CN110082555A - 基于单片机和双路激光器的车辆行驶加速度测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于单片机和双路激光器的车辆行驶加速度测量方法。本发明在道路一边架设双路激光发射器，另一边架设双路激光接收器和处理单元。当车头依次通过两路激光时，获得分别遮挡的时间和，设两路激光的间隔固定为L，则可获得车头的实时速度。同理，检测车尾分别不遮挡两路激光的时间和，计算出车尾的实时速度。通过定时器获得车头通过和车尾通过的时间间隔，车辆的加速度可以通过车头和车尾的速度变化大小来获得。本发明可以实现自动触发，自动测算，实现无人值守的速度、加速度数值捕捉。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆行驶加速度测量方法，具体涉及一种基于单片机和双路激光器的车辆行驶加速度测量方法。
背景技术
车辆的速度和加速度是评判车辆状态的重要数据指标，也是评判道路安全性的主要参数。常见的车辆速度和加速度计使用的是红外或雷达测量技术，成本高昂，且设备一般较为沉重，而且需要人工对准，不能自主测量。
专利号为CN201320122735.2的发明专利，公开了一种车辆速度和加速度的测量仪。该装置包括两套感应测量装置和一套手持测量装置，通过红外传感器感应车辆，经过三个传感器的速度来计算加速度，该系统反应较慢，导致精度不够准确
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于单片机和双路激光器的车辆行驶加速度测量方法。
本发明需要在道路一边架设双路激光发射器，另一边架设双路激光接收器和处理单元，两路激光发射器发出的激光分别投射到激光接收器中，两路激光接收器输出连接到单片机外部中断端口，使得单片机可以检测的激光信号的遮挡情况。
当车头依次通过两路激光时，获得分别遮挡的时间t1和t2，同时，两路激光的间隔固定为L，通过下面公式获得车头的实时速度v1。
同理，检测车尾分别不遮挡两路激光的时间t3和t4，计算出车尾的实时速度v2。此时车辆速度可设定为车尾经过速度计的速度，即v＝v2。
通过定时器获得车头通过和车尾通过的时间间隔tp，tp＝t4-t2，车辆的加速度可以通过车头和车尾的速度变化大小来获得：
而车辆的行驶方向可以根据车辆遮挡激光信号的顺序来获得。
本发明的有益效果：
(1)双路激光加上高速单片机的组合可以使该装置反应快速，同时计算得出的速度、加速度值精度较高。
(2)通过算法的设计，可以实现自动触发，自动测算，实现无人值守的速度、加速度数值捕捉。
(3)该设备价格低廉，安装方便，且尺寸较小，可以大大减小使用者的负担。
(4)两路激光的设计相较三路激光结构，能够节省一路的成本，且在对准时更加方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为实施例中在道路上架设设备的示意图；
图3为实施例中实际测试效果图；
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。
本发明提供了一套可以实时监测道路车辆速度和加速度的装置。其需要在道路一边架设双路激光发射器，另一边架设双路激光接收器和处理单元，两路激光有一定的间隔距离。当车辆经过道路时，可以立即计算获得车辆的速度、加速度以及行驶方向的信息，并通过无线通信模块传输至主机进行进一步的分析处理。
本发明所涉及的测量装置，包括：激光发射器，由两路红色点激光发射器和激光器支架组成；双路激光接收器和处理单元，由两路可见红光传感器、STM32单片机、一对无线数据传输模块、激光器支架组成，该部分硬件基本结构如图1所示。
如图2所示。两路激光发射器发出的激光分别投射到激光接收器中，两路激光接收器输出连接到单片机外部中断端口，使得单片机可以检测的激光信号的遮挡情况。
当车头依次通过两路激光时，获得分别遮挡的时间t1和t2，同时，两路激光的间隔固定为L，通过下面公式可获得车头经过速度计的实时速度v1。
同理，检测车尾分别不遮挡两路激光的时间t3和t4，计算出车尾通过速度计的实时速度v2。车辆速度设定为车尾经过速度计的速度，即v＝v2。
通过定时器可以获得车头通过速度计和车尾通过速度计的时间间隔tp，tp＝t4-t2。车辆的加速度可以通过车头和车尾的速度变化大小来获得：
而车辆的行驶方向可以根据车辆遮挡激光信号的顺序来获得。
本发明使用STM32单片机的“SysTick”定时器记录系统运行时间，将会记录系统从开机以来运行的时长(精度：毫秒)，并可以随时读取此时间。同时还使用外部中断连接双路激光发射器以获得激光的遮挡情况，外部信号的上升沿和下降沿都会触发CPU中断。具体的测试流程如下：
(1)当车辆未进入测试区域时，等待车辆。
(2)当车头刚遮挡第一路激光时，记录遮挡的时间t1。
(3)当车头刚遮挡第二路激光时，此时两路激光都被车辆遮挡，记录遮挡的时间t2。
(4)当车尾刚不在遮挡第一路激光时，记录时间t3。
(5)当车尾刚不在遮挡第二路激光时，此时两路激光都不被遮挡，记录时间t4。
(6)记录完成后，此时车辆应当已经离开测试区域，可以通过上文公式计算数据，通过发送到主机进一步处理，同时继续等待后续车辆进入测试区域。
本发明可以达到的最低误差在±1km/h以内，能够充分满足国标中对车辆速度检测的要求。具体实际测试数据如图3所示，其中与对照组的一个稳定误差为速度计与对照组的速度检测位置不同所导致的。
Claims (2)
1.基于单片机和双路激光器的车辆行驶加速度测量方法，在道路一边架设双路激光发射器，另一边架设双路激光接收器和处理单元，两路激光发射器发出的激光分别投射到激光接收器中，两路激光接收器输出连接到单片机外部中断端口，使得单片机可以检测激光信号的遮挡情况，其特征在于：
当车头依次通过两路激光时，分别获得遮挡的时间t1和t2，计算车头的实时速度v1：
其中：L为两路激光的间隔固定；
同理，检测车尾分别不遮挡两路激光的时间t3和t4，计算出车尾的实时速度v2；则车辆的加速度由车头和车尾的速度变化大小来获得：
其中，tp为通过单片机的定时器获得的车头通过和车尾通过的时间间隔。
2.根据权利要求1所述的基于单片机和双路激光器的车辆行驶加速度测量方法，其特征在于：
使用STM32单片机的“SysTick”定时器记录系统运行时间，并执行以下程序：
(1)当车辆未进入测试区域时，等待车辆；
(2)当车头刚遮挡第一路激光时，记录遮挡的时间t1；
(3)当车头刚遮挡第二路激光时，此时两路激光都被车辆遮挡，记录遮挡的时间t2；
(4)当车尾刚不在遮挡第一路激光时，记录时间t3；
(5)当车尾刚不在遮挡第二路激光时，此时两路激光都不被遮挡，记录时间t4；
(6)记录完成后，此时车辆应当已经离开测试区域，通过公式计算加速度数据，并发送到主机进一步处理，同时继续等待车辆进入测试区域。
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