CN102354454B

CN102354454B - 车速测量方法

Info

Publication number: CN102354454B
Application number: CN 201110291162
Authority: CN
Inventors: 杨多猛
Original assignee: 杨多猛
Current assignee: Rosim ITS Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: CN102354454A

Abstract

本发明涉及一种车速测量系统，其包括两台无线车辆探测器和一基站，其中该两台无线车辆探测器隔开一定距离安装，且每一台无线车辆探测器包括一控制器、一地磁传感器、一电源以及至少一RF通信模块，该基站安装在该两台无线车辆探测器的有效无线通信距离内，用以接收无线车辆探测器发送的数据并对该数据进行处理。该车速测量系统充分利用基站这一共同设备，且利用相对时间法，将两台无线车辆探测器测量到车辆经过的时间换算成相对于基站的时间，从而避免了两台无线车辆探测器测速时的时间校对，减少了测量误差，提高了车速测量的准确性。

Description

车速测量方法

技术领域

本发明涉及车辆速度的测量技术，特别涉及一种包括无线车检测器的车速测量系统及其测量方法。

背景技术

车辆探测器通常应用在智能信号灯控制系统、交通车流量检测系统、电子警察系统、城市出入口管理、城市交通诱导系统等多重智能交通系统中，用以检测车辆的存在和行驶速度等。

传统地感线圈车辆探测器因为是通过在道路路面上开挖线槽，在里面绕线圈来检测车辆，且数据再开挖线槽通过有线方式连接到路边的控制柜，检测线圈开槽面积通常有1.2*0.8米，而通信线槽长的可达几百米，因此具有施工复杂、人工昂贵、费时，安装一个车道平均需要2小时时间，还需要大型切割设备，其供电、操作都十分麻烦。并且地感线圈容易随路面变形及大型车辆碾压而遭到破坏，产品生命周期短，重新维修的时候必需重新开挖线槽，维修维护成本高。对于某些交通应用系统，比如城市智能交通诱导系统，需要在道路上每间隔百米就安装一个车辆探测器，如此庞大数量的车辆检测系统，如果采用地感线圈的方式，整条道路将遭到严重的破坏。另外，由于地感线圈采用的是漆包线，因此在多雨水的地区，也经常会出现线圈短路的情况，加之上面提到的因为极差路况导致线圈的破坏，往往造成某个路口、某段路段甚至部分区域的交通信号瘫痪。

随着科学技术的发展，出现了无线地磁车辆探测器，无线地磁车辆探测器是通过检测车辆对地球磁场的扰动，来测量车辆的存在，并将检测结果通过无线方式发送出去。由于采用无线方式发送检测结果，因此不用在路面开挖长距离的通信线槽，减少施工成本，节约时间，同时也提高了系统可靠性。另外，得益于地磁检测技术，无线地磁车辆探测器不受天气影响，可全天候、高准确率检测包括电动车、小轿车、面包车、卡车、集装箱大货车等多重车型车辆。无线地磁车辆探测器可适合高速公路、城市道路、高架桥、桥梁、国道、城乡结合处等各种交通路况使用，路面起伏、变形、断裂、大型车辆碾压等均不会对产品造成损坏。因此无线车辆探测器会有越来越强大的发展趋势。

然而，无线车辆探测器也还有一些发展瓶颈，例如，在测量车辆速度方面，现有技术通常采用两个车辆探测器测量，利用两个车辆探测器之间的距离除以车辆经过该距离所用的时间来计算车辆的速度，该方法存在两个方面的问题，首先，有时候为了测速度需要特别多安装一个检测器，成本高，其次，由于存在数据传输的时间误差，以及两台车辆探测器时间的同步很难精确校准，因此难以精确计算出车辆经过两个车辆探测器之间的时间，因此测量结果不精确；另外，车辆探测器是一个需要坚固耐压、又需要密封防水、还需要外部能够进行人机操作的仪器，在设计细节上需要考虑的因素很多，例如开关的设计，要想从壳体外面方便容易地进行开关操作，就需要将开关伸出来，但开孔伸出来会导致漏水，要做到防水就要做相对精巧的机构来实现外部操作开关，而精巧的机构往往经不起车辆压来压去，因此诸多设计细节也是无线车辆探测器的技术发展中应当注意和攻克的。

发明内容

针对现有技术中无线车辆探测器在测量车速方面遇到的误差大、结果不精确的问题，本发明提供一种车速测量系统，利用相对时间法精确测量车速。

本发明还提供该车速测量系统测量车速的方法。

该车速测量系统包括两台无线车辆探测器和一基站，其中该两台无线车辆探测器隔开一定距离安装，且每一台无线车辆探测器包括一控制器、一地磁传感器、一电源以及至少一RF通信模块，该基站安装在该两台无线车辆探测器的有效无线通信距离内，用以接收无线车辆探测器发送的数据并对该数据进行处理。

该车速测量系统测量车速的方法包括：步骤一，安装两台无线车辆探测器，使其彼此隔开一定距离X，且在该两台无线车辆探测器的有效无线通信距离内安装一基站；步骤二，两台无线车辆探测器分别将其检测到车辆的时刻td1和td2发送至基站，并在发送数据包里面打上时间戳，以告知基站该时间数据td1和td2被发送的时刻分别为ts1和ts2；步骤三，基站收到数据包后，将收到数据包的时刻分别定义为T1和T2，并推算出两台无线车辆探测器分别检测到车辆的相对基站的时刻Td1＝T1-(ts1-td1)-x1和Td2＝T2-(ts2-td2)-x2，其中x1、x2是数据包从无线车辆探测器经过无线方式传输到基站的时间，因无线电传播速度相比车速要快很多，并且基站距离检测器的距离很近，通常几十米，因此该x1、x2值很小，因此在计算中无线电传输时间x1、x2可忽略不计，；以及步骤四，基站计算车辆经过两台无线车辆探测器的时间差T＝Td2-Td1，且根据v＝X/T计算出车辆的速度。

由于该车速测量系统充分利用基站这一共同设备，且利用相对时间法，将两台无线车辆探测器测量到车辆经过的时间换算成相对于基站的时间，从而避免了两台无线车辆探测器测速时的时间校对，减少了测量误差，提高了车速测量的准确性。

附图说明

图1是本发明所提供的车速测量系统中无线车辆探测器的结构模块图；以及

图2是本发明所提供的车速测量方法流程图。

具体实施例

下面结合附图对本发明所提供的无线车辆探测器作进一步说明，需要指出的是，下面仅以一种最优化的技术方案对本发明的技术方案以及设计原理进行详细阐述。

本实施例提供的车速测量系统采用的无线车辆探测器是一种地磁式车辆探测器，通过检测车辆对地球磁场的扰动，来测量车辆的存在。参阅图1，该无线车辆探测器的结构模块图，该无线车辆探测器100包括控制器10、开关控制电路20、地磁传感器30、加速度传感器40、电源50、第一RF通信模块61、第二RF通信模块62以及USB/指示灯模块70。其中，开/关电路20用于可选的手动开/关机方法。地磁传感器30的两只探头分开布局，用于感知车辆存在及测量车速信息，当然该地磁传感器30并不限于两只探头分开这一特征，三个探头都分开布局在Z轴上也可，或者如现有技术中普通的地磁传感器，其三个探头按照三维方向正交设置也可。加速度传感器40用于开关控制以及对车辆存在的辅助测量，当然，该加速度传感器40也并非必要的，或者还可以采用红外传感器替代。RF通信模块61和62是用于车辆探测器与基站之间的数据通信，一方面用于传输检测的结果信息，一方面用于设备固件的无线升级，即设备可以通过无线方式更新其内部的程序。本实施例中，RF通信模块具有两种可选的方案，即第一RF通信模块61和第二RF通信模块62，分别为433MHz和2.4GHz两种频点，独立封装于该无线车辆探测器内，以适合不同的地区使用，也就是说，不同地区或国家可以根据本地通用的无线频率，选择性地连接其中之一RF通信模块，即可应用该无线车辆探测器。电源50用于对整个设备供电，并可持续工作5年以上。USB/指示灯模块70用于有线方式下载/更新产品固件，主要用于产品生产及故障检修时用。另外，该无线车辆探测器封装于一个直径和高度大概在十厘米左右的柱形外壳内，便于安装。

车速测量系统包括两个无线车辆探测器和一个基站，其中该两台无线车辆探测器隔开一定距离安装，且每一台无线车辆探测器包括一控制器、一地磁传感器、一电源以及至少一RF通信模块，该基站安装在该两台无线车辆探测器的有效无线通信距离内，用以接收无线车辆探测器发送的数据并对该数据进行处理。该车速测量系统的安装包括无线车辆探测器的安装和基站的安装，在车道上前后安装两个无线车辆探测器，间距3米，安装于车道正中央；基站安装在检测路段附近150米范围内，保证可靠的无线通信，基站和用户监控中心可通过GPRS/以太网/无线专网通信；八木天线架设与路边5米左右高度，天线方向朝向无线车辆探测器安装路面。具体的，无线车辆探测器的安装包括：标准10.08cm口径水钻路面钻10cm深孔；向孔内按照2∶1比例倒入水泥和黄沙，占孔容量一半即可；将钻孔时产生的泥水回填至孔内，同时搅拌水泥黄沙，达到适当的粘稠度即可；将无线车辆探测器放入孔内，用脚踩入，让车辆探测器顶盖和道路一平，或亦可低于路面不超过10mm，但不可高于路面；用泥沙铲将检测器四周挤出来的填缝剂刮平，并将路面清理干净；安装完成，即可通行，整个过程平均5分钟。基站的安装包括：在车辆探测器安装道路附近150米范围内，将八木天线架设5米以上高度，并将八木天线指向检测器安装区域；八木天线可架设于路边的信号灯立杆、抓拍摄像机立杆，或单独架设5.5米高度天线立杆，需注意天线立杆上需要带避雷针；将基站设备安装在系统机柜内，连接DC12V电源线、天线和应用系统所需的控制信号线。

如图2所示，该车速测量系统测量车速的方法包括：步骤1，安装无线车辆探测器与基站，即，安装两台无线车辆探测器，使其彼此隔开一定距离X，且在该两台无线车辆探测器的有效无线通信距离内安装一基站；步骤2，两台无线车辆探测器分别将其检测到车辆的时刻td1和td2发送至基站，并在发送数据包里面打上时间戳，以告知基站该时间数据td1和td2被发送的时刻分别为ts1和ts2；步骤3，基站收到数据包后，将收到数据包的时刻分别定义为T1和T2，并推算出两台无线车辆探测器分别检测到车辆的相对基站的时刻Td1＝T1-(ts1-td1)-x1和Td2＝T2-(ts2-td2)-x2，其中x1、x2是数据包从无线车辆探测器经过无线方式传输到基站的时间，因无线电传播速度相比车速要快很多，并且基站距离检测器的距离很近，通常几十米，因此该x1、x2值很小，因此在计算中无线电传输时间x1、x2可忽略不计，；以及步骤4，基站计算车辆经过两台无线车辆探测器的时间差T＝Td2-Td1，且根据v＝X/T计算出车辆的速度。

本发明提供的车速检测方法，从测量原理上讲，仍然是利用两个无线车辆探测器之间的距离除以车辆经过两个无线车辆探测器所用的时间来计算车速，但是，在时间的计算上充分利用了基站这一设备，将无线车辆探测器检测到的时间转化为相对于基站的时间，从而避免了两台无线车辆探测器的时间同步校对，减少了时间误差，提高了测量结果的准确性。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种测量车速的方法，包括：

步骤一，安装两台无线车辆探测器，使其彼此隔开一定距离X，且在该两台无线车辆探测器的有效无线通信距离内安装一基站；

步骤二，两台无线车辆探测器分别将其检测到车辆的时刻td1和td2发送至基站，并在发送数据包里面打上时间戳，以告知基站该时间数据td1和td2被发送的时刻分别为ts1和ts2；

步骤三，基站收到数据包后，将收到数据包的时刻分别定义为T1和T2，并推算出两台无线车辆探测器分别检测到车辆的相对基站的时刻Td1＝T1-(ts1-td1)-x1和Td2＝T2-(ts2-td2)-x2，其中x1、x2是数据包从无线车辆探测器经过无线方式传输到基站的时间，因无线电传播速度相比车速要快很多，并且基站距离检测器的距离很近，通常几十米，因此在计算中无线电传输时间x1、x2忽略不计；以及

步骤四，基站计算车辆经过两台无线车辆探测器的时间差T＝Td2-Td1，且根据v＝X/T计算出车辆的速度。