CN102750828A - 一种道口车流量监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种道口车流量监测系统，该系统利用同轴线的高频特性产生的脉冲信号的信息来判断车型，利用同轴线的低频特性产生的脉冲信号的信息判出车速和车流量等信息，该系统包括：微变电容式传感器，由传感器输出的车辆信息中，包括根据同轴线的低频特性产生的脉冲信号的信息和根据同轴线的高频特性产生的脉冲宽度信息；监控主机，依据两传感器输出的信息识别被检测车道的车型及速度。

Description

一种道口车流量监测系统

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种利用同轴线的高频特性产生的脉冲信号的信息来判断车型，利用同轴线的低频特性产生的脉冲信号的信息判出车速和车流量等信息的道口车流量监测系统。

背景技术

一般条件下，同轴线的分布电容与特性阻抗均比较稳定,在高频段与低频段表现的特性差异较大。外力作用下的轻微变形，就会使同轴电缆的特性产生变化；同轴电缆的分布电容的变化虽然非常微弱，但其变化量所造成的低频相位和频率的偏移会较容易地被检测到；同轴电缆的轻微变形会使电缆的局部特性阻抗产生剧烈变化，会使在电缆中传输的电磁波产生明显的驻波。可以利用这一特性高灵敏地探测被测物理量；在

此，同轴电缆实质上是敏感器件。将敏感器件——同轴电缆、高频检测电路、低频检测电路与单片机电路相结合设计出一种微变电容式传感器，再利用该传感器设计一套实用的道口车流量检测系统，是非常有意义的。

发明内容

本发明的目的是提供一种对输入射频数字信号输出一个至多个的精确中心频点、带宽控制，带外信号抑制和信号增益功能的可调带通滤波器系统。

实现本发明目的的技术方案是：一种道口车流量监测系统，该系统利用同轴线的高频特性产生的脉冲信号的信息来判断车型，利用同轴线的低频特性产生的脉冲信号的信息判出车速和车流量等信息，该系统包括：

微变电容式传感器，由传感器输出的车辆信息中，包括根据同轴线的低频特性产生的脉冲信号的信息和根据同轴线的高频特性产生的脉冲宽度信息；

监控主机，依据两传感器输出的信息识别被检测车道的车型及速度。

作为本发明的进一步改进，所述传感器由4个主要部分组成，即同轴电缆(敏感元件)、单片机系统、高频检测电路和低频检测电路。

作为本发明的进一步改进，所述监控主机执行下列步骤： 

 （1）当车辆驶经道口时，两传感器分别输出低频特性产生的脉冲信号串；

 （2）假设传感器1在T₁时刻检测到第一个脉冲信号，传感器2在T₂时刻检测到第二个脉冲信号，两传感器的同轴电缆相距S米，则该汽车的速度为

；

 （3）车型由脉冲串中首个脉冲与第二个脉冲串的时间间隔及脉冲串中脉冲的个数来确定，当两种类型的车辆的低频特性产生的脉冲串特性基本相同时，高频特性产生的脉冲的宽度与幅度信息成为区分两种类型的车辆的主要特征。

作为本发明的进一步改进，所述微变电容式传感器执行下列步骤：

 （1）由高频信号发生器输出具有较大能量的400MHz已调信号在同轴线内传播，当同轴线没有受到外力的作用时，各点的特性阻抗基本一致，电磁波传播至匹配阻抗处被匹配阻抗吸收，检波器输出的信号非常微弱，整形电路不能输出可检信号；

 （2）受到外力作用时，外力造成的同轴电缆的局部变形使它的局部特性阻抗发生较大变化，高频信号在同轴电缆变形处产生驻波，反射波传回高低频信号分离电路，经检波整形得到重复频率为20Hz的脉冲序列。

本发明以同轴线为敏感器件的微变电容式传感器研制成功并被应用到道口车流量监测系统中，根据同轴线的高频特性产生的脉冲信号的信息来判断车型；依据同轴线的低频特性产生的脉冲信号的信息，能够准确地判断出车速和车流量等信息。

本发明的有益效果在于：

（1）本方法有效地实现对车速及车流量等信息的判断；

（2）微变电容式传感器以普通的同轴线为敏感元件，具有检测范围大、性能稳定、灵敏度高及成本低等优点，可广泛应用于道路监控、边境线布防与安全防范等多个领域；

（3）利用该传感器设计的车流量检测系统，可以比较准确地测试单向道口的车流信息；对重要道口的交通调度、安全防范、路况预测和市政规划等都有非常重要的意义。

附图说明

图1是本发明实施例1道口车辆流量监测系统示意图；

图2是本发明实施例1微变电容式传感器的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例做进一步说明。

如图1所示，一种道口车流量监测系统，在该系统中，微变电容式传感器通过通信接口将监测到的车辆信息送到监控主机。由传感器输出的车辆信息中，包括根据同轴线的低频特性产生的脉冲信号的信息和根据同轴线的高频特性产生的脉冲宽度信息。监控主机依据两传感器输出的信息识别被检测车道的车型及速度。

监控主机执行下列步骤： 

 （1）当车辆驶经道口时，两传感器分别输出低频特性产生的脉冲信号串；

 （2）假设传感器1在T₁时刻检测到第一个脉冲信号，传感器2在T₂时刻检测到第二个脉冲信号，两传感器的同轴电缆相距S米，则该汽车的速度为

；

 （3）车型由脉冲串中首个脉冲与第二个脉冲串的时间间隔及脉冲串中脉冲的个数来确定，当两种类型的车辆的低频特性产生的脉冲串特性基本相同时，高频特性产生的脉冲的宽度与幅度信息成为区分两种类型的车辆的主要特征。

图2是本发明实施例1微变电容式传感器的原理框图，该传感器由4个主要部分组成,即同轴电缆(敏感元件)、单片机系统、高频检测电路和低频检测电路。同轴电缆的性能参数是高频检测电路与低频检测电路的基础；同轴电缆是由金属芯线和屏蔽金属

网组成。

传感器执行下列步骤：

 （1）由高频信号发生器输出具有较大能量的400MHz已调信号在同轴线内传播，当同轴线没有受到外力的作用时,

各点的特性阻抗基本一致，电磁波传播至匹配阻抗处被匹配阻抗吸收，检波器输出的信号非常微弱，整形电路不能输出可检信号；

 （2）受到外力作用时，外力造成的同轴电缆的局部变形使它的局部特性阻抗发生较大变化，高频信号在同轴电缆变形处产生驻波，反射波传回高低频信号分离电路，经检波整形得到重复频率为20Hz的脉冲序列。

Claims (6)

1.一种道口车流量监测系统，其特征是，该系统包括：

微变电容式传感器，由传感器输出的车辆信息中包括根据同轴线的低频特性产生的脉冲信号的信息和根据同轴线的高频特性产生的脉冲宽度信息；

监控主机，依据两传感器输出的信息识别被检测车道的车型及速度。

2.根据权利要求1所述的一种道口车流量监测系统，其特征是，所述该传感器由4个主要部分组成，即同轴电缆(敏感元件)、单片机系统、高频检测电路和低频检测电路。

3.根据权利要求1或2所述的一种道口车流量监测系统，其特征是，传感器的低频检测电路由远端芯线与屏蔽网通过阻抗匹配元件连接、振荡器、F/V转换电路、低频滤波、压控振荡器、相位比较电路和放大整形电路共同构成。

4.根据权利要求1或2所述的一种道口车流量监测系统，其特征是，微变电容式传感器的敏感器件为普通的同轴线，其特性阻抗一般选为50Ω或75Ω，该传感器低频特性与高频特性的性能与同轴电缆的长度关系密切，较长的电缆的高频性能比较理想,而较短的电缆的低频性能则比较优越。

5.根据权利要求1所述的一种道口车流量监测系统，其特征是，所述监控主机执行下列步骤： 

 （1）当车辆驶经道口时，两传感器分别输出低频特性产生的脉冲信号串；

 （2）假设传感器1在T₁时刻检测到第一个脉冲信号，传感器2在T₂时刻检测到第二个脉冲信号，两传感器的同轴电缆相距S米，则该汽车的速度为；

 （3）车型由脉冲串中首个脉冲与第二个脉冲串的时间间隔及脉冲串中脉冲的个数来确定，当两种类型的车辆的低频特性产生的脉冲串特性基本相同时，高频特性产生的脉冲的宽度与幅度信息成为区分两种类型的车辆的主要特征。

6.根据权利要求1或2所述的一种可调带通滤波器系统，其特征是，所述微变电容式传感器执行下列步骤：

 （1）由高频信号发生器输出具有较大能量的400MHz已调信号在同轴线内传播，当同轴线没有受到外力的作用时，各点的特性阻抗基本一致，电磁波传播至匹配阻抗处被匹配阻抗吸收，检波器输出的信号非常微弱，整形电路不能输出可检信号；

 （2）受到外力作用时，外力造成的同轴电缆的局部变形使它的局部特性阻抗发生较大变化，高频信号在同轴电缆变形处产生驻波，反射波传回高低频信号分离电路，经检波整形得到重复频率为20Hz的脉冲序列。

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