CN101706653A - 一种车辆检测器 - Google Patents

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卿跃
王敏
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Abstract

本发明的车辆检测器由包括环形传感器,振荡器,可编程逻辑器件(CPLD),微处理器,通信接口组成;微处理器的信号输出端输出一组检测出的车辆触发信号数据,和经计算出的车辆行驶的速度数据,以及检测出车辆行驶时的逆行违章数据,车辆检测器,体积小,成本低、结集三项交通违章证据检测为一体,检测精度高、能有效检测车辆,输出正确的触发信号,使得摄像机只拍摄需要的车辆图像,提高工作效率,同时还能将检测车辆、对车辆行驶速度测速、对车辆违章逆行行驶时检测数据采集信号组成为一组数据同时输出,效率高,降低检测设备、施工、维修、以及管理成本;可广泛应用于智能交通领域。

Description

一种车辆检测器
技术领域
[0001] 本发明涉及智能交通技术领域,具体是指一种检测车辆行驶的装置。
背景技术
[0002] 随着机动车辆猛增而来的问题是城市交通状况令人担忧, 一些车辆违反交通规则 闯红灯超速行驶现象时有发生,作为交通警察部门需要车辆闯红灯图像证据来处罚违章车 辆或机动车驾驶员。
[0003] 目前,使用的车辆检测器多数是使用一个或二个环形传感器,如已公开的发明专 利:使用环形传感器的车辆检测器,申请号:00100608. 8,公开日2000年8月9日,公开号: CN1262435A所使用的就是一个环形传感器,检测结果在实验室环境下是理想的,但在实际 工程应用中容易产生许多不正确的检测结果,输出许多不正确的触发信号,导致车辆图像 捕获设备捕获大量不正确的图像,引发后端大量非正常数据处理,降低工作效率,增加检测 成本。另外现有的车辆检测器仅检测车辆通过道路或路口一种单一功能,如果需要对车辆 测速,和检测车辆违章逆行行驶时都需另外配置设备,也就增加设备、施工、维修、管理成 本。智能交通管理需要一种新的车辆检测器,克服上述缺点,能有效检测车辆,输出正确的 触发信号,使得车辆捕获设备机只捕获需要的车辆图像,提高工作效率,同时还能将检测违 章车辆、对车辆行驶速度测速、对车辆违章逆行行驶时检测数据采集集合为一体,在满足多 项功能的前提下,减少检测设备、施工、维修、以及管理成本。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种高度集成,多功能,有效检测车辆行驶速度、是否逆行, 并输出正确的车辆违章数据,使得车辆图像捕获设备只捕获需要的车辆图像的车辆检测 器。
[0005] 本发明的车辆检测器由包括环形传感器,振荡器,整形电路,可编程逻辑器件 (CPLD),微处理器,通信接口组成。
[0006] 环形传感器,作为车辆检测器的电感元件参加振荡,当车辆经过时,环形传感器的 电感量会发生变化,从而引起振荡器的频率发生变化;
[0007] 振荡器,产生振荡,输出正弦波的振荡信号,振荡信号频率随环形传感器的电感量 变化而变化;
[0008] 整形电路,接收振荡器的正弦波信号,整形成方波,但频率不变;
[0009] 微处理器,根据可编程逻辑器件(CPLD)送来的信号进行频率测量,判断是否有车
辆经过发送车辆触发信号,并计算出车辆经过的速度,以及检测出车辆行驶时逆行;
[0010] 通信接口 ,微处理器同时具有RS485接口和RS232接口 ,通过RS485接口接收数据
和RS232接口发送数据;
[0011] 检测器软件,由主模块、定时器模块、通信模块、频率检测模块、闪光灯驱动模块、 校验模块和看门狗模块组成;
4[0012] 车辆检测器还包括可编程逻辑器件(CPLD),接收整形电路输出的方波信号,通过 可变分频器分频和同步器同步后送给微处理器进行频率测量;
[0013] 车辆检测器的连接关系是环形传感器的信号输出端与振荡器的信号输入端相连 接,振荡器的信号输出端与整形电路的信号输入端相连接,整形电路的信号输出端与可编 程逻辑器件(CPLD)的信号输入端相连接,可编程逻辑器件(CPLD)的信号输出端与微处理 器的信号输入端相连接,微处理器的信号输出端输出一组数据。
[0014] 微处理器的信号输出端输出一组数据中包含了检测出的车辆触发环形传感器时 的信号数据,车辆触发环形传感器时的交通信号灯的实时状态数据,经微处理器计算出车 辆触发环形传感器时的车辆行驶的实时速度数据,以及检测出车辆行驶通过环形传感器时 的逆行状态数据。
[0015] 车辆检测器采用肆个环形传感器同时工作;肆个独立的振荡器,同时工作;采用 肆个整形电路,同时处理来自肆个振荡器的信号。
[0016] 在可编程逻辑器件(CPLD)内部具有肆套独立的可变分频比的分频器和同步器, 同时处理分别来自肆个整形电路的方波信号,同时送出肆路处理后的信号给微处理器进行 频率测量。
[0017] 车辆检测器中的微处理器同时处理,来自可编程的逻辑器件(CPLD)送出的肆路 信号,实时响应各个环形传感器的车辆触发信号和计算车辆通过的速度,从车辆触发环形 传感器到微处理器输出端输出数据的响应延时不大于3毫秒。
[0018] 车辆检测器通过RS485接口接收道路交通信号灯状态检测器的检测状态,并将信 号灯状态作一个状态信号条件,通过RS232接口发送车辆触发信号。
[0019] 车辆检测器在同一条车道上使用贰个环形传感器,即环形传感器1和环形传感器 2,正常行驶的车辆先经过环形传感器1,再经过环形传感器2,反之,车辆先经过环形传感 器2,再经过环形传感器l,微处理器就检测出车辆行驶时逆行。
[0020] 车辆检测器在同一条车道上使用贰个环形传感器,即环形传感器1和环形传感器 2,在车辆进入环形传感器1时开始计时,到车辆进入环形传感器2时,计时结束,得到车辆 通过从环形传感器1到环形传感器2的时间,根据环形传感器1与环形传感器2的间距,微 处理器计算出车辆行驶时的速度,计时误差不大于1毫秒。
[0021] 本发明的显著进步是车辆检测器,体积小,成本低、反应速度快、检测精度高,能有 效检测车辆,输出正确的触发信号,使得摄像机只拍摄需要的车辆图像,提高工作效率,同 时还能将检测车辆、对车辆行驶速度测速、对车辆逆行行驶时检测数据采集信号组成为一 组数据同时输出,效率高,降低检测设备、施工、维修、以及管理成本。
附图说明
[0022] 图1车辆检测器构成示意图
[0023] 图中1.环形传感器,2.环形传感器,3.环形传感器,4.环形传感器,5.振荡器,
6.振荡器,7.振荡器,8.振荡器,9.整形电路,IO.整形电路,ll.整形电路,12.整形电路,
13.可编程逻辑器件(CPLD),14.微处理器图2整形电路的输入输出波形示意图
[0024] 振荡器的输出信号为正弦波,为了方便后续数字电路的处理,需要通过整形电路
对其进行整形,将正弦波变换成方波。
5[0025] 图3可编程逻辑器件(CPLD)的示意框图
[0026] 可编程逻辑器件(CPLD)的电路中壹路的示意框图,可编程逻辑器件(CPLD)的作
用是同时肆个整形电路输出的方波信号通过分频的方式,将高频的方波信号适配成微处理
器可以处理的信号。在可编程逻辑器件(CPLD)内部是采用VDHL语言实现的肆路并行工作
的可变分频比的分频器。由于场地和施工人员的差别,震荡的频率会有很大差别,通过可变
分频比的分频器才能适应各种情况下的应用。
[0027] 图4采用时间戳方式来测量其频率的示意图
[0028] 图中,T代表待测信号的周期 t代表参考信号的周期 N代表在待测信号的 周期T内累计了多少个参考信号的周期t。
[0029] 图4说明:微处理器同时对来自在可编程逻辑器件(CPLD)的肆路低频方波信号进 行频率测量,采用时间戳方式来测量其频率。只要在待测信号的周期T内对参考信号进行 计数,得到计数值N,那么T = tXN。
[0030] 微处理器在初始化时会记录每个传感器对应的频率,这个频率称为传感器的标称 频率,微处理器实时对4路低频信号进行频率测量,并和标称频率进行对比,当发现有偏差 后,可以判断有车辆通过传感器,给出车辆检测信号。 [0031] 图5对应车辆进入传感器的过程示意图
[0032] 图中,t0对应车辆进入传感器的过程;tl对应车辆完全压在传感器上的过程;t2 对应车辆离开传感器的过程;f代表频率。
[0033] 图5说明:由于车辆通过传感器有一个进入、覆盖和离开的过程,车辆开始进入环 形传感器,电感量开始变小,振荡频率变高,远离标称频率,当车辆完全覆盖在环形传感器 上的时候,电感量基本保持不变,振荡频率趋于稳定,当车辆离开环形传感器,电感量又逐 渐变大,振荡频率变小,趋向标称频率,当车辆完全离开环形传感器后,电感量恢复到原来 的数值,振荡频率又恢复到标称频率。 [0034] 图6测量车辆的速度示意图
[0035] 图中V代表车辆速度,L代表车辆经过两个环形传感器的距离,T代表车辆经过两 个环形传感器的时间。
[0036] 图6说明:在测量车辆的速度时,需要采用两个环形传感器,两个环形传感器之间 的间距L是已知的,只要在车辆通过第一个环形传感器1的时候开始计时,到车辆通过第二 个环形传感器2时计时结束,得到车辆经过两个环形传感器的时间T,那么车辆速度V = L/ T。
[0037] 图7检测器软件流程图 [0038] 图8频率检测模块流程图 [0039] 图9通信模块流程图
具体实施方式 [0040] 实施例一
[0041 ] 在交通路口使用车辆检测器,在需要检测车辆的道路口切槽埋设环形传感器1 、环 形传感器2、环形传感器3、环形传感器4,将振荡器5、振荡器6、振荡器7、振荡器8、整形电 路9、整形电路10、整形电路11、整形电路12、可编程逻辑器件(CPLD) 13、微处理器14作为车辆检测器的主体安装在抓拍设备的机箱内。
[0042] 对应图1车辆检测器构成示意图,肆个环形传感器的信号输出端与四个振荡器的 信号输入端对应相连接,四个振荡器的信号输出端与肆个整形电路的信号输入端对应相连 接,肆个整形电路的信号输出端与可编程逻辑器件(CPLD)13的信号输入端对应相连接,可 编程逻辑器件(CPLD) 13的信号输出端与微处理器14的信号输入端相连接,微处理器14通 过RS232接口发送车辆触发信号数据。选用线圈尺寸是:1. 2米6圈;线圈线径:1. 5平方 毫米。
[0043] 对应图5车辆进入传感器的过程示意图,车辆通过肆个环形传感器,肆个环形传 感器的电感量会发生变化,并将电感量数据传输给肆个振荡器,从而引起肆个振荡器的频 率发生变化;肆个振荡器产生振荡,输出正弦波的振荡信号,振荡信号频率随环形传感器 的电感量变化而变化;对应图2整形电路的输入输出波形示意图,肆个振荡器将振荡信号 数据传输给肆个整形电路,肆个整形电路接收振荡器的正弦波信号,整形成方波,但频率不 变;肆个整形电路将方波数据传输给可编程逻辑器件(CPLD)13,车辆检测器中的检测器软 件,主模块、定时器模块、通信模块、频率检测模块、闪光灯驱动模块、校验模块和看门狗模 块开始工作,同时肆个整形电路输出的方波信号通过分频的方式,将高频的方波信号适配 成微处理器14可以处理的信号;对应图7检测器软件流程图、图8频率检测模块流程图、图 9通信模块流程图,可编程逻辑器件(CPLD) 13将微处理器可以处理的信号传输给微处理器 14,微处理器14根据可编程逻辑器件(CPLD) 13送来的信号进行频率测量,车辆经过发送车 辆触发信号数据,并将信号灯状态信息、车辆触发状态信息,通过RS232通信接口将数据发 送给车辆图像捕获设备,车辆图像捕获设备捕获车辆图像;或是通过RS232通信接口将数 据发送给需要数据的后端处理设备。
[0044] 对应图6测量车辆的速度示意图,环形传感器1和环形传感器2之间的间距L = 5米,车辆通过第一个环形传感器1的时候开始计时,到车辆通过第二个环形传感器2时计 时结束,得到车辆经过两个环形传感器的时间T = 0. 029秒,那么车辆速度V = 5米/0. 029 秒=172. 41米/秒,微处理器14通过RS232通信接口将车辆速度信息数据输出。 [0045] 对应图6测量车辆的速度示意图,车辆先经过环形传感器2,再经过环形传感器1, 微处理器14就检测出车辆行驶时逆行,微处理器14通过RS232通信接口将车辆逆行信息 数据输出。
[0046] 车辆违章超速逆行先经过环形传感器2,再经过环形传感器l,微处理器14通过 RS485接口接收道路交通信号灯状态检测器的检测状态,并将信号灯状态信息、车辆触发状 态信息、车辆速度信息、车辆逆行信息合成一帧数据,通过RS232通信接口将数据发送给车 辆图像捕获设备,车辆图像捕获设备捕获车辆图像;或是通过RS232通信接口将数据发送 给需要数据的后端处理设备。

Claims (10)

  1. 一种车辆检测器,车辆检测器包括:环形传感器,作为车辆检测器的电感元件参加振荡,当车辆经过时,环形传感器的电感量会发生变化,从而引起振荡器的频率发生变化;振荡器,产生振荡,输出正弦波的振荡信号,振荡信号频率随环形传感器的电感量变化而变化;整形电路,接收振荡器的正弦波信号,整形成方波,但频率不变;微处理器[14],根据可编程逻辑器件(CPLD)[13]送来的信号进行频率测量,判断是否有车辆经过发送车辆触发信号,并计算出车辆经过的速度,以及检测出车辆行驶时逆行;通信接口,微处理器同时具有RS485接口和RS232接口,通过RS485接口接收数据和RS232接口发送数据;检测器软件,由主模块、定时器模块、通信模块、频率检测模块、闪光灯驱动模块、校验模块和看门狗模块组成;其特征是车辆检测器还包括可编程逻辑器件(CPLD)[13],接收整形电路输出的方波信号,通过可变分频器分频和同步器同步后送给微处理器进行频率测量;车辆检测器的连接关系是环形传感器的信号输出端与振荡器的信号输入端相连接,振荡器的信号输出端与整形电路的信号输入端相连接,整形电路的信号输出端与可编程逻辑器件(CPLD)[13]的信号输入端相连接,可编程逻辑器件(CPLD)[13]的信号输出端与微处理器的信号输入端相连接,微处理器的信号输出端输出一组数据。
  2. 2. 根据权利要求1所述的一种车辆检测器,其特征是所述的微处理器[14]的信号输出端输出一组数据中包含了检测出的车辆触发环形传感器时的信号数据,车辆触发环形传感 器时的交通信号灯的实时状态数据,经微处理器[14]计算出车辆触发环形传感器时的车 辆行驶的实时速度数据,以及检测出车辆行驶通过环形传感器时的逆行状态数据。
  3. 3. 根据权利要求1所述的一种车辆检测器,其特征是所述的车辆检测器采用肆个环形 传感器,即环形传感器[1]、环形传感器[2]、环形传感器[3]、环形传感器[4]同时工作。
  4. 4. 根据权利要求1所述的一种车辆检测器,其特征是所述的车辆检测器采用肆个独立 的振荡器,即振荡器[5]、振荡器[6]、振荡器[7]、振荡器[8]同时工作。
  5. 5. 根据权利要求1所述的一种车辆检测器,其特征是所述的车辆检测器采用肆个整形 电路,即整形电路[9]、整形电路[10]、整形电路[11]、整形电路[12]同时处理来自肆个振 荡器的信号。
  6. 6. 根据权利要求1所述的一种车辆检测器,其特征是所述的车辆检测器中的可编程逻 辑器件(CPLD)[13]内部具有肆套独立的可变分频比的分频器和同步器,同时处理分别来 自肆个整形电路的方波信号,同时送出肆路处理后的信号给微处理器[14]进行频率测量。
  7. 7. 根据权利要求1所述的一种车辆检测器,其特征是所述的车辆检测器中的微处理器 [14]同时处理,来自可编程的逻辑器件(CPLD)送出的肆路信号,实时响应各个环形传感器 的车辆触发信号和计算车辆通过的速度,从车辆触发环形传感器到微处理器[14]输出端 输出数据的响应延时不大于3毫秒。
  8. 8. 根据权利要求1所述的一种车辆检测器,其特征是所述的车辆检测器通过RS485接 口接收道路交通信号灯状态检测器的检测状态,并将信号灯状态作一个状态信号条件,通 过RS232接口发送车辆触发信号。
  9. 9. 根据权利要求1所述的一种车辆检测器,其特征是所述的车辆检测器在同一条车道 上使用贰个环形传感器,即环形传感器[1]和环形传感器[2],正常行驶的车辆先经过环形 传感器[l],再经过环形传感器[2],反之,车辆先经过环形传感器[2],再经过环形传感器 [l],微处理器[14]就检测出车辆行驶时逆行。
  10. 10. 根据权利要求1所述的一种车辆检测器,其特征在同一条车道上使用贰个环形传 感器,即环形传感器[1]和环形传感器[2],在车辆进入环形传感器[1]时开始计时,到车辆 进入环形传感器[2]时,计时结束,得到车辆通过从环形传感器[1]到环形传感器[2]的时 间,根据环形传感器[1]与环形传感器[2]的间距,微处理器[14]计算出车辆行驶时的速 度,计时误差不大于l毫秒。
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