本发明专利技术公开一种基于多个震动检测传感器的车辆检测装置，包括震动检测单元、震动信号调理电路、数据采集单元、微处理器、存储单元和无线发射模块，震动检测单元、震动信号调理电路、数据采集单元和微处理器依次连接，存储单元、无线发射模块分别与微处理器连接，车辆行驶过程中，车轴通过车轮对路面产生连续激励，造成的路面震动由多个震动传感器检测到，并将检测信号通过信号调理电路后输入微控制器，由微控制器处理震动数据获得震源定位，进而获得车轴定位数据，从而获得轴数、轴距、车速、车型分类等车辆信息。本发明专利技术具有不受雨、雪、雾等天气因素和车辆的外形尺寸等因素的影响，安装维护简单，运行稳定的优点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种基于多个震动检测传感器的车辆检测装置，包括震动检测单元、震动信号调理电路、数据采集单元、微处理器、存储单元和无线发射模块，震动检测单元、震动信号调理电路、数据采集单元和微处理器依次连接，存储单元、无线发射模块分别与微处理器连接，车辆行驶过程中，车轴通过车轮对路面产生连续激励，造成的路面震动由多个震动传感器检测到，并将检测信号通过信号调理电路后输入微控制器，由微控制器处理震动数据获得震源定位，进而获得车轴定位数据，从而获得轴数、轴距、车速、车型分类等车辆信息。本专利技术具有不受雨、雪、雾等天气因素和车辆的外形尺寸等因素的影响，安装维护简单，运行稳定的优点。【专利说明】一种基于多个震动检测传感器的车辆检测装置
本专利技术涉及应用于智能交通领域的车辆检测器，具体涉及一种基于多个震动传感器的车辆检测装置。
技术介绍
车辆在道路中行驶时，会释放出热、声、磁等信号。交通检测器通过检测其中的一种或几种信号，用以检测行驶中的车辆。按照交通检测器所使用的检测传感器的种类分，可以将其分为压力、加速度、磁场、电感、超声波、频率、光电、图像传感等。它们通过感知、转换和传输相关物理量检测出某一界面车辆通过的时间、外形尺寸或者图像，并将其传输给处理单元。处理单元将这些传输过来的物理量转换为车辆要素值，如轴数、轴距、车辆尺寸等。目前应用较广泛的检测器有环形线圈检测器、地磁检测器、超声波检测器和视频检测器。但是，这些交通检测器从检测原理和安装使用等方面仍存在问题和不足，制约着交通管理与控制水平的提高和发展。交通检测技术从安装方式上分，可分为路面埋入式和悬挂式。采用路面埋入式的检测器，如环形线圈，安装时需要破坏路面，造成路面的损坏。而这种安装方式也给道路养护带来难题。检测器自身性能也容易受路面变形等因素的影响，而车辆在传感器上的反复碾压也加速检测器的老化和损坏。采用悬挂式的检测器，如视频检测器，需要架设梁架设施固定检测器，同时由于架设位置的不同，检测效果会受到检测角度、车辆外形等因素的影响。同时，传统车辆检测技术信号来源较为单一，检测结果受检测器与车辆的距离，角度以及相对位置等因素的影响，检测器在不同道路环境下工作的环境适应性不强。同时，在这些交通数据采集和分类系统中，还存在车型分类不够精细，参数测量不够准确等不足。如利用双激光获取密度图像进行车型识别，仅能区分4种车型；运用视频技术测量车辆参数，仅将车辆分为小汽车与非小汽车2类；利用红外检测技术对车型进行分类，可实现5种车型分类；用激光测量车轮车轴仅将车辆分为2类；采用空间投影方法测量车辆的参数，仅将车辆分为3类。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于多个震动传感器的车辆检测装置。能够利用行驶中的车辆通过轮胎对路面产生连续激励的客观事实，采用安装于道路表面上的多个震动传感器，检测车辆激励所产生的震动波，通过对震源的定位和跟踪，得到车轴数据，从而进一步获得其它交通参数数据，如:车辆速度、轴数和轴距，以及车辆分类等。本专利技术的目的是这样实现的:一种基于多个震动检测传感器的车辆检测装置，包括震动检测单元、震动信号调理电路、数据采集单元、微处理器、存储单元和无线发射模块，震动检测单元、震动信号调理电路、数据采集单元和微处理器依次连接，存储单元、无线发射模块分别与微处理器连接，车辆行驶过程中，车轴通过车轮对路面产生连续激励，造成的路面震动，由安装于道路表面或内部的震动检测单元检测到，并将路面震动强度信息转换成加速度强度信号发送给震动信号调理电路，震动信号调理电路整理震动检测单元发送的加速度强度信号，并传输此信号给数据采集单元；数据采集单元将接收到的加速度强度信号转换成数字信号并发送给微处理器；微处理器对接收到的数字加速度信号进行处理分析和计算，获得车辆参数信息，并将车辆参数信息通过存储单元和无线发射模块进行转存和发送；所述的震动检测单元包括三个或三个以上震动或加速度传感器，以空间阵列的形式布设道路表面或埋设于道路内部，通过多个震动传感器的同时工作获得震源定位；微处理器分析路面加速度数据获得车辆参数信息的具体步骤:I)以某一已知位置为原点在道路平面上建立平面坐标系，三个加速度传感器所在位置坐标为已知量，通过计算震动信号到达三个加速度传感器的时间间隔，结合已知的传感器位置坐标，能够计算出震源位置，即车轴位置；计算公式为:【权利要求】1.一种基于多个震动检测传感器的车辆检测装置，包括震动检测单元、震动信号调理电路、数据采集单元、微处理器、存储单元和无线发射模块，其特征在于:震动检测单元、震动信号调理电路、数据采集单元和微处理器依次连接，存储单元、无线发射模块分别与微处理器连接，车辆行驶过程中，车轴通过车轮对路面产生连续激励，造成的路面震动，由安装于道路表面或内部的震动检测单元检测到，并将路面震动强度信息转换成加速度强度信号发送给震动信号调理电路，震动信号调理电路整理震动检测单元发送的加速度强度信号，并传输此信号给数据采集单元；数据采集单元将接收到的加速度强度信号转换成数字信号并发送给微处理器；微处理器对接收到的数字加速度信号进行处理分析和计算，获得车辆参数信息，并将车辆参数信息通过存储单元和无线发射模块进行转存和发送；所述的震动检测单元包括三个或三个以上加速度或震动传感器，以空间阵列的形式布设道路表面或埋设于道路内部，通过多个震动传感器的同时工作获得震源定位； 微处理器分析路面加速度数据获得车辆参数信息的具体步骤: 1)以某一已知位置为原点在道路平面上建立平面坐标系，三个加速度传感器所在位置坐标为已知量，通过计算震动信号到达三个加速度传感器的时间间隔，结合已知的传感器位置坐标，能够计算出震源位置，即车轴位置；计算公式为: 【文档编号】G08G1/01GK103927870SQ201410173172【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日 【专利技术者】王 华, 全威, 李祥云, 王印海 申请人:哈尔滨工业大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多个震动检测传感器的车辆检测装置，包括震动检测单元、震动信号调理电路、数据采集单元、微处理器、存储单元和无线发射模块，其特征在于：震动检测单元、震动信号调理电路、数据采集单元和微处理器依次连接，存储单元、无线发射模块分别与微处理器连接，车辆行驶过程中，车轴通过车轮对路面产生连续激励，造成的路面震动，由安装于道路表面或内部的震动检测单元检测到，并将路面震动强度信息转换成加速度强度信号发送给震动信号调理电路，震动信号调理电路整理震动检测单元发送的加速度强度信号，并传输此信号给数据采集单元；数据采集单元将接收到的加速度强度信号转换成数字信号并发送给微处理器；微处理器对接收到的数字加速度信号进行处理分析和计算，获得车辆参数信息，并将车辆参数信息通过存储单元和无线发射模块进行转存和发送；所述的震动检测单元包括三个或三个以上加速度或震动传感器，以空间阵列的形式布设道路表面或埋设于道路内部，通过多个震动传感器的同时工作获得震源定位；微处理器分析路面加速度数据获得车辆参数信息的具体步骤：1)以某一已知位置为原点在道路平面上建立平面坐标系，三个加速度传感器所在位置坐标为已知量，通过计算震动信号到达三个加速度传感器的时间间隔，结合已知的传感器位置坐标，能够计算出震源位置，即车轴位置；计算公式为：(x1-x)2+(y1-y)22=l1]]>(x2-x)2+(y2-y)22=l2]]>(x3-x)2+(y3-y)22=l3]]>τ1(t)=l1-l2vs]]>τ2(t)=l2-l3vs]]>式中：(x1，y1)——第一加速度传感器平面坐标；(x2，y2)——第二加速度传感器平面坐标；(x3，y3)——第三加速度传感器平面坐标；(x，y)——车轴即震源中心点平面坐标；l1——车轴即震源中心点到第一加速度传感器的距离；l2——车轴即震源中心点到第二加速度传感器的距离；l3——车轴即震源中心点到第三加速度传感器的距离；τ1(t)——车轴即震源产生的震动波到达第一加速度传感器和第二加速度传感器的时间差；τ2(t)——车轴即震源产生的震动波到达第二加速度传感器和第三加速度传感器的时间差；vs——车轴震源产生的震动波在道路表面传播的速度；通过计算，得(x，y)，即得车轴中心点的平面坐标；2)同一辆车各车轴产生的震动波信号具有一定相关性，通过震动信号相关性分析，能够将车轴位置信息按同属车辆分组，从而获得车辆轴数信息；将同一辆车各车轴位置数据做差得轴距信息；信号相关系数计算公式为：ρx1x2=Σn=0∞X1(n)X2(n)[Σn=0∞X12(n)X22(n)]]]>式中：——信号相关系数；X1(n)——第一车轴产生信号序列；X2(n)——第二车轴产生信号序列；将计算得到的信号相关性系数与存储在微处理器中的相关性系数阈值进行对比，若计算结果达到此阈值则判断这两个信号相关，即这两个车轴属同一辆车。轴距计算公式为：Laxle=(x′-x′′)2+(y′-y′′)22]]>式中：Laxle——车辆轴距；(x′，y′)——车辆前轴中心点平面坐标；(x″，y″)——车辆后轴中心点平面坐标；3)根据一定时间间隔检测到的同一车轴定位数据变化，计算得到车辆行驶速度，在车辆正常行驶时，设车辆的行驶速度在较短的时间内是速度恒定的，设为vc，则得：vc=(x(t1)-x(t2))2+(y(t1)-y(t2))22t]]>这里t是车辆第一个车轴按照恒定速度vc行驶到两加速度传感器中心点所需的时间；4)根据车辆轴数和轴距数据对车辆大小和类型进行详细区分。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王华，全威，李祥云，王印海，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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