CN117116060A - 一种用于多车道行驶车辆检测的感应系统及感应检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于多车道行驶车辆检测的感应系统及感应检测方法,所述感应检测方法包括如下步骤:步骤1.检测1号地磁传感器,如符合触发条件则进入步骤2;步骤2.检测2号地磁传感器,如符合触发条件则判定2号地磁传感器对应的车道有车辆,并记录感应曲线;步骤3.检测3号地磁传感器是否符合触发条件;步骤4.检测4号地磁传感器,如符合触发条件,则判定3号地磁传感器对应的车道有车辆,并记录感应曲线。本发明可用于多车道并排时的车辆通过检测,通过设置在路面上的感应装置进行检测,在克服以往地埋式地磁传感器缺陷的基础上,有效降低了相邻车道车辆的误判,特别适用于具有多个车道的高速公路进出口等应用场景。

Description

一种用于多车道行驶车辆检测的感应系统及感应检测方法
技术领域
本发明属于交通技术领域,涉及行驶中的车辆检测,具体涉及一种用于多车道行驶车辆检测的感应系统及感应检测方法。
背景技术
在高速公路出入口一般都设置有地磁传感器,感应原理是车辆本身含有的铁磁物质会对车辆存在区域的地磁信号产生影响,使车辆存在区域的地球磁力线发生弯曲。 当车辆经过地磁传感器附近,地磁传感器能够灵敏感知到信号的变化。现有技术中将地磁传感器埋设在车道中央的路面下方,当车辆从地磁传感器上方驶过时即可感应,但这种方式具有以下缺陷:
由于埋设在地下,电磁波衰减严重,而且需要对全部路面宽度进行感应,因此地感地磁传感器体积庞大,一般直径在一米以上;当超载重型货车驶过时,容易使下方路面变形造成地磁传感器损坏;每次更换需要挖开路面,封闭车道进行施工,工作量大。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷,本发明公开了一种用于多车道行驶车辆检测的感应系统及感应检测方法。
本发明所述用于多车道行驶车辆检测的感应检测方法,包括如下步骤:
步骤1.从最外侧开始对地磁传感器按照1、2…N编号,其中1号和N号为边界地磁传感器,N为地磁传感器总数且为偶数,首先检测1号地磁传感器,如符合触发条件则进入步骤2,否则进入步骤3;
所述触发条件指感应到的变化量超过预先设置的感应阈值;
步骤2.检测2号地磁传感器,如符合触发条件则判定2号地磁传感器对应的车道有车辆,并记录感应曲线;
步骤3.检测3号地磁传感器是否符合触发条件,如符合触发条件则进入步骤4,否则进入步骤5;
本步骤中,如果步骤2中判定有车辆通过,则步骤3中检测得到的感应曲线被步骤2采集记录的感应曲线进行衰减反相叠加后,再判断是否符合触发条件;
步骤4.检测4号地磁传感器,如符合触发条件,则判定3号地磁传感器对应的车道有车辆,并记录感应曲线,用记录的感应曲线对步骤4的后续步骤采集的感应曲线进行衰减反相叠加;不符合触发条件则直接进入步骤4的后续步骤;
后续各个地磁传感器的检测步骤与步骤3至4相同,直至全部N个地磁传感器检测完;
后续步骤具体为:
步骤j.检测j号地磁传感器,是否符合触发条件,如符合触发条件则进入步骤j+1,否则进入步骤j+2;
本步骤中,在上一步骤j-1判断对应车道有车的情况下,j号地磁传感器的感应曲线被步骤j-1采集的感应曲线进行衰减反相叠加后,再判断是否符合触发条件;
步骤j+1.检测j+1号地磁传感器,如符合触发条件,则判定j号地磁传感器对应的车道有车辆,并记录感应曲线,记录的感应曲线用于步骤j+2中的衰减反相叠加;
不符合触发条件则直接进入步骤j+2;
其中j为大于3的奇数。
优选的,所述地磁传感器为安装在车道两侧并高于地面的MEMS地磁传感器。
优选的,所述感应阈值包括时间阈值和数值阈值,地磁传感器检测到的感应曲线高于数值阈值的时间大于时间阈值,则认为符合所述触发条件。
优选的,步骤1中将N个地磁传感器分为两组,分别从两组的边界地磁传感器,即1号地磁传感器和N号地磁传感器开始依照顺序检测。
优选的,所述衰减反相叠加的具体操作为:
F3E=F3-X(t)*F2,
其中F3表示被叠加的感应曲线,F2 表示用于叠加的感应曲线,X(t)为衰减系数,为时间t的函数;F3E表示叠加后的感应曲线。
本发明还公开了一种用于多车道行驶车辆检测的感应系统,包括成对安装在所有车道两侧并高于地面的地磁传感器,以及与各个地磁传感器信号连接的处理器,所述处理器能执行所述的感应检测方法。
采用本发明所述用于多车道行驶车辆检测的感应系统及感应检测方法,可用于多车道并排时的车辆通过检测,通过设置在路面上的感应装置进行检测,在克服以往地埋式地磁传感器缺陷的基础上,有效降低了相邻车道车辆的误判,特别适用于具有多个车道的高速公路进出口等应用场景。
附图说明
图1为本发明所述感应检测方法的一种具体应用场景示意图;
图2为本发明所述感应检测方法的一种具体实施方式流程示意图;
图3为本发明所述感应阈值的示意图;图中横坐标为时间,纵坐标为地磁感应强度;
图4为某车辆经过地磁传感器时地磁感应强度随车辆水平距离变化的示意图;图中横坐标为时间,纵坐标为地磁感应强度。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地阐述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明所述用于多车道行驶车辆检测的感应检测方法,通常基于以下应用场景,包括多个相邻排列的车道,以及成对安装在所有车道两侧并高于地面的地磁传感器,采用设置在车道旁侧成对的地磁传感器,地磁传感器可以采用MEMS地磁传感器,体积小,安装维修方便,克服了地埋式线圈体积庞大、容易损坏、安装维修工作量大的缺点,但由于设置在地面,电磁波衰减变小,使得对于多车道情况下,特别是例如高速公路进出口处,容易造成一个车辆驶过时,同时影响车道两侧及相邻车道靠近车辆所处车道的地磁感应传感器误报。为此,本发明公开了一种用于多车道行驶车辆检测的感应检测方法。
对成对布设在各个车道的地磁传感器按照排列顺序编号1,2 …N;N为偶数;如图1所示,给出本发明应用在一个高速公路收费站的典型布局,从左至右包括1号车道、2号车道和3号车道,其中1号和3号车道为边缘车道,2号车道为两侧均有车道的中间车道,相邻车道之间间隔有收费岛1和收费岛2,1号车道、2号车道和3号车道分别成对安装有1号地磁传感器11和2号地磁传感器12、3号地磁传感器13和4号地磁传感器14、5号地磁传感器15和6号地磁传感器16。其中1号地磁传感器11和6号地磁传感器16为最外缘的两个地磁传感器,只有一侧具有车道,为边界地磁传感器。
一般收费岛的宽度为1-2米,现有的地磁传感器对车辆的感应范围一般为5-7米,因此,车辆驶过时,会对本车道及相邻车道一侧的地磁传感器产生影响。
本发明中,由于最外侧车道的边界地磁传感器只受到单个车道影响,情况最简单,首先从边界地磁传感器开始检测。
从最外侧的边界地磁传感器向内逐个开始检测,具体为
步骤1.检测1号地磁传感器,如符合触发条件则进入步骤2,否则进入步骤3;
步骤2.检测2号地磁传感器,如符合触发条件则判定2号地磁传感器对应的车道有车辆,并记录感应曲线,用记录的感应曲线对步骤3检测得到的感应曲线进行衰减反相叠加;
衰减反相叠加为对记录的感应值曲线,按照相同的时间坐标进行曲线叠加;
步骤1至2对边缘车道进行检测,例如仅1号地磁传感器符合触发条件,由于1号地磁传感器位于车道边缘,可能安排有行人或非机动车通道,可能是1号地磁传感器旁侧有行人持金属物品或非机动车通过等造成,当1、2号地磁传感器同时符合触发条件,此时说明1、2号地磁传感器对应车道有车辆通过 ;
2号地磁传感器不符合触发条件,说明当前1号车道无车辆通过,进入步骤3,检测3号地磁传感器。
步骤2中2号地磁传感器如不符合触发条件,则直接进入步骤3;
如图3所示,其中触发条件指感应到的地磁场变化量超过感应阈值;感应阈值包括时间阈值VT和数值阈值VM,地磁传感器检测到高于数值阈值VM的时间大于时间阈值VT,则认为超过感应阈值。
如图4所示,给出某车辆经过地磁传感器时地磁感应强度随车辆水平距离变化的示意图,图中可见,当车辆距离地磁传感器水平距离超过3米时,仍然有可观察到的地磁感应变化,而对于紧邻的两根车道,例如2号地磁传感器12和3号地磁传感器13水平距离通常设置在1-3米范围内,1号车道的车辆会对2号车道的3号地磁传感器产生较强干扰,尤其是大型车辆驶过时,产生的地磁变化量可能超过1个小型汽车在2号车道驶过引起的变化量,此时可能产生误判。但对距离较远的4号地磁传感器,由于完整车道宽度通常为5米左右,则不会产生影响。
所述衰减反相叠加是指一条感应曲线按照相同时间坐标进行衰减后,反相叠加到被更新的曲线上去。
在判断出1号车道有车辆通过的情况下,对于2号车道靠近1号车道的3号地磁传感器的感应曲线根据1号车道的2号地磁传感器检测到的感应曲线进行衰减后反相叠加,从而减少2号车道的误判。
由于距离越长,衰减越大,更新过程中的处理通常需要对采集的感应曲线进行衰减,衰减比例即衰减系数与车辆尺寸、车道之间的距离、时间等因素相关,通常根据现场环境多次重复实测决定。
同理,判断出当前任意车道有车辆经过,则根据检测顺序,对后续检测车道靠近当前车道的地磁传感器的感应曲线进行衰减反相叠加,从而杜绝误判。
反相叠加是由于相邻车道产生的地磁量变化,实际造成了当前车道的地磁量变化上升,而这个上升不是由于当前车道的车辆行驶造成的,因此需要进行反相。
例如在时间T1-T2的时间段内,步骤2中检测得到的地磁量变化曲线为F2,步骤3检测得到的地磁量变化曲线为F3, 则在步骤3中最终用于判断是否符合触发条件的地磁量变化曲线
F3E=F3-X(t)*F2,
其中X(t)为T1-T2的时间段内的衰减系数,为时间t的函数,X(t)的具体表达方式,可根据现场环境实验测定 。
步骤3.检测3号地磁传感器,是否符合触发条件,如符合触发条件则进入步骤4,否则进入步骤5;
本步骤中,如果步骤2中判定有车辆通过,则步骤3中检测得到的感应曲线被步骤2采集的感应曲线进行衰减反相叠加后,再判断是否符合触发条件;
步骤4.检测4号地磁传感器,如符合触发条件,则判定3号地磁传感器对应的车道有车辆,并记录感应曲线,用记录的感应曲线对步骤5采集的感应曲线进行衰减反相叠加;不符合触发条件则直接进入步骤5;
步骤3中,如果地磁传感器不符合触发条件,说明3号地磁传感器对应车道没有车辆通过,此时不必检测4号地磁传感器,直接检测下一个车道靠近当前车道的地磁传感器即5号地磁传感器;
步骤4用于在配对的地磁传感器即3号地磁传感器已超过感应阈值的情况下,继续验证,如当前车道配对的3号和4号地磁传感器每个都超过感应阈值,且相邻车道有车时4号地磁传感器的感应曲线已被修正,说明当前车道有车辆通过。
后续步骤与步骤3至4相同,直至全部N个地磁传感器检测完。
后续步骤具体为:
步骤j.检测j号地磁传感器,是否符合触发条件,如符合触发条件则进入步骤j+1,否则进入步骤j+2;
本步骤中,在上一步骤j-1判断对应车道有车的情况下,j号地磁传感器的感应曲线被步骤j-1采集的感应曲线进行衰减反相叠加后,再判断是否符合触发条件;
步骤j+1.检测j+1号地磁传感器,如符合触发条件,则判定j号地磁传感器对应的车道有车辆,并记录感应曲线,记录的感应曲线用于步骤j+2中的衰减反相叠加;
不符合触发条件则直接进入步骤j+2;
其中j为大于3的奇数;
对于当前车道靠近上一个被检测车道的第j号地磁传感器,上一车道判定有车,则利用上一个地磁传感器的感应曲线进行衰减反相叠加后再判断是否触发条件,而对第j+1号地磁传感器,由于距离上一车道距离足够远, 上一车道即使有车也不会影响,因此对第j+1个地磁传感器,使用触发条件进行检测判断即可。
对第j+1号地磁传感器对应车道有车的判断结果是基于j号地磁传感器已经符合触发条件的情况下,即使下一车道有车并对第j+1号地磁传感器产生影响,但由于已经对第j号地磁传感器进行了判断,因此下一车道是否有车并不影响本车道的判断结果。本发明所述感应检测方法的一个具体流程如图2所示。
本发明可以检测各个车道的来车情况,针对一些特殊情况,也可以准确判断。
例如1号车道和3号车道,同时有大车通过,此时对于夹在中间的2号车道,分有车和无车两种情况分析。并假设检测方向为从1号车道向3号车道。
无车时,1号和3号车道的大车,分别对2号车道的3号感应天线13和4号感应天线14产生影响,例如可能造成3号感应天线13和4号感应天线14均超过原始的触发条件。
但由于1号车道已被判定有车,因此对触发条件进行更新,使得3号感应天线13的感应曲线要进行衰减反相叠加,而由于2号车道无车,3号感应天线检测到的地磁量变化值在衰减反相叠加后,不足以满足触发条件,因此最终判定2号车道无车。
有车时,3号感应天线检测到的感应曲线进行衰减反相叠加后仍然满足触发条件,而4号感应天线必然满足触发条件,因此最终判定2号车道有车;即本方法可以检测出连续多个车道均有车的情况,也可以对本车道无车而相邻两车道均有车的情况进行准确判断。
需要说明,本发明对各个地磁传感器检测时间相对车辆行驶通过地磁传感器的时间极短,一般相差3个数量级以上,因此在车辆通过检测地磁传感器的时间范围内足以完成多次全部地磁传感器的检测过程。
对于各个车道,如图1所示,可以安排多对地磁传感器,排列在车辆行驶方向上,避免单个地磁传感器故障造成无法检测,地磁传感器的高度通常高于车辆轮胎轮毂即可,一般高于地面0.5-1米范围内。
可以从1号车道开始逐步开始检测全部地磁传感器,也可以将车道分为两部分,各自从最边缘的地磁传感器即边界地磁传感器,按照本发明所述检测方法开始检测,直到检测完全部地磁传感器,可以按照车道数量等分,例如10个车道,共20个地磁传感器,可以分为两组各自10个车道;当车道数量不为偶数时,例如7个车道14个地磁传感器,则可以分为数量接近的两部分如8个和6个地磁传感器,进行检测。
采用本发明所述用于多车道行驶车辆检测的感应系统及感应检测方法,可用于多车道并排时的车辆通过检测,通过设置在路面上的感应装置进行检测,在克服以往地埋式地磁传感器缺陷的基础上,有效降低了相邻车道车辆的误判,特别适用于具有多个车道的高速公路进出口等应用场景。
前文所述的为本发明的各个优选实施例,各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提,各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用,所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程,并非用以限制本发明的专利保护范围,本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于多车道行驶车辆检测的感应检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1.从最外侧开始对地磁传感器按照1、2…N编号,其中1号和N号为边界地磁传感器,N为地磁传感器总数且为偶数,首先检测1号地磁传感器,如符合触发条件则进入步骤2,否则进入步骤3;
所述触发条件指感应到的变化量超过预先设置的感应阈值;
步骤2.检测2号地磁传感器,如符合触发条件则判定2号地磁传感器对应的车道有车辆,并记录感应曲线;
步骤3.检测3号地磁传感器是否符合触发条件,如符合触发条件则进入步骤4,否则进入步骤5;
本步骤中,如果步骤2中判定有车辆通过,则步骤3中检测得到的感应曲线被步骤2采集记录的感应曲线进行衰减反相叠加后,再判断是否符合触发条件;
步骤4.检测4号地磁传感器,如符合触发条件,则判定3号地磁传感器对应的车道有车辆,并记录感应曲线,用记录的感应曲线对步骤4的后续步骤采集的感应曲线进行衰减反相叠加;不符合触发条件则直接进入步骤4的后续步骤;
后续各个地磁传感器的检测步骤与步骤3至4相同,直至全部N个地磁传感器检测完;
后续步骤具体为:
步骤j.检测j号地磁传感器,是否符合触发条件,如符合触发条件则进入步骤j+1,否则进入步骤j+2;
本步骤中,在上一步骤j-1判断对应车道有车的情况下,j号地磁传感器的感应曲线被步骤j-1采集的感应曲线进行衰减反相叠加后,再判断是否符合触发条件;
步骤j+1.检测j+1号地磁传感器,如符合触发条件,则判定j号地磁传感器对应的车道有车辆,并记录感应曲线,记录的感应曲线用于步骤j+2中的衰减反相叠加;
不符合触发条件则直接进入步骤j+2;
其中j为大于3的奇数。
2.如权利要求1所述用于多车道行驶车辆检测的感应检测方法,其特征在于,所述地磁传感器为安装在车道两侧并高于地面的MEMS地磁传感器。
3.如权利要求1所述用于多车道行驶车辆检测的感应检测方法,其特征在于,所述感应阈值包括时间阈值和数值阈值,地磁传感器检测到的感应曲线高于数值阈值的时间大于时间阈值,则认为符合所述触发条件。
4.如权利要求1所述用于多车道行驶车辆检测的感应检测方法,其特征在于,步骤1中将N个地磁传感器分为两组,分别从两组的边界地磁传感器,即1号地磁传感器和N号地磁传感器开始依照顺序检测。
5.如权利要求1所述用于多车道行驶车辆检测的感应检测方法,其特征在于,所述衰减反相叠加的具体操作为:
F3E=F3-X(t)*F2,
其中F3表示被叠加的感应曲线,F2 表示用于叠加的感应曲线,X(t)为衰减系数,为时间t的函数;F3E表示叠加后的感应曲线。
6.一种用于多车道行驶车辆检测的感应系统,其特征在于,包括成对安装在所有车道两侧并高于地面的地磁传感器,以及与各个地磁传感器信号连接的处理器,所述处理器能执行如权利要求1-5任意一项所述的感应检测方法。
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