CN102508449A - 光电一体化车辆分离器及其分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光电一体化车辆分离器及分离方法，其光电一体化车辆分离器包括一个MCU控制器、多路漫反射式光电传感器及接口电路，MCU控制器分别与多路漫反射式光电传感器、接口电路连接；多路漫反射式光电传感器有序地安放在一条槽内，根据车的高度及车身自动调节光电传感器的在所述槽内的垂直高度位置，从而形成几束平行排列的光束垂直射向车辆；MCU控制器对车辆反射回来的光信号进行处理，进而区分出前车与后车，实现车辆分离。实现了更低成本，更精确地分离车辆的目的。

Description

光电一体化车辆分离器及其分离方法

技术领域

本发明属于智能交通电子领域，具体涉及用于把车辆分离出来，运用于车辆称重系统、车型识别系统、车流量计算等的车辆分离器及其分离方法。

背景技术

目前，用于分离车辆的设备主要有以下三种：

第一、对射式红外光栅分离器：

安装在车道两旁的一对红外线光栅，一端发射，一端接收，在它们之间形成一面光幕。当车辆通过光栅时，光栅红外线受挡，控制系统根据阻挡与不阻挡状态下所具有的不同信号判定为有车通过，当车辆通过光栅时，光栅红外线不受遮挡，系统将判定车辆已通过，从而实现车辆分离功能。红外光栅分离模式是目前计重厂商普遍采取的模式，产品稳定可靠，准确率高。但由于其必须在车道两边安装，这就使安装难度加大，成本也比较高。

第二、微波车辆分离模式：

利用侧挂在车道一旁的微波检测器也可实现对车辆的分离。微波检测器在扇形区域内发射连续的低功率调制微波，并在路面上留下一条长的投影。可以设定约2米一层，将投影分割成若干层。然后根据特定区域的所有车型假定一个固定的车长，通过感应投影区域内的车辆的进入与离开经历的时间来分离车辆。但微波车辆分离的测量方式在车型单一、车流稳定、车速分布均匀的道路上准确度较高，对于车道车流拥堵以及大型车较多、车型分布不均匀的路段，由于遮挡，测量精度会受到比较大的影响，车辆分离准确率不高。

第三、线圈车辆分离模式：

利用预埋在车道中间的地感线圈来感知车辆是否存在的分离模式。当车辆经过时，地感线圈产生频率变化的信号来判定车辆的存在与分离。但要求线圈要感应到车辆经过的磁通量变化，从而使相应的振荡电路频率发生变化才能确定有车经过，由于线圈宽度必须达到60厘米以上，磁通量变化才比较明显，然而在车道出现跟车较近的情况时，容易将前、后车判别为一部车，车辆分离的准确率受到很大影响。

发明内容

本发明的首要目的是针对现有技术的缺点与不足，设计出可在车道单边安装的光电一体化车辆分离器，从而实现了更低成本，更精确地分离车辆的目的。

本发明的另一目的是提供光电一体化车辆分离器的分离方法。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现：本光电一体化车辆分离器，包括一个MCU控制器、多路漫反射式光电传感器及接口电路，MCU控制器分别与多路漫反射式光电传感器、接口电路连接；多路漫反射式光电传感器有序地安放在一条槽内，根据车的高度及车身自动调节光电传感器的在所述槽内的垂直高度位置，从而形成几束平行排列的光束垂直射向车辆；MCU控制器对车辆反射回来的光信号进行处理，进而区分出前车与后车，实现车辆分离。

所述接口电路是RS232/RS485接口，或者是继电器。

所述MCU控制器对车辆反射回来的光信号进行处理为：MCU控制器的输入输出口判断每一路光信号的电平高低，通过数字逻辑“或”和“与”的关系判断，锁定反射回来的是哪一路、哪一高度的漫反射式光电传感器的光信号。

本发明采用以下技术方案实现上述另一目的：基于上述光电一体化车辆分离器的分离方法，包括以下步骤：

第1步、各路漫反射式光电传感器Ex(x＝1...n)单独上电，并检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；初步判断是否有物体在目标区域内；

第2步、给相邻的两路漫反射式光电传感器Ex，Ex+1(x＝1...n-1)上电，并检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；进一步判断目标区域物体的大小和位置；

第3步、如果确定有物体在目标区域内，则产生有车信号；

第4步、给余下的各路漫反射式光电传感器上电，并检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；

第5步、进一步判断目标区域物体的大小、位置；

第6步、重复第2-3步，直到目标检测不到物体时，产生无车信号。

只需安装在车道的一旁，漫反射式光电一体化传感器，若干组平行排列光束。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本发明可根据收费站的安装环境，只需要安装于车道的其中一旁(即车道单边)即可把车辆分离出来，它是结合车辆的车型自动识别系统、称重系统、车流量统计系统等开发出相关功能的交通智能系统；能以更低的成本，更精确地分离车辆；能更充分地利用车道资源，减少交通人力管理的支出，可提供科学化的数据，进一步提高我国的交通行业管理水平，具有很大的市场前景和市场效益。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的安装示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本发明利用光的反射物理特性为技术基点，设计成一个光发射、光接收于一体的漫反射式传感器。由于光射出去遇到的物体对象各式各样，有光滑平面的，有粗糙面的，有斜面，有曲面等不规则的几何面，所以通过对光的漫反射光线进行收集计算，就可以判断光束前面有或者没有物体的存在。由于光的漫反射，它的光线很弱，且不集中成束，所以要对反射回来的光信号进行聚焦放大转换成电信号。

本发明安装于车道旁(请见图2)。参见图1，它包括一个MCU控制器、多路漫反射式光电传感器、一个电源、一个温度控制模块及接口电路；MCU控制器分别与多路漫反射式光电传感器、温度控制模块、接口电路连接；接口电路可以是RS232/RS485接口，也可以是继电器；电源给本发明提供工作电压；多路漫反射式光电传感器有序地安放在一条槽内，根据车的高度及车身自动调节光电传感器的在所述槽内的垂直高度位置，从而形成几束平行排列的光束垂直射向车辆。当车辆经过或停留在漫反射式光电传感器前面时，由于车身表面对光的漫反射，传感器根据反射回来的信号判定为有车状态；当车辆通过漫反射式光电传感器后，传感器没有检测到反射回来的信号从而判定为无车状态，MCU控制器对反射回来的光信号进行处理可以准确地区分出前车与后车，从而实现车辆分离，分离精度达到0.5CM-10CM(即两车相距最小距离)；同时由于多路漫反射式光电传感器在槽内的安装位置不同，可以测出车头高度等参数。考虑到低温环境，故本发明设计了温度控制模块，能够对环境的温度进行调控。在低温环境下，如果在分离器表面形成霜冻或积雪，则可以启动温度控制模块使其融化，这样光信号就能正常发射和反射；另一方面，在低温环境下，电子器件有可能出现故障，通过温度控制模块对温度进行加热，这样就能保证分离器的正常工作。MCU通过计算得出的车辆分离结果通过RS232串口通信、485通信或以电平、继电器信号方式传到其它系统，如称重系统，车型分类系统等。

上述MCU控制器对反射回来的光信号进行处理，具体为：MCU控制器的I/O口(即输入输出口)，判断每一路光信号的电平高低，通过数字逻辑“或”和“与”的关系判断，锁定反射回来的究竟是哪一路、哪一高度的漫反射式光电传感器的光信号。这就意味着，反射回来的那一路光信号被汽车的某一部位挡住了，由于机动车辆的外部特征呈现出一定的特点和共性，从光信号确定的位置来判别车辆是什么类型的车，而这种类型的车的车辆头部、尾部、轮胎的位置经过分离器时，形成光信号的通断，从而算法设在一定时间内，这辆车经过分离器所需的时间、信号通断次数，进而确定通过的车辆作为一个独立整体与其它独立整体区分开来，从而形成分离状态信号/数值。

MCU控制器设有自检流程和工作流程，其中自检流程包括无障检测流程和有障检测流程。无障检测流程是确认光栅前面的目标区域内无车辆之外的物体，启动自检按钮，具体如下：第一步，在n路漫反射式光电传感器E1......En不上电时，检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；第二步，各路漫反射式光电传感器Ex(x＝1...n)单独上电，并检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；第三步，n路漫反射式光电传感器E1......En同时上电，检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；第四步如果检测到Rx连通，则判断Rx有故障。

有障检测流程是在目标区域内放置标准测试物，启动自检按钮，具体如下：第一步，在n路漫反射式光电传感器E1......En不上电时，检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；如果检测到Rx连通，则判断Rx有故障；第二步，各路漫反射式光电传感器Ex(x＝1...n)单独上电，并检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；第三步，如果检测不到Rx连通，则判断Ex有故障；第四步，n路漫反射式光电传感器E1......En同时上电，检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；如果检测不到Rx连通，则判断Rx有故障。

MCU控制器的工作流程，具体如下：

第1步、各路漫反射式光电传感器Ex(x＝1...n)单独上电，并检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；初步判断是否有物体在目标区域内；

第2步、给相邻的两路漫反射式光电传感器Ex，Ex+1(x＝1...n-1)上电，并检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；进一步判断目标区域物体的大小和位置；

第3步、如果确定有物体在目标区域内，则产生有车信号；

第4步、给余下的各路漫反射式光电传感器上电，并检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；

第5步、进一步判断目标区域物体的大小、位置；

第6步、重复第2-3步，直到目标检测不到物体时，产生无车信号；

第7步、上位机通过有车信号与无车信号实现车辆分离功能。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.光电一体化车辆分离器，其特征在于：包括一个MCU控制器、多路漫反射式光电传感器及接口电路，MCU控制器分别与多路漫反射式光电传感器、接口电路连接；多路漫反射式光电传感器有序地安放在一条槽内，根据车的高度及车身自动调节光电传感器的在所述槽内的垂直高度位置，从而形成几束平行排列的光束垂直射向车辆；MCU控制器对车辆反射回来的光信号进行处理，进而区分出前车与后车，实现车辆分离。

2.根据权利要求1所述的光电一体化车辆分离器，其特征在于：所述接口电路是RS232/RS485接口，或者是继电器。

3.根据权利要求1所述的光电一体化车辆分离器，其特征在于：所述MCU控制器对车辆反射回来的光信号进行处理为：MCU控制器的输入输出口判断每一路光信号的电平高低，通过数字逻辑“或”和“与”的关系判断，锁定反射回来的是哪一路、哪一高度的漫反射式光电传感器的光信号。

4.根据权利要求1或3所述的光电一体化车辆分离器，其特征在于：还包括与MCU控制器连接的温度控制模块。

5.基于权利要求3所述光电一体化车辆分离器的分离方法，其特征在于包括以下步骤：

第1步、各路漫反射式光电传感器Ex单独上电，并检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；初步判断是否有物体在目标区域内，其中x＝1...n；

第2步、给相邻的两路漫反射式光电传感器Ex，Ex+1上电，并检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；进一步判断目标区域物体的大小和位置，其中x＝1...n-1；

第3步、如果确定有物体在目标区域内，则产生有车信号；

第4步、给余下的各路漫反射式光电传感器上电，并检测n路接收端光电传感器R1，R2，R3......Rn是否连通；

第5步、进一步判断目标区域物体的大小、位置；

第6步、重复第2-3步，直到目标检测不到物体时，产生无车信号。

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