CN105243927A - 一种检测牵引车倒车移位的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测牵引车倒车移位的系统及方法，属于交通管理领域。该所述检测牵引车倒车移位的系统包括光电传感器、压感电缆、吊杆以及信号采集板；在所述吊杆上均设有霍尔传感器；每个光电传感器均包括光电传感器发射端和光电传感器接收端；所述光电传感器、压感电缆和霍尔传感器产生的信号均进入信号采集板，由信号采集板进行数据的采集和转发；在所述道路左边线的左端设有第一光电传感器发射端，在其右端设有第一光电传感器接收端；在所述道路中线的左端设有第二光电传感器接收端，在其右端设有第二光电传感器发射端；在所述道路右边线的左端设有第三光电传感器发射端，在其右端设有第三光电传感器接收端。

Description

一种检测牵引车倒车移位的系统及方法

技术领域

本发明属于交通管理领域，具体涉及一种检测牵引车倒车移位的系统及方法。

背景技术

牵引车俗称半挂车，车头和车身分开，二者之间采用可旋转的刚性连接，其倒车移位的考试场地和考试要领与车头和车身为一整体的车型有很大区别，考试要求也有较大差别。其考试目的为“考核机动车驾驶人操控牵引车前进、倒车和正确判断车轮行驶轨迹以及在有限区域正确停靠车辆的能力。”该考试科目的场地情况如图1所示。

图1中1为甲库库长，其长度为牵引车长加1米。2为从甲库到乙库的路长，其长度为两倍车长。3为乙库库长，其长度为牵引车长加1米。4为路中线。5为桩杆。6为道路右边线(也称甲库边线)。7为道路左边线(也称乙库边线)。图1中的实线箭头为牵引车前进方向，虚线箭头为牵引车倒退方向。

该考试场地库宽为整车宽的1.5倍；甲库四角设桩杆，乙库在靠近甲库的一角设桩杆。考试开始后驾驶人驾驶牵引车从甲库向前驶入乙库停正，然后倒入甲库内停正。

该科目的分类评判标准为：1、不按规定路线，顺序行驶，不合格。2、碰擦桩杆，不合格。3、车身出线，不合格。4、移库不入，不合格。此外还须遵守科目二考试综合评判标准，与该科目相关的包括：中途熄火一次，扣10分。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种检测牵引车倒车移位的系统及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种检测牵引车倒车移位的系统，设置在考试场地上，所述考试场地包括甲库和乙库以及依次平行的道路左边线、道路中线和道路右边线，所述甲库位于道路中线与道路右边线之间，乙库位于道路左边线与道路中线之间，甲库的库口位于最左端，乙库的库口位于最右端，甲库的库底、乙库的库底均与道路中线垂直，甲库的库底与乙库的库底之间的水平距离为牵引车长度的两倍，甲库的库口到甲库的库底、乙库的库口到乙库的库底的距离均为牵引车的长度加1米，道路左边线到道路中线的垂直距离、道路中线到道路右边线的垂直距离均为牵引车的宽度的1.5倍；

所述检测牵引车倒车移位的系统包括光电传感器、压感电缆、吊杆以及信号采集板；

在所述吊杆上均设有霍尔传感器；

每个光电传感器均包括光电传感器发射端和光电传感器接收端；

所述光电传感器、压感电缆和霍尔传感器产生的信号均进入信号采集板，由信号采集板进行数据的采集和转发；

在所述道路左边线的左端设有第一光电传感器发射端，在其右端设有第一光电传感器接收端；

在所述道路中线的左端设有第二光电传感器接收端，在其右端设有第二光电传感器发射端；

在所述道路右边线的左端设有第三光电传感器发射端，在其右端设有第三光电传感器接收端；

在所述道路左边线的外侧设有第四光电传感器接收端，在道路右边线的外侧设有第四光电传感器发射端，第四光电传感器接收端和第四光电传感器发射端均位于甲库库底所在的直线上；

在靠近甲库的库口处设有第一压感电缆，在靠近乙库的库底处设有第二压感电缆，在靠近乙库的库口处设有第三压感电缆；

在所述甲库的库口两侧均设有吊杆，在甲库的库底两侧均设有吊杆，在乙库的库底位于道路中线侧设有吊杆。

各个所述光电传感器发射端和光电传感器接收端的高度均与牵引车的车身的货箱底板的高度相同。

所述第一压感电缆的位置为以牵引车进入甲库时，牵引车的前保险杠与甲库的库口平齐时，其最后轮的位置；

所述第二压感电缆的位置为以牵引车进入乙库时，其尾部最末端与乙库的库口平齐时，其最前轮的位置；

所述第三压感电缆的位置为牵引车进入乙库时，其头部最前端保险杠与乙库的库底平齐时，其最前轮位置。

所述霍尔传感器设置在吊杆的下部，并在吊杆下方的地面里面埋设有强磁铁，霍尔传感器的导线从吊杆上端穿出。

在所述压感电缆外面包裹有保护套，所述保护套包括从里向外依次设置的内层保护橡胶、减震减压橡胶条和外层保护橡胶；

所述保护套上设有开口，压感电缆从该开口嵌入到保护套内。

利用上述系统实现的检测牵引车倒车移位的方法，包括：

第一光电传感器发射端与第二光电传感器接收端产生甲库库口光电信号Q1，第三光电传感器发射端和第三光电传感器接收端产生甲库边线光电信号L1，第二光电传感器发射端和第二光电传感器接收端产生路中线光电信号L2，第一光电传感器发射端和第一光电传感器接收端产生乙库边线光电信号L3，第一压感电缆产生甲库压感电缆信号Y1，第二压感电缆产生乙库靠近库底压感电缆信号Y3，第三压感电缆产生乙库靠近库口压感电缆信号Y2，甲库的库门左侧吊杆产生甲库库门左侧霍尔信号G1，甲库的库门右侧吊杆产生甲库库门右侧霍尔信号G2，甲库的库底左侧吊杆产生甲库库底左侧霍尔信号G3，甲库的库底右侧吊杆产生甲库库底右侧霍尔信号G4；

所述方法包括：

步骤1：牵引车进入甲库待考，场地内信号进行监测，所有信号均为高电平有效，低电平为未触发状态，信号无误则进入准备考试状态；

步骤2：考试开始牵引车驶出甲库，Q1被遮挡，表示考试正式开始，Y1开始监测，在Q1之前如果有Y1传入则忽略；在L2没有被遮挡两次且Y2无信号之前如果触发Y1信号则判定为不按规定路线顺序行驶不合格，并转入步骤6；如果L1和L3被遮挡，则判定为车身出线不合格，并转入步骤6；

步骤3：牵引车驶出甲库，遮挡L2，对L2信号进行计数操作，一次遮挡且信号还原则计数一次，计数为1，表明车身已经驶离甲库一侧，计数一次结束后表明车身已开始进入乙库；在一次计数之前如果有G1至G4任一信号被触发，则表明车身刮擦或碰撞吊杆，判定为碰擦桩杆不合格，并转入步骤6；

步骤4：L2计数为1，如果有G5信号产生，表明牵引车在进入或退出乙库过程中触碰吊杆，则判定为碰擦桩杆不合格；车辆完全驶入乙库，在没有Y2信号之前，如果再次有L2信号触发，则判定为车身出线不合格，并转入步骤6；如果车辆碾压Y2，且无L2，L3信号，表明牵引车已经完全进入乙库；如果牵引车碾压Y3，表面牵引车驶出了库底线，则判定为车身出线不合格；

步骤5：牵引车开始倒车，驶出乙库时L2信号再次被遮挡，还原后L2计数加1，表明牵引车再次完全进入甲库一侧，触碰Y1信号表明考试合格，转入步骤6，当L2计数为2，且Q1被遮挡，没有Y1信号，如果L2再次被遮挡，则判定为车身出线不合格；

步骤6：考试结束。

所述方法中的信号的采集与处理步骤具体如下：

S1：对光电信号、霍尔信号进行信号保持操作，如果光电信号、霍尔信号频繁变换则丢弃中间变化量，只取信号保持在0.5秒以上的信号变化；

S2：对并行数据进行打包处理，存储为两个字节，加奇偶校验位并将字节型数据转换成字符数据；

S3：判断数据变化的情况：如果瞬间有数据变化，且已保持0.5秒则立即进行数据上传，否则数据为1秒钟上传一次。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用本发明，在进行考试的牵引车上针对该科目无需再增加其它传感器，即考试车具有灵活性，因为所有针对该科目的评判都是通过场地信号进行的，无须车载信号进行辅助。

考试成绩的评判可以通过位于考试场地外的服务端接收程序来进行判定并给出室外语音或大屏幕显示提示，这样降低了考试车改造的成本，具有很好的价格优势。

附图说明

图1牵引车倒车移位考试场地图

图2牵引车倒车移位场地信号设置图

图3信号采集板工作原理图

图4霍尔传感器连接结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

根据国家机动车驾驶人考试评判标准的相关规定，本发明设计了一套电子化考试场地，并设计和实现了与考试场地对应的评判方法。该考试场地的场地信号设置如下图2所示，图2中21为光电传感器发射端，22为光电传感器接收端，23为吊杆，24为压感电缆引出导线，25为压感电缆。在吊杆上设置有霍尔传感器，如图4所示，51为杆，52为导线，53为霍尔传感器，54为强磁铁。场地内的开关量信号定义如表1所示：

信号项

编码

注释

甲库库口光电	Q1	甲库库口位置，起始信号
			甲库边线光电	L1	甲库行驶方向右侧边线
路中线光电	L2	路中线
			乙库边线光电	L3	乙库行驶方向左侧边线
压感电缆	Y1	甲库压感电缆
			压感电缆	Y2	乙库压感电缆，靠近库口一侧
压感电缆	Y3	乙库压感电缆，靠近库底一侧
			吊杆霍尔信号	G1	甲库库门左侧吊杆
吊杆霍尔信号	G2	甲库库门右侧吊杆
			吊杆霍尔信号	G3	甲库库底左侧吊杆
吊杆霍尔信号	G4	甲库库底右侧吊杆
			吊杆霍尔信号	G5	乙库吊杆

表1

甲库库口设置一对光电信号，为该考试科目的起始信号。

甲库压感电缆Y1的位置为以牵引车进入甲库时，车辆前保险杠与库口平齐(车头位于库口内侧，误差小于10CM)时，车身最后轮位置。乙库压感电缆Y2的位置为以牵引车进入乙库时，车尾部最末端与库口平齐(车尾位于库口内侧，误差小于10CM)时，车头最前轮位置。乙库压感电缆Y3的位置为牵引车进入乙库时车头部最前端保险杠与库底平齐(车头位于库底外侧，误差小于10CM)时，车头最前轮位置。以上位置设置时务必保证车头、车身方向与边线或路中线平行。

光电信号的高度位于车身货箱底板高度上，这样做的目的是尽可能少的减少光电漏射产生的误判。

压感电缆传感器装置由压感电缆(在地面上用切割器切槽，深为压感外套直径的1.5倍，宽为压感电缆外护套直径的两倍。铺好后用水泥回填，抹平)和压感电缆信号放大器构成。压感电缆在受到挤压后产生微小的电流，经过压感电缆信号放大器对其进行放大，放大后的信号为12伏脉冲信号，该信号经过处理可作为开关信号进行处理。在考试过程中，如果车辆未按照规定路线行驶，则会碾压压感电缆，随之产生开关量信号高电平，则考试成绩为不合格。压感电缆在使用时需要外部设置保护层，否则压感电缆会产生破损而无法使用，本发明设计了一种橡胶保护层用以进行保护，包括外层保护橡胶、减震减压橡胶条和内层保护橡胶，在保护层设有开口间隙。压感电缆在使用时通过开口间隙嵌入到橡胶保护内层中。

该系统的工作步骤如下：

步骤1：车辆进入甲库待考，场地内信号进行监测，所有信号均为高电平有效，低电平为未触发状态，信号无误可进行考试。

步骤2：考试开始，车辆开始驶出甲库，库口Q1光电信号被遮挡，表示考试正式开始，直到考试结束L1，L3光电信号不能被遮挡，否则为“车身出线，不合格”终止考试。Y1信号开始监测，在Q1之前如果有Y1信号传入则忽略。在L2没有被遮挡两次且Y2无信号之前如果触发Y1信号则判定为“不按规定路线，顺序行驶，不合格”，考试终止。

步骤3：车辆驶出甲库，遮挡L2，对L2信号进行计数操作，一次遮挡且信号还原计数一次。计数为1，表示车身已经驶离甲库一侧。在一次计数之前如果有G1-G4吊杆信号被触发，则表明车身刮擦或碰撞吊杆，判定“碰擦桩杆，不合格”，考试终止。计数一次结束后说明车身已开始进入乙库。

步骤4：L2信号计数为1，如果有G5，信号产生，说明车辆在进入或退出乙库过程中触碰吊杆，判定“碰擦桩杆，不合格”。车辆完全驶入乙库，在没有Y2信号之前，车辆不允许再次遮挡L2信号。否则判定“车身出线，不合格”，考试终止。如果车辆碾压Y2，且无L2，L3信号，表示车辆已经完全进入乙库。如果车辆碾压Y3，则表示车辆驶出了库底线，判定“车身出线，不合格”。

步骤5：牵引车开始倒车，驶出乙库L2信号再次被遮挡，还原后L2计数加1，说明车辆再次完全进入甲库一侧，触碰Y1信号表示考试合格结束，当L2计数为2，且Q1被遮挡下，未见Y1信号则L2不能再次遮挡，否则判定为“车身出线，不合格”。

信号的采集与处理具体如下：

场地内的信号通过设置在场地机柜内的信号采集板进行数据的采集和转发。信号采集板工作原理图如图3所示。

如图3所示，此信号采集板采用12V供电，光电信号、吊杆霍尔信号、压感电缆信号共电源地V0。信号接入如图左侧的端子。针对上述场地信号，可使用0-11号端子，其它为预留。信号接入端连接16位开关量光电隔离，避免浪涌或者冲击电压烧毁后续电路。信号经过状态量访问电路进入STM32嵌入式单片机。在单片机内部对该并行数据进行处理。处理得步骤包括：

步骤1：对光电信号、吊杆进行信号保持操作，如果光电信号、吊杆信号频繁变换则丢弃中间变化量，只取信号保持在0.5秒以上的信号变化。这样做的目的是防止光电发射和接收光强不充分或受干扰产生误判信号。(如光电被飞鸟、落叶、雪片瞬间遮挡或较强风力下造成的吊杆晃动)。

步骤2：对并行数据进行打包处理，存储为两个字节，加奇偶校验位并将字节型数据转换成字符数据，一个上传得数据报的数据为ASCII编码的“0A”表示开始，以ASCII编码的“0D”表示结束。十进制表示分别是“10”和“13”。上述的数据报的开始和结束字符为不可见字符，不和真实数据发生混乱。

步骤3：判断数据变化的情况，如果瞬间有数据变化，且已保持0.5秒则立即进行数据上传。否则数据为1秒钟上传一次。

信号采集板有无线网络接口和RS232串行接口两种，均可进行数据上传。RS232接口工作方式为MODEM0方式，比较简单。WIFI工作方式为客户端工作方式，需要在STM32上写入服务端侦听地址和端口。WIFI数据上传采用TCP可靠链接进行传输。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (7)

1.一种检测牵引车倒车移位的系统及方法，其设置在考试场地上，所述考试场地包括甲库和乙库以及依次平行的道路左边线、道路中线和道路右边线，所述甲库位于道路中线与道路右边线之间，乙库位于道路左边线与道路中线之间，甲库的库口位于最左端，乙库的库口位于最右端，甲库的库底、乙库的库底均与道路中线垂直，甲库的库底与乙库的库底之间的水平距离为牵引车长度的两倍，甲库的库口到甲库的库底、乙库的库口到乙库的库底的距离均为牵引车的长度加1米，道路左边线到道路中线的垂直距离、道路中线到道路右边线的垂直距离均为牵引车的宽度的1.5倍；其特征在于：

所述检测牵引车倒车移位的系统包括光电传感器、压感电缆、吊杆以及信号采集板；

在所述吊杆上均设有霍尔传感器；

每个光电传感器均包括光电传感器发射端和光电传感器接收端；

所述光电传感器、压感电缆和霍尔传感器产生的信号均进入信号采集板，由信号采集板进行数据的采集和转发；

在所述道路左边线的左端设有第一光电传感器发射端，在其右端设有第一光电传感器接收端；

在所述道路中线的左端设有第二光电传感器接收端，在其右端设有第二光电传感器发射端；

在所述道路右边线的左端设有第三光电传感器发射端，在其右端设有第三光电传感器接收端；

在所述道路左边线的外侧设有第四光电传感器接收端，在道路右边线的外侧设有第四光电传感器发射端，第四光电传感器接收端和第四光电传感器发射端均位于甲库库底所在的直线上；

在靠近甲库的库口处设有第一压感电缆，在靠近乙库的库底处设有第二压感电缆，在靠近乙库的库口处设有第三压感电缆；

在所述甲库的库口两侧均设有吊杆，在甲库的库底两侧均设有吊杆，在乙库的库底位于道路中线侧设有吊杆。

2.根据权利要求1所述的检测牵引车倒车移位的系统，其特征在于：各个所述光电传感器发射端和光电传感器接收端的高度均与牵引车的车身的货箱底板的高度相同。

3.根据权利要求2所述的检测牵引车倒车移位的系统，其特征在于：所述第一压感电缆的位置为以牵引车进入甲库时，牵引车的前保险杠与甲库的库口平齐时，其最后轮的位置；

所述第二压感电缆的位置为以牵引车进入乙库时，其尾部最末端与乙库的库口平齐时，其最前轮的位置；

所述第三压感电缆的位置为牵引车进入乙库时，其头部最前端保险杠与乙库的库底平齐时，其最前轮位置。

4.根据权利要求3所述的检测牵引车倒车移位的系统，其特征在于：所述霍尔传感器设置在吊杆的下部，并在吊杆下方的地面里面埋设有强磁铁，霍尔传感器的导线从吊杆上端穿出。

5.根据权利要求4所述的检测牵引车倒车移位的系统，其特征在于：在所述压感电缆外面包裹有保护套，所述保护套包括从里向外依次设置的内层保护橡胶、减震减压橡胶条和外层保护橡胶；所述保护套上设有开口，压感电缆从该开口嵌入到保护套内。

6.一种利用权利要求1-5任一所述检测牵引车倒车移位的系统实现的检测牵引车倒车移位的方法，其特在于：

第一光电传感器发射端与第二光电传感器接收端产生甲库库口光电信号Q1，第三光电传感器发射端和第三光电传感器接收端产生甲库边线光电信号L1，第二光电传感器发射端和第二光电传感器接收端产生路中线光电信号L2，第一光电传感器发射端和第一光电传感器接收端产生乙库边线光电信号L3，第一压感电缆产生甲库压感电缆信号Y1，第二压感电缆产生乙库靠近库底压感电缆信号Y3，第三压感电缆产生乙库靠近库口压感电缆信号Y2，甲库的库门左侧吊杆产生甲库库门左侧霍尔信号G1，甲库的库门右侧吊杆产生甲库库门右侧霍尔信号G2，甲库的库底左侧吊杆产生甲库库底左侧霍尔信号G3，甲库的库底右侧吊杆产生甲库库底右侧霍尔信号G4；

所述方法包括：

步骤1：牵引车进入甲库待考，场地内信号进行监测，所有信号均为高电平有效，低电平为未触发状态，信号无误则进入准备考试状态；

步骤2：考试开始牵引车驶出甲库，Q1被遮挡，表示考试正式开始，Y1开始监测，在Q1之前如果有Y1传入则忽略；在L2没有被遮挡两次且Y2无信号之前如果触发Y1信号则判定为不按规定路线顺序行驶不合格，并转入步骤6；如果L1和L3被遮挡，则判定为车身出线不合格，并转入步骤6；

步骤3：牵引车驶出甲库，遮挡L2，对L2信号进行计数操作，一次遮挡且信号还原则计数一次，计数为1，表明车身已经驶离甲库一侧，计数一次结束后表明车身已开始进入乙库；在一次计数之前如果有G1至G4任一信号被触发，则表明车身刮擦或碰撞吊杆，判定为碰擦桩杆不合格，并转入步骤6；

步骤4：L2计数为1，如果有G5信号产生，表明牵引车在进入或退出乙库过程中触碰吊杆，则判定为碰擦桩杆不合格；车辆完全驶入乙库，在没有Y2信号之前，如果再次有L2信号触发，则判定为车身出线不合格，并转入步骤6；如果车辆碾压Y2，且无L2，L3信号，表明牵引车已经完全进入乙库；如果牵引车碾压Y3，表面牵引车驶出了库底线，则判定为车身出线不合格；

步骤5：牵引车开始倒车，驶出乙库时L2信号再次被遮挡，还原后L2计数加1，表明牵引车再次完全进入甲库一侧，触碰Y1信号表明考试合格，转入步骤6，当L2计数为2，且Q1被遮挡，没有Y1信号，如果L2再次被遮挡，则判定为车身出线不合格；

步骤6：考试结束。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述方法中的信号的采集与处理步骤具体如下：

S1：对光电信号、霍尔信号进行信号保持操作，如果光电信号、霍尔信号频繁变换则丢弃中间变化量，只取信号保持在0.5秒以上的信号变化；

S2：对并行数据进行打包处理，存储为两个字节，加奇偶校验位并将字节型数据转换成字符数据；

S3：判断数据变化的情况：如果瞬间有数据变化，且已保持0.5秒则立即进行数据上传，否则数据为1秒钟上传一次。