本发明专利技术涉及一种基于锁相倍频技术的物联型“路-车”系统检测器，属于智慧城市、智能交通领域。目的在于克服现有技术存在的缺陷或不足，提供一种物联型“路-车”系统检测器，该检测器通过物联网技术，由线圈检测器分析处理相位锁定信号、前置频率及锁相倍频频率等，综合判断是否存在车辆，并对外输出状态，将获得的路况信息内置于USB，通过无线通信方式，完成和车载设备的握手、数据通信，并将各类路况信息传输给即时通过此检测区域的车载设备显示，完成信息的双向采集及应用。能够广泛满足于智慧城市应用、车辆超速监测应用、治安卡口应用、停车场应用、交通诱导应用、交通信息采集应用、交通信号控制应用以及电子警察应用等。
【技术实现步骤摘要】
一种基于锁相倍频的物联型“路-车”系统车辆检测器
本专利技术涉及“路-车”系统检测器，具体地涉及一种基于锁相倍频的物联型“路-车”系统检测器，属于智慧城市、智能交通领域。
技术介绍
在智慧城市(智能交通)领域，检测器是一种广泛使用的装置，用于交通信息采集及交通管制设备的控制。目前，车辆检测器根据传感器及工作原理可分为线圈检测器、视频检测器、超声波检测器、红外检测器、雷达检测器、地磁检测器等。线圈车辆检测器是使用最广泛、环境适应能力最强的检测器之一；其它类型的检测器都因为特殊的应用条件限制而不如线圈检测器广泛； 然而以往的线圈检测器，还存在一些技术上的缺陷或不足: (O非闭环的测控，在外界干扰下易出现“死锁”(Lockup)状况，导致车辆检测器在一段时间内功能暂时失效； (2)通道检测时间长，通道转换时间长，在高速公路测速应用时不如雷达准确； (3)灵敏度设置与系统响应时间相关，高灵敏度就需要较长的时间来完成测量，而低灵敏度下只需 很短的时间就能完成测量； (4)不能同时处理汽车、摩托车和自行车的检测。这是因为检测自行车所需要的灵敏度高，若以这样的灵敏度检测小型汽车，会出现车辆未进入就“感知”车辆进入线圈，车辆已离开仍“感知”为存在，甚至车辆从相邻车道经过时“感知”为本车道经过； (5)车辆信息与检测器信息无法互联互通，车辆的信息可以让检测器获知，但检测器记录的信息不能被车辆(含车载设备)感知，很难为构建智慧城市提供双向的“路-车”系统?目息流; 众所周知，线圈车辆检测器由三部分组成:①作为传感器的环形线圈；②连接环形线圈与检测处理单元的传输馈线；③检测处理单元及通信单元； 线圈车辆检测器的基本原理是: 线圈作为一个电感线圈，其电感量与线圈周围空间的导磁率有关； 当车辆通过或停留在线圈区域时，车体的导磁材料(铁等)会改变周围空间的导磁率。使线圈的电感量发生变化。通过检测线圈电感量的变化就可以检测出车辆的通过或存在。更一般地，利用LC构成的振荡电路，在电容固定的情况下，其输出频率会随线圈电感量L的变化而变化。因此，只需要检测频率(或周期)的变化就可以检测出车辆的通过或存在。关于用测频率的方法来检测车辆，在中国专利文献CN101833862A中有比较详细的描述；相关文献资料: CN101833862A:一种防误检环形线圈车辆检测器 CN101814238A:环形线圈车辆检测器及车辆检测方法 CN1052961A:多功能车辆检测器 CN101706653A:一种车辆检测器CN2836132Y:环形线圈式车检测器 CN1262435A:使用环形传感器的车辆检测器 CN2258299Y:车辆检测器。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于克服现有技术存在的缺陷或不足，提供一种物联型“路-车”系统检测器，能够广泛满足于智慧城市应用、车辆超速监测应用、治安卡口应用、停车场应用、交通诱导应用、交通信息采集应用、交通信号控制应用以及电子警察应用； iO本专利技术通过锁相倍频技术，将线圈构成的LC振荡器⑥输出频率Ftj通过锁相倍频器④倍频到2MHz左右，以便后续的处理能在较短的时间内完成，倍频的倍数由线圈车辆处理装置①根据线圈振荡器的频段来确定，通过倍频选择⑤来实现对锁相环的控制。线圈车辆处理装置①通过频段选择⑦选择线圈振荡器的频段，以适应工程应用现场的线圈参数，这种选择需要满足以下要求: (1)频率在50KHz~120KHz范围内； (2)对于非通道扫描式，各个通道的频率范围不交叉； (3)对于通道扫描方式，要保证各个车检器所使用的频段不交叉，以免相互干扰导致锁相环 定在一个不正确的频率上； 为了捕获线圈震荡器的频率，锁相环的捕获频带宽度达到200KHz，中心频率Fc为2MHz。初始状态为2MHz，要求压控振荡器VCO在上电初始化时设定为V。，并且环路滤波器的输出电压为O。参见附图2的VCO电压控制曲线； 经过N倍频后的线圈振荡频率FM，被两个计数器进行计数以完成频率测量，其测量所使用的门控信号来源于锁相环的环路锁定信号； 计数器T②对N倍频后的线圈振荡频率Fm进行计数，计数器R③对晶体振荡器⑨输出的参考频率Fm进行计数，在锁相环锁定线圈频率后，计数器T②和计数器R③可以分别获得两个计数值Nt和乂。则有: Fm=Fosc X NT NrF0= Fm+N 环路锁定信号LOCK可以用于判断车辆的进入或离开，但仅用环路的失锁来指示车辆存在，可能还不准确，特别是在外界干扰下，短暂的失锁并不表示有车辆进入，另外，锁相环路的捕获时间也影响利用环路锁定信号来指示车辆的进入。当捕获时间很短时，锁相环可以非常迅速地锁定线圈振荡频率匕，这样，车辆进入时引起的频率变化将被轻松锁定而不会产生失锁输出，当然也就不会输出失锁的状态。这在车辆以很低的速度进入并长期存在线圈上方时表现为甚。所以不能只利用相位的锁定与否来判断是否有车； 上述分析中可以看出:当环路失锁时，可能有车辆进入，当环路锁定时，还应根据测定的频率匕以及Fm来判断线圈频率是否发生改变来判断是否有车； 在环路失锁的情况下，利用前置的线圈振荡频率测量装置⑧，可以测定线圈的振荡频率Ftj是否发生变化，以便判断环路失锁是否是干扰引起的还是由于车辆进入引起的； 为了在锁相环路锁定的情况下产生有效地测量门控信号，本专利技术专利通过线圈车检处理装置①输出一个同步于相位锁定LOCK信号的GATE控制信号，GATE控制信号的周期最长为2ms。用GATE控制信号来产生一个测量门以便利用计数器T②和计数器R③测量N倍频后的线圈振荡频率Fm。这个2ms的定时并不需要十分精确，就能产生精确的测量结果。这个内部产生的周期性信号可以同步于环路锁定信号，用于控制测量过程； 当环路锁定时，所测得的频率数值还需要和前置的线圈振荡频率测量装置⑧所测得频率进行信息上的融合处理。两个频率值存在以下关系:前置频率测量装置⑧相当于一个粗测量装置，其频率测量的测量误差较大；锁相倍频后的频率测量相当于一个精细测量装置，其测量误差较小，能反映线圈频率的很小变化； 由此可见，前置的频率测量装置⑧相当于一个灵敏度很低的车检器，而锁相倍频相后的频率测量装置当于一个灵敏度很高的车检器，两者共同作用的结果可以保证检测速度和检测灵敏度都很高，可以同时检测自行车和小汽车； 线圈车检处理装置①将车辆检测的结果状态通过输出接口⑩输出，包括线圈状态的指示以及线圈检测数据。线圈检测数据可以以TTL电平方式输出，也可以通过光耦合器件隔离输出，或则采用继电器输出。当然，还可以通过RS232/RS485总线/CAN总线/LIN总线的方式进行数据通讯输出； 本专利技术专利通过物联网技术，将线圈检测器获得的路况信息通过无线通信的方式传输给即时通过此检测区域的车辆(车载设备)。【附图说明】 图1是“一种基于锁相倍频的物联型“路-车”系统车辆检测器”的电路原理框图，图中:①线圈车检处理装置，②计数器T，③计数器R，④锁相倍频器，⑤倍频选择，⑥LC振荡器，⑦频段选择，⑧前置频率测量装置，⑨晶体振荡器，⑩输出接口，?线圈。 图2是电压控制曲线图，Fc是中心频率，压控振荡器Vaj在上电初始化时设定为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于锁相倍频的物联型“路‑车”系统车辆检测器，其特征在于：（1）可进行频段选择的线圈振荡器，用于工程现场无相互干扰地选择线圈的振荡频率；（2）前置频率测量装置，用于测量线圈振荡器的输出频率；（3）可进行倍频倍数选择的锁相倍频器，用于将线圈振荡器输出的频率倍频到2MHz左右；（4）倍频频率计数器T，和参考频率计数器R，用于测量线圈振荡频率；FO=（Fosc*NT）/（N*NR）（5）线圈车检器处理装置，用于控制线圈振荡器的频段和锁相倍频装置的倍频倍数，并产生同步于相位锁定信号的GATE控制信号，GATE控制信号的周期最长为2ms；该装置通过分析处理锁相环路的相位锁定信号、前置频率测量装置以测得的前置频率以及锁相倍频测得的频率，综合判断是否存在车辆，并通过输出装置对外输出状态；（6）线圈车检器处理装置，将记录的车道交通信息内置于USB存储设备，并通过无线通信的方式，完成和车载设备的握手、数据通信，并将各类路况信息传输至车载设备显示。
【技术特征摘要】
1.一种基于锁相倍频的物联型“路-车”系统车辆检测器，其特征在于: (1)可进行频段选择的线圈振荡器，用于工程现场无相互干扰地选择线圈的振荡频率； (2)前置频率测量装置，用于测量线圈振荡器的输出频率； (3)可进行倍频倍数选择的锁相倍频器，用于将线圈振荡器输出的频率倍频到2MHz左右； (4)倍频频率计数器T，和参考频率计数器R，用于测量线圈振荡频率Jtj=(Fosc^Nt)/(N*NK) (5)线圈车检器处理装置，用于控制线圈振荡器的频段和锁相倍频装置的倍频倍数，并产生同步于相位锁定信号的GATE控制信号，GATE控制信号的周期最长为2ms ； 该装置通过分析处理锁相环路的相位锁定信号、前置频率测量装置以测得的前置频率以及锁相倍频测得的频率，综合判断是否存在车辆，并通过输出装置对外输出状态； (6)线圈车检器处理装置，将记录的车道交通信息内置于USB存储设备，并通过无线通信的方式，完成和车载设备的握手、数据通信，并将各类路况信息传输至车载设备显示。2.根据权利要求1所述的“路-车”系统车辆检测器，其特征在于: (1)倍频后的线圈振荡频率F。在2MHz~IOMHz范围内，以便加速测量速度； (2)参考频率Fqsc在20M~100MHz范围内，至少为线圈振荡频率N倍频Fm的10倍以上，以准确的测量FM，并且要求参考频率Fm的稳定度远远高于线圈振荡器频率匕的稳定度，推荐使用晶体振荡器； (3)前置频率测量装置测量频率的时间为2ms以内； (4)GATE控制信号的周期最大为2ms，允许测量...
【专利技术属性】
技术研发人员：李定珍，彭守斌，
申请(专利权)人：彭守斌，
类型：发明
国别省市：上海;31
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