CN104112360A - 一种基于偏置磁场的车辆压车道实线抓拍装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆压车道实线的抓拍装置及工作方法，包括：抓拍摄像装置、车辆检测装置，该车辆检测装置安装于实线车道的中心线上，且预设实线车道宽度，并通过检测经过的目标车辆的车宽，以及该目标车辆的中心轴线偏移所述实线车道的中心线的距离，以判断该偏移距离与所述车宽之和是否大于所述实线车道宽度，若大于，则判断所述目标车辆的车轮压车道线，输出抓拍控制信号；所述车辆检测装置适于通过一电力线载波调制模块调制发送所述抓拍控制信号，该抓拍控制信号通过电力线传输至设于所述抓拍摄像装置中的电力线载波解调模块进行解调，以启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

Description

一种基于偏置磁场的车辆压车道实线抓拍装置及工作方法

技术领域

本发明涉及一种车辆道路监控领域，尤其涉及一种基于磁偏置的车辆压车道实线抓拍装置及工作方法。

背景技术

目前，随着汽车的普及，汽车违章数量日益增加，在道路采用地感线圈和监控装置配合来实现进行闯红灯抓拍，但是由于地感线圈的铺设面积的问题，无法对车辆压实现进行准确判断，造成了现在交通领域无法对压实线这种违章现场进行抓拍，使这种违章现象屡禁不鲜；如果能研发一种压实线抓拍装置就能够减少这种违章现象的发生。

目前，地磁传感器作为地感线圈的升级、替代，其优势明显，地磁传感器在交通监测领域受到广泛关注并被寄予希望。特别在物联网时代，地磁传感器在交通监测网络方面应用前景广阔。虽然从上世纪末微型磁通门传感器及磁阻传感器AMR出现后，基于地磁的车辆传感器已经出现较长一段时间，但至今仍未能得到广泛应用，主要原因之一是地磁为一种恒定方向磁场，在地表由南指向北，故磁传感器在南北方向具有最大检测值，而在其它方向应用时检测参数将发生变化，无法获得一致的检测结果。因此磁传感器的使用中最佳状态是感知轴方向及道路方向与南北方向一致。交通监测中实际道路走向千差万别，这种实际应用中道路方向的多样性与理想的固定方向应用有较大距离，造成地磁传感器难以形成一致的检测参数，这对传感器的大规模生产的十分不利。另一方面地磁传感器是弱磁传感器，大约工作在小于1Gs（1×10^-4特斯拉）的范围内。地磁场在我国纬度内约0.5~0.6Gs左右，车辆感应磁场所获得的附加磁场在几个毫高斯到几十毫高斯之间，这种微弱的磁信号易受周围铁磁物质的干扰，如地下钢筋，周围道栏，或者道路上的铁片、螺钉等的影响，这使地磁传感器在面对复杂应用环境时受到限制。另外，目前地磁传感器的工作原理大都是基于幅度检测的，即利用磁信号幅度的大小判定车辆存在。这是磁传感器应用受到方向限制及磁环境限制的内在原因之一。这种工作方式结构比较简单，容易实现，但这种方式除了会带来以上所列问题之外，没有充分发掘车辆磁信号的物理特性，无法获得一致的检测结果是该类地磁传感器的根本性问题。

发明内容

本发明首要解决的技术问题是提供一种车辆压车道实线的抓拍装置，该抓拍装置适于对压线车辆进行抓拍、取证；其次，在解决车辆压线抓拍的基础上，还能对车辆类型、车速进行检测，实现车辆违规进入禁行区域和超速抓拍。

    为了解决上述技术问题，本发明提供了一种车辆压车道实线的抓拍装置，包括：抓拍摄像装置、车辆检测装置；该车辆检测装置安装于实线车道的中心线上，且预设实线车道宽度，并通过检测经过的目标车辆的车宽，以及该目标车辆的中心轴线偏移所述实线车道的中心线的距离，以判断该偏移距离与所述车宽之和是否大于所述实线车道宽度，若大于，则判断所述目标车辆的车轮压车道线，输出抓拍控制信号。

所述车辆检测装置适于通过一电力线载波调制模块调制发送所述抓拍控制信号，该抓拍控制信号通过电力线传输至设于抓拍摄像装置中的电力线载波解调模块进行解调，以启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

进一步，解决车辆违规进入禁行区域进行抓拍的问题，所述车辆检测装置，包括：

磁偏置发生装置，用于产生一空间分布稳定的偏置磁场，且该偏置磁场的磁力线构成的回路绕行方向与车道方向一致，并覆盖该车道的上方空间。

磁感知组件，放置于所述偏置磁场中，且接收目标车辆进入所述偏置磁场所产生的磁扰动信号。

存储单元，存储有车辆类型特征库和所述车道允许驶入的车辆类型；获得所述车辆类型特征库的方法为：当各类型车辆分别从所述偏置磁场中经过时，所述磁感知组件接收所述车辆产生的磁扰动信号；将各磁扰动信号转换成与所述车辆的类型相对应的脉冲波形，该脉冲波形的幅度由所述磁扰动信号的幅度平均值确定；由此获得的与所述车辆的类型相对应的各脉冲波形，即构成所述车辆类型特征库。

处理器模块，与该存储单元相连的，适于处理所述磁感知组件接收的磁扰动信号；即，所述处理器模块把该磁扰动信号转换为与所述目标车辆对应的第一脉冲信号，其脉冲幅度为该磁扰动信号的幅度平均值。

所述处理器模块将所述第一脉冲信号与所述车辆类型特征库中的脉冲幅度做对比，即可获得该目标车辆的类型；若判断出该类型的目标车辆不应驶入车道时，则输出相应抓拍控制信号。

进一步，为了在测量车辆类型的基础上对检测车速，并进行超速抓拍，所述车辆类型特征库中还包括车辆类型与车长的对应关系，即，通过目标车辆类型获知目标车长；

所述处理器模块适于根据所述磁扰动信号的持续时间确定脉冲宽度，通过计算该目标车长与脉冲宽度的比值，获得目标车速；若该目标车速超速时，则输出相应抓拍控制信号。

进一步，为了提高偏置磁场的强度和方向性，即沿道路方向产生一个分布稳定的非均匀稳恒磁场；所述磁偏置发生装置包括：永磁体，第一、第二导磁体，所述永磁体的两极分别与第一、第二导磁体的一端相接触，并所述永磁体与第一、第二导磁体构成L字形； 

第一或第二导磁体的另一端与所述磁感知组件相邻设置，且所述永磁体，第一、第二导磁体，磁感知组件构成一凹字形；

其中，所述偏置磁场适于从所述第一导磁体的端部发出，并沿第二导磁体的长度方向穿过所述磁感知组件，即构成所述磁力线的绕行回路；

所述磁感知组件与第二导磁体之间留有适于调节磁场强度的空气磁隙。

进一步，为了接收所述述磁偏置发生装置产生的磁场，所述磁感知组件包括：三对呈喇叭状的适于汇聚磁信号的磁汇聚体，该三对磁汇聚体的喇叭口均朝外设置且分别处于一正方体的六个端面上，该三对磁汇聚体的内侧端之间构成一腔体，该腔体内设有与所述处理器模块相连的三维磁场传感器；设定三维磁场传感器的X轴、Y轴、Z轴分别与第一、第二、第三对磁汇聚体的中心轴线一致。

所述车辆检测装置适于当目标车辆在该车道行驶过程中进入所述偏置磁场，所述三维磁场传感器的X轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件的前或后方向产生的磁扰动信号；所述三维磁场传感器的Y轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件的左或右方向产生的磁扰动信号；所述三维磁场传感器的Z轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件的上方产生的磁扰动信号。

所述存储单元还存储有车辆偏移数据库；获得所述车辆偏移数据库的方法为：在确定车辆类型后，将所述Y轴检测到的磁扰动信号转换成与偏移距离相对应的脉冲波形，其中，偏移距离为目标车辆的中心轴线偏离所述车道的中心线的距离；且该脉冲波形的幅度由Y轴检测到的磁扰动信号的幅度平均值确定；由此获得所述偏移距离相对应的各脉冲波形，即构成所述车辆偏移数据库；

所述处理器模块还适于把所述Y轴检测到的磁扰动信号转换为与该目标车辆对应的第二脉冲信号，其脉冲幅度为该磁扰动信号的幅度平均值；所述处理器模块将第二脉冲信号与车辆偏移数据库中的脉冲幅度做对比，即可获得该目标车辆的所述偏移距离；

所述车辆类型特征库中还包括车辆类型与车宽的对应关系，即，通过目标车辆类型获知目标车宽；

进一步，所述处理器模块预设所述车道宽度，通过检测所述偏移距离与目标车宽之和大于所述车道宽度，以判断所述目标车辆的车轮压车道线。通过检测Y轴方向的磁扰动信号能准确的判断车辆是否压车道线。

另外本发明还要解决的技术问题是提供一种车辆压车道实线的抓拍装置的工作方法，该工作方法适于对压线车辆进行抓拍、取证；其次，在解决车辆压线抓拍的基础上，还能对车辆类型、车速进行检测，实现车辆违规进入禁行区域和超速抓拍。

为了解决上述技术问题，本发明提供了车辆压车道实线抓拍装置的工作方法，包括：抓拍摄像装置、车辆检测装置，该车辆检测装置安装于实线车道的中心线上，且预设实线车道宽度，并通过检测经过的目标车辆的车宽，以及该目标车辆的中心轴线偏移所述实线车道的中心线的距离，以判断该偏移距离与所述车宽之和是否大于所述实线车道宽度，若大于，则判断所述目标车辆的车轮压车道线，输出抓拍控制信号； 

所述车辆检测装置适于通过一电力线载波调制模块调制发送所述抓拍控制信号，该抓拍控制信号通过电力线传输至设于所述抓拍摄像装置中的电力线载波解调模块进行解调，以启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

进一步，所述的车辆压车道实线抓拍装置的工作方法，包括：

所述车辆检测装置，包括：

磁偏置发生装置，用于产生一空间分布稳定的偏置磁场，且该偏置磁场的磁力线构成的回路绕行方向与车道方向一致，并覆盖该车道的上部空间；

磁感知组件，放置于所述偏置磁场中，且接收目标车辆进入所述偏置磁场所产生的磁扰动信号；

存储单元，存储有车辆类型特征库和所述车道允许驶入的车辆类型；

获得所述车辆类型特征库的方法为：当各类型车辆分别从所述偏置磁场中经过时，所述磁感知组件接收所述车辆产生的磁扰动信号；将各磁扰动信号转换成与所述车辆的类型相对应的脉冲波形，该脉冲波形的幅度由所述磁扰动信号的幅度平均值确定；由此获得的与所述车辆的类型相对应的各脉冲波形，即构成所述车辆类型特征库；

处理器模块，与该存储单元相连的，适于处理所述磁感知组件接收的磁扰动信号；即，所述处理器模块把该磁扰动信号转换为与所述目标车辆对应的第一脉冲信号，其脉冲幅度为该磁扰动信号的幅度平均值；

所述处理器模块将所述第一脉冲信号与所述车辆类型特征库中的脉冲幅度做对比，即可获得该目标车辆的类型；若判断出该类型的目标车辆不应驶入车道时，则输出相应抓拍控制信号；

所述车辆类型特征库中还包括车辆类型与车长的对应关系，即，通过目标车辆类型获知目标车长；

所述处理器模块适于根据所述磁扰动信号的持续时间确定脉冲宽度，通过计算该目标车长与脉冲宽度的比值，获得目标车速；若该目标车速超速时，则输出相应抓拍控制信号。

进一步，为了沿道路方向产生一个分布稳定的非均匀稳恒磁场，所述磁偏置发生装置包括：永磁体，第一、第二导磁体，所述永磁体的两极分别与第一、第二导磁体的一端相接触，并所述永磁体与第一、第二导磁体构成L字形； 

第一或第二导磁体的另一端与所述磁感知组件相邻设置，且所述永磁体，第一、第二导磁体，磁感知组件构成一凹字形；

其中，所述偏置磁场适于从所述第一导磁体的端部发出，并沿第二导磁体的长度方向穿过所述磁感知组件，即构成所述磁力线的绕行回路；

所述磁感知组件与第二导磁体之间留有适于调节磁场强度的空气磁隙；

所述磁感知组件包括：三对呈喇叭状的适于汇聚磁信号的磁汇聚体，该三对磁汇聚体的喇叭口均朝外设置且分别处于一正方体的六个端面上，该三对磁汇聚体的内侧端之间构成一腔体，该腔体内设有与所述处理器模块相连的三维磁场传感器；设定三维磁场传感器的X轴、Y轴、Z轴分别与第一、第二、第三对磁汇聚体相对应的中心轴线一致；

所述车辆检测装置适于当目标车辆在该车道行驶过程中进入所述偏置磁场，则所述三维磁场传感器的X轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件的前或后方向产生的磁扰动信号；所述三维磁场传感器的Y轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件的左或右方向产生的磁扰动信号；所述三维磁场传感器的Z轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件的上方产生的磁扰动信号；

所述存储单元还存储有车辆偏移数据库；

获得所述车辆偏移数据库的方法为：在确定车辆类型后，将所述Y轴检测到的磁扰动信号转换成与偏移距离相对应的脉冲波形，其中，偏移距离为目标车辆的中心轴线偏离所述车道的中心线的距离；且该脉冲波形的幅度由Y轴检测到的磁扰动信号的幅度平均值确定；由此获得所述偏移距离相对应的各脉冲波形，即构成所述车辆偏移数据库；

判断目标车辆压车道线的方法，包括：

A、所述处理器模块还适于把所述Y轴检测到的磁扰动信号转换为与该目标车辆对应的第二脉冲信号，其脉冲幅度为该磁扰动信号的幅度平均值；所述处理器模块将第二脉冲信号与车辆偏移数据库中的脉冲幅度做对比，即可获得该目标车辆的所述偏移距离；

B、通过目标车辆类型获知车辆的车宽；

C、所述处理器模块预设所述车道宽度，通过检测所述偏移距离与目标车宽之和大于所述车道宽度，以判断所述目标车辆的车轮压车道线，且输出相应抓拍控制信号。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：（1）本发明的车辆压车道实线的抓拍装置及工作方法通过安装于实线车道的中心线上的车辆检测装置完成车辆压车道线、车辆类型、车辆速度的检测，并且通过抓拍摄像装置实现对违章车辆进行相应抓拍，该抓拍装置集车辆压车道线、车辆类型、车辆速度检测于一体，提高了集成度；（2）通过一空间分布稳定的且与道路车道方向一致的偏置磁场，使各种车辆经过该磁场时产生的磁扰动信号变成各相对固定的信号，便于对车辆类型、长度、速度的准确检测；（3）所述车辆检测装置克服了传统地感线圈、地磁传感器的缺陷，即，磁偏置发生装置产生的偏置磁场避免了地磁场、铁磁物质的干扰，并且相对于红外线等检测方法传统检测来说，该车辆检测装置无需成对出现，只需一个即可完成车辆类型、长度、速度的检测，这是传统手段无法实现的；（4）所述车辆检测装置采用偏置磁场，非常适合在道路环境复杂的情况下进行车辆检测，传统的红外线、地磁传感器、地感线圈，当车辆1/2或者1/3压在红外线传感器、地磁传感器或者地感线圈上时，他们往往会产生误判，但是由于偏置磁场覆盖于车道，所以只要车辆行驶在该车道内，所述车辆检测装置就能准确的得出车辆的类型、长度、车速等信息；（5）通过Y轴方向的磁扰动信号能够准确的判断出车辆偏移车道的中心线距离，进一步判断出该车辆是否压线，可以作为车辆是否违章的依据。 

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1本发明的车辆压车道实线的抓拍装置的一种实施方式的电路结构框图；

图2本发明的车辆检测装置设于车道的中心线的示意图；

图3本发明的车辆检测装置的一种实施方式的电路结构框图；

图4本发明的车辆检测装置的另一种实施方式的电路结构框图；

图5本发明的磁偏置发生装置及磁感知组件的结构示意图；

图6本发明的磁汇聚体的立体结构示意图；

图7本发明的磁感知组件的结构示意图。

其中，永磁体1、第一导磁体2、第二导磁体3、磁感知组件4、偏置磁场5、空气磁隙6、磁汇聚体7、腔体8、车道线9。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：

实施例1

见图1、图2，一种车辆压车道实线的抓拍装置，包括：抓拍摄像装置、车辆检测装置，该车辆检测装置安装于实线车道的中心线上，且预设实线车道宽度，并通过检测经过的目标车辆的车宽，以及该目标车辆的中心轴线偏移所述实线车道的中心线的距离，以判断该偏移距离与所述车宽之和是否大于所述实线车道宽度，若大于，判断所述目标车辆的车轮压车道线9，则输出抓拍控制信号；

所述车辆检测装置适于通过一电力线载波调制模块调制发送所述抓拍控制信号，该抓拍控制信号通过电力线传输至设于所述抓拍摄像装置中的电力线载波解调模块进行解调，以启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

所述电力线载波调制模块和电力线载波解调模块，可以采用发明专利“电力线载波通讯装置及其载波通讯方法”，其申请号“200910157608.4”，公开号“101651472”中的技术方案。 电力线载波调制模块、电力线载波解调模块中也是常见的电路模块，故在这里的表示是清楚的，公开是充分的。

见图3，所述车辆检测装置，包括：

磁偏置发生装置，用于产生一空间分布稳定的偏置磁场5，且该偏置磁场5的磁力线构成的回路绕行方向与车道方向一致，并覆盖该车道。

磁感知组件4，放置于所述偏置磁场5中，且接收目标车辆进入所述偏置磁场5所产生的磁扰动信号。

存储单元，存储有车辆类型特征库和所述车道允许驶入的车辆类型。 

所述车辆类型特征库是先验知识，需要在使用本装置之前获得。其中，获得所述车辆类型特征库的方法为：当各类型车辆分别从所述偏置磁场5中经过时，所述磁感知组件4接收所述车辆产生的磁扰动信号；将各磁扰动信号转换成与所述车辆的类型相对应的脉冲波形，该脉冲波形的幅度由所述磁扰动信号的幅度平均值确定；由此获得的与所述车辆的类型相对应的各脉冲波形，即构成所述车辆类型特征库；处理器模块，与该存储单元相连的，适于处理所述磁感知组件4接收的磁扰动信号；即，所述处理器模块把该磁扰动信号转换为与所述目标车辆对应的第一脉冲信号，其脉冲幅度为该磁扰动信号的幅度平均值；所述处理器模块将所述第一脉冲信号与所述车辆类型特征库中的脉冲幅度做对比，即可获得该目标车辆的类型；若判断出该类型的目标车辆不应驶入车道时，则输出相应抓拍控制信号。

车辆的类型包括，车辆的长度、宽度、车重等信息。

现在城市中，很多道路是禁止一些类型的车辆驶入的，例如，卡车是不能驶入市区的，但是这种情况白天不会发生，但是到了晚上，交警监管薄弱的时候，很多卡车会偷偷进入市区，而市区的道路载重设计无法承受这些卡车的重量，严重影响了道路的寿命，所以在这种情况下，很需要一种抓拍装置，能对这类进入禁区的车辆进行抓拍，杜绝违章。

把相应类型的车辆类型存入存储单元，经过处理器判断出目标车辆类型后，若发现经过所述车辆检测装置的目标车辆类型为禁止驶入的车辆，则启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

进一步，该磁偏置发生装置还适于检测目标车辆的车速，所述车辆类型特征库中还包括车辆类型与车长的对应关系，即，通过目标车辆类型获知目标车长；所述处理器模块适于根据所述磁扰动信号的持续时间确定脉冲宽度，通过计算该目标车长与脉冲宽度的比值，获得目标车速；若该目标车速超速时，则输出相应抓拍控制信号，启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

其中，所述磁偏置发生装置可以用不同形状、不同材料、不同特性的永磁体构成，但是其本质是在车道上，沿车道方向产生一空间分布稳定的偏置磁场5；磁感知组件4，可以接收从各个方向辐射过来的磁场，得到一汇聚磁场；磁扰动信号，其为一铁磁性物质进入磁场中，被磁场磁化后所产生的附加磁场；该附加磁场的磁场感应强度根据该铁磁性物质的质量、结构的不同而各异，即，当汽车经过该偏置磁场5时，由于车辆的主要材料是钢铁，车辆在该偏置磁场中将产生磁扰动；车辆的长度、宽度、轴数、发动机及变速箱类型等部件的结构和布局的不同，使得不同车辆所形成的磁扰动信号幅度、长度、波峰波谷的宽高等信号特征各不相同。在确定的偏置磁场5下，相同类型车辆的磁信号特征基本一致，这是本车辆检测装置进行检测的物理基础。

在所述车辆检测装置中，建立车辆类型特征库尤为关键。所以还可以采用如下两种方法来建立车辆类型特征库，并进行车辆类型的检测和测速的工作。

方法一、所述获得所述车辆类型特征库的方法还可以通过磁感知组件4接收到目标车辆经过偏置磁场5时所产生的磁扰动信号，并用处理器模块处理后，提取磁扰动信号对应的在时域、频域的特征以确定相应类型车辆。

当进行车辆检测时，也可以提取目标车辆经过磁偏置发生装置上方时产生信号的时域、频域的特征，并与该方法获得所述车辆类型特征库中信号的时域、频域特征作对比，以获得目标车辆的类型，并在类型检测的基础上进行车辆长度判断，最后进行速度的计算。

方法二、为了进一步提高车辆类型特征库的准确性，建立车辆类型特征库的方法包括：

当各类型车辆分别从所述偏置磁场中经过时，所述磁感知组件接收所述车辆产生的磁扰动信号；将各磁扰动信号数字化后，从中提取出与这些车辆相关的特征数据，包括磁扰动信号的脉冲幅度平均特征，极值特征及时空分布特征，经分类归总后以第一特征矩阵的形式保存于存储单元中，组成所述的车辆类型特征库，即，获得所述磁扰动样本的第一特征矩阵构成的车辆类型特征库，该车辆类型特征库还包括车辆类型与车长、车宽的对应关系；

若在所述车辆类型特征库中以第一特征矩阵的形式保存，则所述处理器模块将所述磁扰动样本的第一特征矩阵与所述车辆类型特征库中的特征矩阵做对比，即可获得该目标车辆的类型，且进一步获得该车辆的长度数据，并根据扰动信号宽度所代表的时间参量获得车辆速度数据，即，所述处理器模块根据所述磁扰动信号的持续时间确定扰动信号宽度，通过计算该目标车长与信号宽度的比值，获得目标车速。

见图5，为了提高偏置磁场5的方向性、稳定性、强度，所述磁偏置发生装置包括：永磁体1，第一、第二导磁体，所述永磁体1的两极分别与第一、第二导磁体的一端相接触，并所述永磁体1与第一、第二导磁体构成L字形； 第一或第二导磁体的另一端与所述磁感知组件4相邻设置，且所述永磁体1，第一、第二导磁体，磁感知组件4构成一凹字形；其中，所述偏置磁场5适于从所述第一导磁体2的端部发出，并沿第二导磁体3的长度方向穿过所述磁感知组件4，即构成所述磁力线的绕行回路；所述磁感知组件4与第二导磁体3之间留有适于调节磁场强度的空气磁隙6。

其中，磁偏置磁场5由钕铁硼永磁体1及磁通导引体（导磁体）组成，磁通导引体以高导磁率材料制作，具有较高的饱和磁通B_S及较低的磁阻σ，可以在探测点周围产生一个分布稳定的非均匀稳恒磁场。由于该磁场在有效探测区域中的磁感强度远高于地磁场，该磁场特性与探测点纬度及行车方向无关，从而摆脱了地磁探测方法受纬度及方位影响难以获得统一的探测参数的缺点，并为基于信号结构特性及频率特性的探测提供了基本条件。该磁场分布及场强可以根据检测需要确定，以便获得最佳探测效果。即调节所述空气磁隙6的大小以调整磁场强度。

见图5、图6、图7，所述磁感知组件4包括：三对呈喇叭状的适于汇聚磁信号的磁汇聚体7，该三对磁汇聚体7的喇叭口均朝外设置且分别处于一正方体的六个端面上，该三对磁汇聚体7的内侧端之间构成一腔体8，该腔体8内设有与所述处理器模块相连的三维磁场传感器；设定三维磁场传感器的X轴、Y轴、Z轴分别与第一、第二、第三对磁汇聚体7的中心轴线一致；其中，磁汇聚体7也可以呈梯形台柱状。

所述车辆检测装置适于安装在一车道的中心线上，当目标车辆在该车道行驶过程中进入所述偏置磁场5，则所述三维磁场传感器的X轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件4的前或后方向产生的磁扰动信号；所述三维磁场传感器的Y轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件4的左或右方向产生的磁扰动信号；所述三维磁场传感器的Z轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件4的上方产生的磁扰动信号；即，所述磁感知组件4前后方向为第一对磁汇聚体，左右方向为第二对磁汇聚体，上下方向为第三对磁汇聚体，同时也可以根据需要，调整所述三维磁场传感器的X、Y、Z轴与第一、第二、第三对磁汇聚体的对应关系，检测方法是一样的。

实现上述车辆类型检测时，所述的磁扰动信号为X轴、Y轴、Z轴三个方向的磁扰动信号的总和（汇总）。

所述存储单元还存储有车辆偏移数据库；获得所述车辆偏移数据库的方法为：在确定的车辆条件下，将所述Y轴检测到的磁扰动信号转换成与偏移距离相对应的脉冲波形，其中，偏移距离为目标车辆的中心轴线偏离所述车道的中心线的距离；且该脉冲波形的幅度由Y轴检测到的磁扰动信号的幅度平均值确定；由此获得所述偏移距离相对应的各脉冲波形，即构成所述车辆偏移数据库。

所述处理器模块还适于把所述Y轴检测到的磁扰动信号转换为与该目标车辆对应的第二脉冲信号，其脉冲幅度为该磁扰动信号的幅度平均值；所述处理器模块将第二脉冲信号与车辆偏移数据库中的脉冲幅度做对比，即可获得该目标车辆的所述偏移距离。

为了进一步提高在Y轴检测磁扰动信号的精确性，获得所述车辆偏移数据库的方法还包括：根据进入偏置磁场的不同车辆中心轴线偏离车道中心线的距离，将所述Y轴检测到的磁扰动信号转换成与该偏移距离相对应的偏移特征数据，也可以称为偏移特征矩阵或第二特征信号矩阵，该特征数据包含偏移信号的平均特征，即该平均特征包括：在Y轴方向所接收到的磁扰动信号的脉冲幅度平均特征，极值特征及时空分布特征；由此获得所述偏移距离相对应的各种偏移特征数据，即构成所述车辆偏移数据库，该所述车辆偏移数据库由第二特征信号矩阵构成。

若采用通过所述第二特征信号矩阵来确定目标车辆的所述偏移距离，则所述处理器模块还适于把所述Y轴检测到的磁扰动信号转换为与该目标车辆对应的第二特征信号矩阵，其特征参量为该磁扰动信号的平均值特征及极值特征。所述处理器模块将第二特征矩阵与车辆偏移数据库中的特征数据做对比，即可获得该目标车辆的所述偏移距离。

所述车辆类型特征库中还包括车辆类型与车宽的对应关系，即，通过目标车辆类型获知目标车宽；所述处理器模块预设所述车道宽度，通过检测所述偏移距离与目标车宽之和大于所述车道宽度，以判断所述目标车辆的车轮压车道线9。

见图4，针对道路现场监测的苛刻环境要求，信号调理部分采用低漂移低噪放大器设计，结合现场温度传感器实现温度补偿；所述车辆检测装置还包括：与所述处理器模块相连的一适于采集环境温度的温度传感器，所述处理器模块还适于对磁扰动信号进行温度补偿；所述磁感知组件4与一适于调节磁扰动信号的信号幅度的调理电路相连，该调理电路与所述处理器模块相连。

该实施例中的处理器模块可以为单片机、嵌入式、DSP等内设AD转换的处理器模块，也可以采用外置AD转换模块的技术方案来实现。

实施例2

见图1、图2、图5、图6、图7，在实施例1基础上的一种车辆压车道实线抓拍装置的工作方法，包括：

车辆检测装置，安装于实线车道的中心线上，且预设实线车道宽度，并通过检测经过的目标车辆的车宽，以及该目标车辆的中心轴线偏移所述实线车道的中心线的距离，以判断该偏移距离与所述车宽之和是否大于所述实线车道宽度，若大于，则判断所述目标车辆的车轮压车道线，输出抓拍控制信号； 

所述车辆检测装置适于通过一电力线载波调制模块调制发送所述抓拍控制信号，该抓拍控制信号通过电力线传输至设于抓拍摄像装置中的电力线载波解调模块进行解调，以启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

所述车辆检测装置，包括：

磁偏置发生装置，用于产生一空间分布稳定的偏置磁场，且该偏置磁场的磁力线构成的回路绕行方向与车道方向一致，并覆盖该车道的上部空间；

磁感知组件，放置于所述偏置磁场中，且接收目标车辆进入所述偏置磁场所产生的磁扰动信号；

存储单元，存储有车辆类型特征库和所述车道允许驶入的车辆类型；

获得所述车辆类型特征库的方法为：当各类型车辆分别从所述偏置磁场中经过时，所述磁感知组件接收所述车辆产生的磁扰动信号；将各磁扰动信号转换成与所述车辆的类型相对应的脉冲波形，该脉冲波形的幅度由所述磁扰动信号的幅度平均值确定；由此获得的与所述车辆的类型相对应的各脉冲波形，即构成所述车辆类型特征库；

处理器模块，与该存储单元相连的，适于处理所述磁感知组件接收的磁扰动信号；即，所述处理器模块把该磁扰动信号转换为与所述目标车辆对应的第一脉冲信号，其脉冲幅度为该磁扰动信号的幅度平均值；

所述处理器模块将所述第一脉冲信号与所述车辆类型特征库中的脉冲幅度做对比，即可获得该目标车辆的类型；若判断出该类型的目标车辆不应驶入车道时，则输出相应抓拍控制信号；

所述车辆类型特征库中还包括车辆类型与车长的对应关系，即，通过目标车辆类型获知目标车长；

所述处理器模块适于根据所述磁扰动信号的持续时间确定脉冲宽度，通过计算该目标车长与脉冲宽度的比值，获得目标车速；若该目标车速超速时，则输出相应抓拍控制信号，启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

另一种建立车辆类型特征库的方法与实施例1中改进建立车辆类型特征库的方法相同。

即，所述建立车辆类型特征库的方法包括：当各类型车辆分别从所述偏置磁场中经过时，所述磁感知组件接收所述车辆产生的磁扰动信号；将各磁扰动信号数字化后，从中提取出与这些车辆相关的特征数据，包括磁扰动信号的脉冲幅度平均特征，极值特征及时空分布特征，经分类归总后以第一特征矩阵的形式保存于存储单元中，组成所述的车辆类型特征库，即，获得所述磁扰动样本的第一特征矩阵构成的车辆类型特征库。

若所述车辆类型特征库采用第一特征矩阵的形式，则所述处理器模块将所述磁扰动样本的第一特征矩阵与所述车辆类型特征库中的特征矩阵做对比，即可获得该目标车辆的类型，进一步获得该车辆的长度数据，并根据扰动信号宽度所代表的时间参量获得车辆速度数据，即，所述处理器模块根据所述磁扰动信号的持续时间确定扰动信号宽度，通过计算该目标车长与信号宽度的比值，获得目标车速。

且在检测目标车辆类型和车速，若出现违章则启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

其中，所述磁偏置发生装置包括：永磁体1，第一、第二导磁体，所述永磁体1的两极分别与第一、二导磁体的一端相接触，并所述永磁体1与第一、第二导磁体构成L字形； 第一或第二导磁体的另一端与所述磁感知组件4相邻设置，且所述永磁体1，第一、第二导磁体，磁感知组件4构成一凹字形；其中，所述偏置磁场5适于从所述第一导磁体2的端部发出，并沿第二导磁体3的长度方向穿过所述磁感知组件4，即构成所述磁力线的绕行回路；所述磁感知组件4与第二导磁体3之间留有适于调节磁场强度的空气磁隙6；所述磁感知组件4包括：三对呈喇叭状的适于汇聚磁信号的磁汇聚体7，该三对磁汇聚体7的喇叭口均朝外设置且分别处于一正方体的六个端面上，该三对磁汇聚体7的内侧端之间构成一腔体8，该腔体8内设有与所述处理器模块相连的三维磁场传感器；设定三维磁场传感器的X轴、Y轴、Z轴分别与第一、第二、第三对磁汇聚体7相对应的中心轴线一致。

所述车辆检测装置适于安装在一车道的中心线上，当目标车辆在该车道行驶过程中进入所述偏置磁场5，则所述三维磁场传感器的X轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件4的前或后方向产生的磁扰动信号；所述三维磁场传感器的Y轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件4的左或右方向产生的磁扰动信号；所述三维磁场传感器的Z轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件4的上方产生的磁扰动信号。

所述存储单元还存储有车辆偏移数据库；

获得所述车辆偏移数据库的方法为：在确定车辆类型后，将所述Y轴检测到的磁扰动信号转换成与偏移距离相对应的脉冲波形，其中，偏移距离为目标车辆的中心轴线偏离所述车道的中心线的距离；且该脉冲波形的幅度由Y轴检测到的磁扰动信号的幅度平均值确定；由此获得所述偏移距离相对应的各脉冲波形，即构成所述车辆偏移数据库。

为了进一步提高在Y轴检测磁扰动信号的精确性，获得所述车辆偏移数据库的方法还包括：根据进入偏置磁场的不同车辆中心轴线偏离车道中心线的距离，将所述Y轴检测到的磁扰动信号转换成与该偏移距离相对应的偏移特征数据，也可以称为偏移特征矩阵或第二特征信号矩阵，该特征数据包含偏移信号的平均特征，即该平均特征包括：在Y轴方向所接收到的磁扰动信号的脉冲幅度平均特征，极值特征及时空分布特征；由此获得所述偏移距离相对应的各种偏移特征数据，即构成所述车辆偏移数据库，该所述车辆偏移数据库由第二特征信号矩阵构成。

在两种建立车辆偏移数据库的基础上，进行判断所述目标车辆的车轮是否压车道线9的方法，包括：

方法一、

A、所述处理器模块还适于把所述Y轴检测到的磁扰动信号转换为与该目标车辆对应的第二脉冲信号，其脉冲幅度为该磁扰动信号的幅度平均值；所述处理器模块将第二脉冲信号与车辆偏移数据库中的脉冲幅度做对比，即可获得该目标车辆的所述偏移距离。

B、通过目标车辆类型获知目标车宽。

C、所述处理器模块预设所述车道宽度，通过检测所述偏移距离与目标车宽之和大于所述车道宽度，以判断所述目标车辆的车轮压车道线9，随即启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

方法二、

a、所述处理器模块还适于把所述Y轴检测到的磁扰动信号转换为与该目标车辆对应的第二特征矩阵；所述数字信号处理器模块将第二特征矩阵与车辆偏移数据库中的偏移特征矩阵做对比，即可获得该目标车辆的所述偏移距离。

b、通过目标车辆类型获知目标车宽。

c、所述处理器模块预设所述车道宽度，通过检测所述偏移距离与目标车宽之和大于所述车道宽度，以判断所述目标车辆的车轮压车道线9，随即启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

在上述实现目标车辆的车轮压车道线9抓拍的基础上，所述车辆压车道实线的抓拍装置还可以设于交通灯停车线处，通过所述Z轴方向的磁扰动，判断车辆是否闯红灯，并启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种车辆压车道实线的抓拍装置，包括：抓拍摄像装置，其特征在于还包括，

车辆检测装置，安装于实线车道的中心线上，且预设实线车道宽度，并通过检测经过的目标车辆的车宽，以及该目标车辆的中心轴线偏移所述实线车道的中心线的距离，以判断该偏移距离与所述车宽之和是否大于所述实线车道宽度，若大于，则判断所述目标车辆的车轮压车道线，输出抓拍控制信号； 

所述车辆检测装置适于通过一电力线载波调制模块调制发送所述抓拍控制信号，该抓拍控制信号通过电力线传输至设于所述抓拍摄像装置中的电力线载波解调模块进行解调，以启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

2.根据权利要求1所述的车辆压车道实线的抓拍装置，其特征在于，所述车辆检测装置，包括：

磁偏置发生装置，用于产生一空间分布稳定的偏置磁场，且该偏置磁场的磁力线构成的回路绕行方向与车道方向一致，并覆盖该车道的上部空间；

磁感知组件，放置于所述偏置磁场中，且接收目标车辆进入所述偏置磁场所产生的磁扰动信号；

存储单元，存储有车辆类型特征库和所述车道允许驶入的车辆类型；

获得所述车辆类型特征库的方法为：当各类型车辆分别从所述偏置磁场中经过时，所述磁感知组件接收所述车辆产生的磁扰动信号；将各磁扰动信号转换成与所述车辆的类型相对应的脉冲波形，该脉冲波形的幅度由所述磁扰动信号的幅度平均值确定；由此获得的与所述车辆的类型相对应的各脉冲波形，即构成所述车辆类型特征库；

处理器模块，与该存储单元相连的，适于处理所述磁感知组件接收的磁扰动信号；即，所述处理器模块把该磁扰动信号转换为与所述目标车辆对应的第一脉冲信号，其脉冲幅度为该磁扰动信号的幅度平均值；

所述处理器模块将所述第一脉冲信号与所述车辆类型特征库中的脉冲幅度做对比，即可获得该目标车辆的类型；若判断出该类型的目标车辆不应驶入车道时，则输出相应抓拍控制信号。

3.根据权利要求2所述的车辆压车道实线的抓拍装置，其特征在于，所述车辆类型特征库中还包括车辆类型与车长的对应关系，即，通过目标车辆类型获知目标车长；

所述处理器模块适于根据所述磁扰动信号的持续时间确定脉冲宽度，通过计算该目标车长与脉冲宽度的比值，获得目标车速；若该目标车速超速时，则输出相应抓拍控制信号。

4.根据权利要求2或3所述的车辆压车道实线的抓拍装置，其特征在于，所述磁偏置发生装置包括：永磁体，第一、第二导磁体，所述永磁体的两极分别与第一、第二导磁体的一端相接触，并所述永磁体与第一、第二导磁体构成L字形； 

第一或第二导磁体的另一端与所述磁感知组件相邻设置，且所述永磁体，第一、二导磁体，磁感知组件构成一凹字形；

其中，所述偏置磁场适于从所述第一导磁体的端部发出，并沿第二导磁体的长度方向穿过所述磁感知组件，即构成所述磁力线的绕行回路；

所述磁感知组件与第二导磁体之间留有适于调节磁场强度的空气磁隙。

5.根据权利要求4所述的车辆检测装置，其特征在于，所述磁感知组件包括：三对呈喇叭状的适于汇聚磁信号的磁汇聚体，该三对磁汇聚体的喇叭口均朝外设置且分别处于一正方体的六个端面上，该三对磁汇聚体的内侧端之间构成一腔体，该腔体内设有与所述处理器模块相连的三维磁场传感器；设定三维磁场传感器的X轴、Y轴、Z轴分别与第一、第二、第三对磁汇聚体的中心轴线一致；

所述车辆检测装置适于当目标车辆在该车道行驶过程中进入所述偏置磁场，所述三维磁场传感器的X轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件的前或后方向产生的磁扰动信号；所述三维磁场传感器的Y轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件的左或右方向产生的磁扰动信号；所述三维磁场传感器的Z轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件的上方产生的磁扰动信号；

所述存储单元还存储有车辆偏移数据库；

获得所述车辆偏移数据库的方法为：在确定车辆类型后，将所述Y轴检测到的磁扰动信号转换成与偏移距离相对应的脉冲波形，其中，偏移距离为目标车辆的中心轴线偏离所述车道的中心线的距离；且该脉冲波形的幅度由Y轴检测到的磁扰动信号的幅度平均值确定；由此获得所述偏移距离相对应的各脉冲波形，即构成所述车辆偏移数据库；

所述处理器模块还适于把所述Y轴检测到的磁扰动信号转换为与该目标车辆对应的第二脉冲信号，其脉冲幅度为该磁扰动信号的幅度平均值；所述处理器模块将第二脉冲信号与车辆偏移数据库中的脉冲幅度做对比，即可获得该目标车辆的所述偏移距离；

所述车辆类型特征库中还包括车辆类型与车宽的对应关系，即，通过目标车辆类型获知目标车宽。

6.一种车辆压车道实线抓拍装置的工作方法，包括：

车辆检测装置，安装于实线车道的中心线上，且预设实线车道宽度，并通过检测经过的目标车辆的车宽，以及该目标车辆的中心轴线偏移所述实线车道的中心线的距离，以判断该偏移距离与所述车宽之和是否大于所述实线车道宽度，若大于，则判断所述目标车辆的车轮压车道线，输出抓拍控制信号； 

所述车辆检测装置适于通过一电力线载波调制模块调制发送所述抓拍控制信号，该抓拍控制信号通过电力线传输至设于抓拍摄像装置中的电力线载波解调模块进行解调，以启动所述抓拍摄像装置对目标车辆进行抓拍。

7.根据权利要求6所述的车辆压车道实线抓拍装置的工作方法，其特征在于：

所述车辆检测装置，包括：

磁偏置发生装置，用于产生一空间分布稳定的偏置磁场，且该偏置磁场的磁力线构成的回路绕行方向与车道方向一致，并覆盖该车道的上部空间；

磁感知组件，放置于所述偏置磁场中，且接收目标车辆进入所述偏置磁场所产生的磁扰动信号；

存储单元，存储有车辆类型特征库和所述车道允许驶入的车辆类型；

获得所述车辆类型特征库的方法为：当各类型车辆分别从所述偏置磁场中经过时，所述磁感知组件接收所述车辆产生的磁扰动信号；将各磁扰动信号转换成与所述车辆的类型相对应的脉冲波形，该脉冲波形的幅度由所述磁扰动信号的幅度平均值确定；由此获得的与所述车辆的类型相对应的各脉冲波形，即构成所述车辆类型特征库；

处理器模块，与该存储单元相连的，适于处理所述磁感知组件接收的磁扰动信号；即，所述处理器模块把该磁扰动信号转换为与所述目标车辆对应的第一脉冲信号，其脉冲幅度为该磁扰动信号的幅度平均值；

所述处理器模块将所述第一脉冲信号与所述车辆类型特征库中的脉冲幅度做对比，即可获得该目标车辆的类型；若判断出该类型的目标车辆不应驶入车道时，则输出相应抓拍控制信号；

所述车辆类型特征库中还包括车辆类型与车长的对应关系，即，通过目标车辆类型获知目标车长；

所述处理器模块适于根据所述磁扰动信号的持续时间确定脉冲宽度，通过计算该目标车长与脉冲宽度的比值，获得目标车速；若该目标车速超速时，则输出相应抓拍控制信号。

8.根据权利要求7所述的车辆压车道实线抓拍装置的工作方法，其特征在于，

所述磁偏置发生装置包括：永磁体，第一、第二导磁体，所述永磁体的两极分别与第一、第二导磁体的一端相接触，并所述永磁体与第一、第二导磁体构成L字形； 

第一或第二导磁体的另一端与所述磁感知组件相邻设置，且所述永磁体，第一、第二导磁体，磁感知组件构成一凹字形；

其中，所述偏置磁场适于从所述第一导磁体的端部发出，并沿第二导磁体的长度方向穿过所述磁感知组件，即构成所述磁力线的绕行回路；

所述磁感知组件与第二导磁体之间留有适于调节磁场强度的空气磁隙；

所述磁感知组件包括：三对呈喇叭状的适于汇聚磁信号的磁汇聚体，该三对磁汇聚体的喇叭口均朝外设置且分别处于一正方体的六个端面上，该三对磁汇聚体的内侧端之间构成一腔体，该腔体内设有与所述处理器模块相连的三维磁场传感器；设定三维磁场传感器的X轴、Y轴、Z轴分别与第一、第二、第三对磁汇聚体相对应的中心轴线一致；

所述车辆检测装置适于当目标车辆在该车道行驶过程中进入所述偏置磁场，则所述三维磁场传感器的X轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件的前或后方向产生的磁扰动信号；所述三维磁场传感器的Y轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件的左或右方向产生的磁扰动信号；所述三维磁场传感器的Z轴适于检测所述目标车辆在所述磁感知组件的上方产生的磁扰动信号；

所述存储单元还存储有车辆偏移数据库；

获得所述车辆偏移数据库的方法为：在确定车辆类型后，将所述Y轴检测到的磁扰动信号转换成与偏移距离相对应的脉冲波形，其中，偏移距离为目标车辆的中心轴线偏离所述车道的中心线的距离；且该脉冲波形的幅度由Y轴检测到的磁扰动信号的幅度平均值确定；由此获得所述偏移距离相对应的各脉冲波形，即构成所述车辆偏移数据库；

判断目标车辆压车道线的方法，包括：

A、所述处理器模块还适于把所述Y轴检测到的磁扰动信号转换为与该目标车辆对应的第二脉冲信号，其脉冲幅度为该磁扰动信号的幅度平均值；所述处理器模块将第二脉冲信号与车辆偏移数据库中的脉冲幅度做对比，即可获得该目标车辆的所述偏移距离；

B、通过目标车辆类型获知目标车辆的车宽；

C、所述处理器模块预设所述车道宽度，通过检测所述偏移距离与目标车宽之和大于所述车道宽度，以判断所述目标车辆的车轮压车道线，且输出相应抓拍控制信号。