CN203225009U - 一种激光式交通情况调查系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光式交通情况调查系统，该系统包括：一种激光式交通情况调查系统装置，其特征是，所述的系统装置包括：激光扫描测距传感器，用于实时测量车辆的横截面尺寸；数据采集处理器，与所述的激光扫描测距传感器连接，用于对激光扫描测距传感器的数据进行采集、处理，输出检测结果；激光扫描测距传感器安装距离地面4米至8米；系统可满足各种车道的高精度交通情况调查数据输出，以解决传统交通情况调查设备的检测精度低、施工复杂、寿命低等问题。

Description

一种激光式交通情况调查系统

技术领域

本实用新型关于智能交通领域，特别关于一种激光式交通情况调查系统。 

背景技术

交通情况调查系统主要用于检测交通断面上机动车车流量信息的装置。交通情况调查系统采用各种传感器对车辆的车型、行驶速度等信息进行检测。 

现有交通情况调查系统中大多采用压电、线圈、超声波、雷达等检测方式。其中以压电、线圈为代表的接触式检测方式的交调设备检测精度较高，但需破路施工、维护困难；以超声波、雷达为代表的非接触式检测方式的交调设备具有施工简便的优点，但检测精度低、受环境影响较大。 

在现有的交通情况调查系统中存在着一些弊端，例如： 

（一）采用感应线圈检测的交通情况调查系统： 

在公路下面铺设一个线圈并加以高频电流当车辆从上面通过时，由于车辆大部分由金属制成，因而会在线圈内部产生涡流而使线圈电感量减小，从而获得交通流量信号。在用于车型识别时，由于不同车型的底盘结构和铁磁物质分布的不同，电流变化引起的磁场的变化也不同，系统就是根据感应曲线的不同而区分不同类型的车辆。对于检测车型、交通流量、占有率等交通参数时，这种方法准确率较高，且具有成本较低、不受气候影响等优点。因此实际使用范围很广，但是这种检测方式施工需要破坏路面，只能提供诸如车辆计数、车辆速度等有限的检测信息，并且线圈在实际使用中的寿命较短，因此在一些对车辆流量统计信息要求较高的场合，单纯利用线圈的检测方式已经不再适用。 

（二）基于压电薄膜与感应线圈相结合的交通情况调查系统： 

压电薄膜交通传感器的检测原理是在轮胎经过传感器时采集信息。感应线圈只能显示出一个大金属物体经过了线圈，只能提供车辆的有限的特征信息，而压电薄膜交通传感器检测经过传感器的轮胎，产生一个与施加到传感器上的压力成正比的模拟信号，并且输出的周期与轮胎停留在传感器上的时间相同。 这种结合压电薄膜与感应线圈检测技术的交通情况调查系统兼有压电膜和线圈两者的优点，具有成本低、车型分类精度高、不受气候影响等优势。但缺点为需要破坏路面，一旦损坏以后维修极其困难。 

（三）基于微波、超声波以及二者组合技术的车辆流量调查系统： 

超声波检测分类技术在高速公路上应用比较多，它利用反射回波原理，系统主要由探头和控制机构成，探头具有发射和接受双重功能，被设置于道路的正上方。其工作原理是，由超声波发生器发射高频波，并由运动车辆以变化的频率返回，通过换能器记录下频率特征，从而进行车辆检测和车型识别。超声波检测器采用悬挂式安装，这与路面埋设式相比不需破坏路面，也不受路面变形的影响而且有使用寿命长、可移动、架设方便的优点。不足之处是其检测范围呈锥形，受车辆遮挡和行人的影响，反射信号不稳定，检测精度较差另外其精度也易受环境的影响，尤其是大风、暴雨等自然条件的影响，有时甚至会造成较高的误检。 

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种激光式交通情况调查系统，以解决传统交通情况调查设备的检测精度低、施工复杂、寿命低等问题。 

本实用新型的目的之一是，提供一种激光式交通情况调查系统，该系统包括： 

与被测道路上对应的激光扫描测距传感器，用于实时测量车辆的横截面尺寸，能够通过逐点扫描的方式测量传感器与被测物体之间的距离，安装距离地面4米至8米处；每组激光扫描测距传感器沿道路的横切面方向扫描，在道路上形成的扫描投影线与道路方向垂直；其中一只激光扫描测距传感器扫描扇面垂直于路面，另一只激光扫描测距传感器扫描扇面与前一只激光扫描测距传感器扫描扇面呈一定夹角；能够支持最多四车道的检测；两只激光扫描测距传感器通过网络与系统中的数据采集处理器进行连接；每组两只激光扫描测距传感器最多可覆盖四车道检测范围，激光扫描测距传感器安装于多车道正中央距离 地面4米至8米处；激光扫描测距传感器也可应用于单车道或两车道检测范围，对于单车道或两车道检测，激光扫描测距传感器可采用路侧立杆安装方式；大于四条车道时可采用多组激光扫描传感器；对于多车道，路中央具有隔离带情况下可采用在路中央隔离带处立杆安装形式，激光扫描测距传感器安装高度距地面4米至8米范围；对于多车道，路中央无隔离带情况下可采用龙门架安装形式，激光扫描测距传感器安装于龙门架正中央，安装高度距地面4米至8米范围；所述的激光扫描测距传感器通过网络与系统中的数据采集处理器进行连接；数据采集处理器采用嵌入式硬件平台和实时操作系统，完成对数据的采集、处理、检测结果输出；系统中还有用于网络传输的交换机和无线传输模块。系统依据不同车辆的轮廓特征，将各种机动车辆分成九种车型，此车型分类满足交通部《固定式交通流量调查设备技术条件》中车型二级分类要求，即：中小客车、小型货车、大客车、中型货车、大型货车、特大型货车、集装箱车、摩托车、拖拉机。 

本实用新型的有益效果在于，在无需破坏路面的情况下，以非接触检测方式提供精确车辆车型分类功能，同时具有速度检测功能，完全满足交通部关于公路交通流量检测设备的要求。与同类产品相比较，本使用新型具有安装简便、易维护的优势，其安装、维护过程均不影响正常交通。在系统检测精度方面，与同类产品相比较，具有不受环境影响的优势，同时激光扫描测距传感器本身具有极高的检测精度，在系统设计中又充分考虑了科学合理的布局，能够精确检测车辆的车型、车速等信息，为交通流量调查提供了可靠依据。在使用寿命方面，因为本实用新型为一种非接触式的检测设备，比接触式检测设备的寿命大有提高。综上所述，本实用新型解决了传统交通情况调查系统寿命低、检测精度低、成本高、安装维护困难等问题。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1、为本实用新型系统结构框图； 

图2、为本实用新型系统龙门架安装方式布局图； 

图3、为本实用新型系统路侧立杆安装方式布局图； 

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 

实施例1 

如图1所示，本实施例的装置包括：与被测道路上对应的两只激光扫描测距传感器101与102；两只激光扫描测距传感器通过网络与系统中的数据采集处理器104进行连接；数据采集处理器104完成对数据的采集、处理、检测结果输出；系统中还有用于网络传输的交换机103和无线传输模块105。 

如图2所示，在龙门架正中央位置安装两只激光扫描测距传感器201和激光扫描测距传感器202；其中，激光扫描测距传感器201扫描的方向与道路行驶方向垂直，且扫描的光幕与道路表面垂直；激光扫描测距传感器202扫描的光幕与激光扫描测距传感器201扫描的光幕呈一定角度用a表示，角度a通常为45度。 

激光扫描测距传感器201扫描的光幕在地面的投影线用L1表示，激光扫描测距传感器202扫描的光幕在地面的投影线用L2表示；L1与L2之间的距离用D表 示；因为激光扫描测距传感器201和激光扫描测距传感器202的扫描光幕夹角a为45度，且激光扫描测距传感器201扫描的光幕与地面垂直，所以L2与L1之间的距离D就等于激光扫描测距传感器201和激光扫描测距传感器202的安装高度，假设激光扫描测距传感器201和激光扫描测距传感器202的安装高度为6米，则D也为6米，这样的布局一方面便于系统对测距数据进行坐标转换，另一方面仅使用两只激光扫描测距传感器大大降低系统成本的同时又能够保证系统较高的检测精度。 

车辆通行速度检测。当图2中车辆按照所示方向行驶，先经过L2，然后经过L1；系统计时器记录车辆车头进入L2的时刻和车尾离开L2的时刻，然后记录车辆车头经过L1的时刻和车尾离开L1的时刻，由此可以计算出车辆车头进入L2至车尾离开L1的时间；因为车辆驶过L2与L1的时间已知，并且L2与L1之间的距离D已知，那么就可以计算出车辆的速度。 

车辆车型检测。激光扫描测距传感器202主要用于判断车辆驶入的触发；在上述车辆通行速度检测中已经提到，当车辆车辆车头进入L2时，记录当前时刻，并作为车辆驶入的触发；激光扫描测距传感器201主要用于车辆高度、宽度检测，当车辆车头驶入光幕L1至车辆车尾驶出光幕L1的过程中，激光扫描测距传感器连续测量车辆的宽度与高度数据，并将测量原始数据通过TCP/IP网络传输至数据采集处理器；数据采集处理器记录多帧测距数据，进而可以分析出车辆高度、宽度变化情况；车辆的长度信息通过车辆的行驶速度和驶过L2和L1的时间推算出来；在计算出车辆高度、宽度变化量，以及车辆长度的情况下，也就可以描绘出车辆的整体轮廓，依据不同车辆的轮廓特征，将各种机动车辆分成九种车型，此车型分类满足交通部《固定式交通流量调查设备技术条件》中车型二级分类要求，即：中小客车、小型货车、大客车、中型货车、大型货车、特大型货车、集装箱车、摩托车、拖拉机。 

数据采集处理器输出检测数据，通过无线传输模块将检测数据传输至数据 中心。 

实施例2 

如图3所示，在路侧安装立杆，立杆顶端位置安装两只激光扫描测距传感器301和激光扫描测距传感器302；其中，激光扫描测距传感器301扫描的方向与道路行驶方向垂直，且扫描的光幕与道路表面垂直；激光扫描测距传感器302扫描的光幕与激光扫描测距传感器301扫描的光幕呈一定角度用a表示，角度a通常为45度。 

激光扫描测距传感器301扫描的光幕在地面的投影线用L1表示，激光扫描测距传感器302扫描的光幕在地面的投影线用L2表示；L1与L2之间的距离用D表示；因为激光扫描测距传感器301和激光扫描测距传感器302的扫描光幕夹角a为45度，且激光扫描测距传感器301扫描的光幕与地面垂直，所以L2与L1之间的距离D就等于激光扫描测距传感器301和激光扫描测距传感器302的安装高度，假设激光扫描测距传感器301和激光扫描测距传感器302的安装高度为6米，则D也为6米，这样的布局一方面便于系统对测距数据进行坐标转换，另一方面仅使用两只激光扫描测距传感器大大降低系统成本的同时又能够保证系统较高的检测精度。 

车辆通行速度检测。当图3中车辆按照所示方向行驶，先经过L2，然后经过L1；系统计时器记录车辆车头进入L2的时刻和车尾离开L2的时刻，然后记录车辆车头经过L1的时刻和车尾离开L1的时刻，由此可以计算出车辆车头进入L2至车尾离开L1的时间；因为车辆驶过L2与L1的时间已知，并且L2与L1之间的距离D已知，那么就可以计算出车辆的速度。 

车辆车型检测。激光扫描测距传感器302主要用于判断车辆驶入的触发；在上述车辆通行速度检测中已经提到，当车辆车辆车头进入L2时，记录当前时刻，并作为车辆驶入的触发；激光扫描测距传感器301主要用于车辆高度、宽 度检测，当车辆车头驶入光幕L1至车辆车尾驶出光幕L1的过程中，激光扫描测距传感器连续测量车辆的宽度与高度数据，并将测量原始数据通过TCP/IP网络传输至数据采集处理器；数据采集处理器记录多帧测距数据，进而可以分析出车辆高度、宽度变化情况；车辆的长度信息通过车辆的行驶速度和驶过L2和L1的时间推算出来；在计算出车辆高度、宽度变化量，以及车辆长度的情况下，也就可以描绘出车辆的整体轮廓，依据不同车辆的轮廓特征，将各种机动车辆分成九种车型，此车型分类满足交通部《固定式交通流量调查设备技术条件》中车型二级分类要求，即：中小客车、小型货车、大客车、中型货车、大型货车、特大型货车、集装箱车、摩托车、拖拉机。 

数据采集处理器输出检测数据，通过无线传输模块将检测数据传输至数据中心。 

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。 

Claims (4)

1.一种激光式交通情况调查系统装置，其特征是，所述的系统装置包括： 

激光扫描测距传感器，用于实时测量车辆的横截面尺寸； 

数据采集处理器，与所述的激光扫描测距传感器连接，用于对激光扫描测距传感器的数据进行采集、处理，输出检测结果； 

激光扫描测距传感器安装方式为，每组两只激光扫描测距传感器最多可覆盖四车道检测范围，激光扫描测距传感器安装于多车道正中央距离地面4至8米处； 

激光扫描测距传感器也可应用于单车道或两车道检测范围，对于单车道或两车道检测，激光扫描测距传感器可采用路侧立杆安装方式。 

2.根据权利要求1所述的一种激光式交通情况调查系统装置，其特征是能够通过逐点扫描的方式测量传感器与被测物体之间的距离。 

3.根据权利要求1所述的一种激光式交通情况调查系统装置，其特征是，所述的最多可覆盖四车道检测范围还包括：对于多车道，路中央具有隔离带情况下可采用在路中央隔离带处立杆安装形式，激光扫描测距传感器安装高度距地面4米至8米范围； 

对于多车道，路中央无隔离带情况下可采用龙门架安装形式，激光扫描测距传感器安装于龙门架正中央，安装高度距地面4米至8米范围。 

4.根据权利要求1所述的激光式交通情况调查系统装置，每组包含两只激光扫描测距传感器，其中一只激光扫描测距传感器扫描扇面垂直于路面，另一只激光扫描测距传感器扫描扇面与前一只激光扫描测距传感器扫描扇面呈一定夹角，能够支持最多四车道的检测。 

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