CN101311728B - 车速检测装置及车速检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车速检测装置，包括：两个线圈振荡电路，所述线圈震荡电路用于提供随线圈电感量变化而变化的频率；以及频率采样处理单元，和幅变因子确定单元以及车速确定单元。另外，本发明还公开一种相应的车速检测方法。本发明可以实现在短距离内，高精度测量车速的方法，线圈距离为5米时，速度测量精度可达98％，并且在两线圈距离在5米时，基本上杜绝了两线圈内有多辆车及同一辆车只经过一个线圈现象，大大减少了线圈测速的误判。

Description

车速检测装置及车速检测方法 

技术领域

本发明涉及车辆检测技术领域，更具体的说，本发明涉及一种车速检测装置及车速检测方法。 

背景技术

现有线圈车辆检测技术是通过检测车辆通过时，线圈的电感变化来进行判别，通常设定一个阈值，当线圈的电感变化超过设定的阈值，认为车辆进入线圈，当阈值减小直到低于阈值时，认为车辆离开线圈。 

对于电感的测量是通过测量其构成的谐振电路的频率f来进行的。无车时的震荡频率为f0，灵敏度s通常设定为(0.0001～0.01)，阈值df＝f0*s。车辆判别条件为：车辆进入线圈f-f0>＝df；车辆离开线圈f-f0<＝df；无车|f-f0|<df。 

测量车速时，采用两个线圈，相隔一定距离L，分别测量车辆进入第一个线圈的时刻t1，和第二个线圈的时刻t2，然后通过公式v＝L/(t2-t1)获得车速测量值。 

传统方式测量车速时，基于1个假设，即在第一个线圈检测到车辆时，车辆与线圈边缘的距离与第二个线圈检测到车辆时车辆与线圈边缘的距离相同。但实际中，由于无车时线圈的震荡频率不同以及漏感的影响，根据设定的阈值检测到车辆时，车辆分别与两个线圈边缘的距离是不同的，原理如图1所示，即在测速中，其线圈的距离是变动的，进而将影响测速精度，尤其在两个线圈距离比较近的时候，如图示，准确的车速v＝S1/(t2-t1)，而传统方法测量到的车速v＝S/(t2-t1)。测速绝对误差dv＝(s1-s)/(t2-t1)，相对误差＝|(s1-s)/s|。由此可见两线圈距离越近，相对误差越大。两线圈距离加大会出现线圈间多辆车或同一车辆只通过一个线圈等复杂现象，增大车速测量错误的概率。 

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种车速检测装置及车速检测方法，以提高现有线圈测速方式的准确率。 

为解决上述问题，本发明的一种车速检测装置，包括： 

两个线圈振荡电路，所述线圈震荡电路用于提供随线圈电感量变化而变化的频率； 

频率采样处理单元，用于在判别到车辆进入第一个线圈后，采样确定车辆经过第一个线圈的第一频率变化最大点及该第一频率变化最大点为中心前后的2N个频率采样值，以及在判别到车辆进入第二个线圈后，采样确定车辆经过第二个线圈的第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点为中心前后的2N个频率采样值，其中N为整数； 

幅变因子确定单元，用于根据所述对第一个线圈的2N+1个频率采样值的加权和与所述对第二个线圈的2N+1个频率采样值的加权和的比值确定第一个线圈相对第二个线圈的幅变因子； 

车速确定单元，用于记录第一个频率变化最大点的时刻为车辆进入第一个线圈的时刻，确定以第一频率变化最大点为中心频率点的M+1个元素的集合1，同时确定以第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点前后的多个频率采样值为中心频率点的M+1个频率采样值的多个集合2，其中M为整数且M＜N，将所述集合1乘以上述确定的幅变因子，确定所述多个集合2中与所述乘以幅变因子的集合1最接近的集合，并记录该最接近的集合的中心频率点的采样时刻为车辆进入第二个线圈的时刻，以所述车辆进入第一个线圈的时刻和车辆进入第二个线圈的时刻以及两个线圈间的距离确定车速。 

其中，所述频率采样处理单元、幅变因子确定单元以及车速确定单元可通过中央处理器实现。 

相应地，本发明的一种车速检测方法，该方法主要包括： 

判别到车辆进入第一个线圈后，采样确定车辆经过第一个线圈的第一频率变化最大点及该第一频率变化最大点为中心前后的2N个频率采样值，以及在判别到车辆进入第二个线圈后，采样确定车辆经过第二个线圈的第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点为中心前后的2N个频率采样值，其中N为整数； 

根据所述对第一个线圈的2N+1个频率采样值的加权和与所述对第二个线圈的2N+1个频率采样值的加权和的比值确定第一个线圈相对第二个线圈的幅变因子； 

记录第一个频率变化最大点的时刻为车辆进入第一个线圈的时刻，确定以第一频率变化最大点为中心的M+1个元素的集合1，同时确定以第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点前后的多个频率采样值为中心M+1个频率采样值的多个集合2，其中M为整数且M＜N，将所述集合1乘以上述确定的幅变因子，确定所述多个集合2中与所述乘以幅变因子的集合1最接近的集合，并记录该最接近的集合的中心频率点的采样时刻为车辆进入第二个线圈的时刻，以所述车辆进入第一个线圈的时刻和车辆进入第二个线圈的时刻以及两个线圈间的距离确定车速。 

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 

本发明基于车辆通过两个线圈的波形基本匹配，但频率幅度变化的原理，通过计算幅度变化因子，进而根据所述幅度变化因子确定车辆经过第二个线圈的比较准确的时刻，由所述比较准确的时刻确定的车速检测结果更准确。 

附图说明

图1是现有技术车速检测方法的原理示意图； 

图2a是是本发明具体实施例大巴车经过第一个线圈的波形示意图； 

图2b是本发明具体实施例大巴车经过第二个线圈的波形示意图； 

图2c是本发明具体实施例去掉无车频率后的波形对比示意图； 

图3是本发明车速检测方法的一个具体实施例流程图； 

图4是本发明车速检测装置的一个具体实施例组成示意图； 

图5是图4所示线圈振荡电路的一个具体实施例电路图； 

图6是图5所示线圈振荡电路的等效电路图。 

具体实施方式

通过测试发现，车辆经过线圈时，线圈产生的频率变化波形是相似的，但是频率变化的幅度及线圈无车时的震荡频率f0不同。例如，参考图2a-图2c，其中图2a为大巴车经过第一个线圈时的波形示意图，图2b为大巴车经过第二个线圈的波形示意图，图2c为去掉无车情况下的波形对比示意图，可见，大巴车经过第一个线圈及经过第二个线圈的波形大致相同，只是频率幅度变化不同而已，为此，参考图3，本发明可采用如下方法： 

步骤s101，首先判别到车辆进入第一个线圈后，采样确定车辆经过第一个线圈的第一频率变化最大点(本实施例中记为f1(N))及该第一频率变化最大点为中心前后的2N个频率采样值，本实施例中所述2N个频率采样值即{f1(N-n)，......，f1(N-1)，f1(N)，f1(N+1)，......，f1(N+n)}，以及在判别到车辆进入第二个线圈后，采样确定车辆经过第二个线圈的第二频率变化最大点(本实施例中记为f2(N))及该第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点为中心前后的2N个频率采样值，本实施例中所述2N个频率采样值即{f2(N-n)，......，f2(N-1)，f2(N)，f2(N+1)，......，f2(N+n)}，其中N，n均为整数；

步骤s102，根据所述对第一个线圈的2N+1个频率采样值的加权和与所述对第二个线圈的2N+1个频率采样值的加权和的比值确定第一个线圈相对第二个线圈的幅变因子，例如，一个具体的例子，所述幅变因子 

$k=\underset{i=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}f1(N+i)/\underset{i=-n}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}f2(N+i);$

步骤s103，记录第一个频率变化最大点的时刻为车辆进入第一个线圈的时刻t1，确定以第一频率变化最大点为中心的M+1个元素的集合1，同时确定以第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点前后的多个频率采样值为中心M+1个频率采样值的多个集合2，其中M为整数且M＜N(例如对于第二个线圈分别以N-1，N，N+1为中心频率点，前后依次取m个点，形成集合21，集合22，集合23)，将所述集合1乘以上述确定的幅变因子，确定所述多个集合2中与所述乘以幅变因子的集合1最接近的集合，并记录该最接近的集合的中心频率点的采样时刻为车辆进入第二个线圈的时刻t2(例如，一个具体的实施例，确定所述集合21，22，23中与所述乘以幅变因子K的集合1最接近的集合，假设集合22最接近，则以该集合22的中心频率点的采样时刻作为车辆经过第二个线圈的时刻t2)，这样，即可以所述车辆进入第一个线圈的时刻t1和车辆进入第二个线圈的时刻t2以及两个线圈间的距离L确定车速，即车速v＝L/(t2-t1)。 

下面说明本发明的另一方面。 

参考图3，该图是本发明车速检测装置的具体实施例示意图。 

本实施例中车速检测装置主要包括： 

两个线圈振荡电路11，所述线圈震荡电路用于提供随线圈电感量变化而变化的频率；具体实现时，参考图4，所述线圈震荡电路可由震荡电容、隔离变压器、馈线以及线圈组成的震荡电路，其等效电路参考图5，当线圈电感变化时，所述震荡电路的震荡频率就会随电感变化而变化； 

频率采样处理单元12，用于在判别到车辆进入第一个线圈后，采样确定车辆经过第一个线圈的第一频率变化最大点及该第一频率变化最大点为中心前后的2N个频率采样值，以及在判别到车辆进入第二个线圈后，采样确定车辆经过第二个线圈的第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点为中心前后的2N个频率采样值，其中N为整数； 

幅变因子确定单元13，用于根据所述对第一个线圈的2N+1个频率采样值的加权和与所述对第二个线圈的2N+1个频率采样值的加权和的比值确定第一个线圈相对第二个线圈的幅变因子； 

车速确定单元14，用于记录第一个频率变化最大点的时刻为车辆进入第一个线圈的时刻，确定以第一频率变化最大点为中心频率点的M+1个元素的集合1，同时确定以第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点前后的多个频率采样值为中心频率点的M+1个频率采样值的多个集合2，其中M为整数且M＜N，将所述集合1乘以上述确定的幅变因子，确定所述多个集合2中与所述乘以幅变因子的集合1最接近的集合，并记录该最接近的集合的中心频率点的采样时刻为车辆进入第二个线圈的时刻，以所述车辆进入第一个线圈的时刻和车辆进入第二个线圈的时刻以及两个线圈间的距离确定车速。 

需要说明的，本发明中所述频率采样处理单元12、幅变因子确定单元13以及车速确定单元14功能均可由中央处理器(CPU)实现，即当上述的频率采样数据确定后，CPU可计算确定幅变因子以及根据所述幅变因子确定车辆经过第二个线圈的比较准确的时刻，进而以所述比较准确的时刻确定车速，这里不再赘述。 

综上，本发明可以实现在短距离内，高精度测量车速的方法，线圈距离为5M时，速度测量精度可达98％，并且在两线圈距离在5米时，基本上杜绝了两线圈内有多辆车及同一辆车只经过一个线圈现象，大大减少了线圈测速的误判。 

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种车速检测装置，其特征在于，包括：

两个线圈振荡电路，所述线圈震荡电路用于提供随线圈电感量变化而变化的频率；

频率采样处理单元，用于在判别到车辆进入第一个线圈后，采样确定车辆经过第一个线圈的第一频率变化最大点及该第一频率变化最大点为中心前后的2N个频率采样值，以及在判别到车辆进入第二个线圈后，采样确定车辆经过第二个线圈的第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点为中心前后的2N个频率采样值，其中N为整数；

幅变因子确定单元，用于根据所述对第一个线圈的2N+1个频率采样值的加权和与所述对第二个线圈的2N+1个频率采样值的加权和的比值确定第一个线圈相对第二个线圈的幅变因子；

车速确定单元，用于记录第一个频率变化最大点的时刻为车辆进入第一个线圈的时刻，确定以第一频率变化最大点为中心频率点的M+1个元素的集合1，同时确定以第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点前后的多个频率采样值为中心频率点的M+1个频率采样值的多个集合2，其中M为整数且M＜N，将所述集合1乘以上述确定的幅变因子，确定所述多个集合2中与所述乘以幅变因子的集合1最接近的集合，并记录该最接近的集合的中心频率点的采样时刻为车辆进入第二个线圈的时刻，以所述车辆进入第一个线圈的时刻和车辆进入第二个线圈的时刻以及两个线圈间的距离确定车速。

2.根据权利要求1所述的车速检测装置，其特征在于，所述频率采样处理单元、幅变因子确定单元以及车速确定单元通过中央处理器实现。

3.一种车速检测方法，其特征在于，包括：

判别到车辆进入第一个线圈后，采样确定车辆经过第一个线圈的第一频率变化最大点及该第一频率变化最大点为中心前后的2N个频率采样值，以及在判别到车辆进入第二个线圈后，采样确定车辆经过第二个线圈的第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点为中心前后的2N个频率采样值，其中N为整数；

根据所述对第一个线圈的2N+1个频率采样值的加权和与所述对第二个线圈的2N+1个频率采样值的加权和的比值确定第一个线圈相对第二个线圈的幅变因子；

记录第一个频率变化最大点的时刻为车辆进入第一个线圈的时刻，确定以第一频率变化最大点为中心的M+1个元素的集合1，同时确定以第二频率变化最大点及该第二频率变化最大点前后的多个频率采样值为中心M+1个频率采样值的多个集合2，其中M为整数且M＜N，将所述集合1乘以上述确定的幅变因子，确定所述多个集合2中与所述乘以幅变因子的集合1最接近的集合，并记录该最接近的集合的中心频率点的采样时刻为车辆进入第二个线圈的时刻，以所述车辆进入第一个线圈的时刻和车辆进入第二个线圈的时刻以及两个线圈间的距离确定车速。

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