cè)方式

紅外檢測(cè)器是頂置式或路側(cè)式的交通流檢測(cè)器。該檢測(cè)器一般采用反射式檢測(cè)技術(shù)。反射式檢測(cè)器探頭由一個(gè)紅外發(fā)光管和一個(gè)紅外接收管組成，其工作原理是由調(diào)制脈沖發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)制脈沖，經(jīng)紅外探頭向道路上輻射，當(dāng)有車輛通過時(shí)，紅外線脈沖從車體反射回來被探頭的接收管接收，經(jīng)紅外解調(diào)器解調(diào)再通過選通、放大、整流和濾波后觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器輸出一個(gè)檢測(cè)信號(hào)。這種檢測(cè)器具有快速準(zhǔn)確、輪廓清晰的檢測(cè)能力。其缺點(diǎn)是工作現(xiàn)場(chǎng)的灰塵、冰霧會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。

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