基于超声波探头的车辆检测系统技术方案

一种基于超声波探头的车辆检测系统，由四个探头、电缆和通信基板组成车辆检测装置；车辆检测装置通过串口服务器、信号机和以太网连接到指挥控制中心；电脑可以通过串口连接到通信基板，并对其进行设置和调试。探头均属于超声波探头，通信基板具有驱动超声波探头、频率检测、波形成形、波形同步输出、串口通信和故障检测等功能。本实用新型专利技术所述的一种基于超声波探头的车辆检测装置，不仅可以完成城市道路、高速公路的交通流量统计，还能提供车辆平均速度、车辆排队长度和占有率等数据，具有测量精度高，抗干扰能力强，成本低，体积小，优化升级方便灵活等优点，设备造价低廉，易于推广。

【技术实现步骤摘要】
基于超声波探头的车辆检测系统
本技术涉及车辆检测系统，尤其是涉及一种基于超声波探头的车辆检测系统。
技术介绍
近年来，随着经济的快速发展，机动车保有量爆发式增长，中心城区交通秩序混乱，拥堵加剧等问题越来越突出，由于城市道路面临日益拥挤的交通问题，导致城市交通混乱，造成行车时间延误，交通事故增多，燃油损耗上升，环境污染加剧，制约城市经济的发展，降低城市的形象魅力。利用超声波探头对车辆进行检测，实现智能交通控制是非常必要的。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构简单、成本低、体积小、优化升级方便灵活，可靠性高的基于超声波探头的车辆检测系统，以对动态交通信息进行实时的交通采集，为城市交通智通控制提供方便。本技术的基于超声波探头的车辆检测系统，包括四个探头、电缆和通信基板组成的车辆检测装置；车辆检测装置通过辆检测装置中的通信基板与串口服务器、信号机和以太网连接到指挥控制中心；车辆检测装置通过辆检测装置中的通信基板与串口连接到电脑并对其进行设置和调试；车辆检测装置中的探头均属于超声波探测器；车辆检测装置中的通信基板包括电源模块、复位、看门狗、驱动模块、调谐·放大模块、频率检测模块、AD转换模块、CPU、串口通信模块和同步输入输出模块。所述的车辆检测装置中的同一探头发射和接受的超声波频率同为25kHz或同为26kHz；相邻的两个探头为不同频率的。所述的车辆检测装置中的超声波探头在检测车辆时，有两种工作模式，所述两种工作模式为单探头模式和双探头模式，单探头模式只通过探头下方的车辆回波来计算交通量，不计算车速；双探头模式中，上游探头和下游探头的间隔为5米，通过探头下方的车辆回波来计算交通量，并且从时间差计算车速。车辆检测装置中的通信基板采用12V直流电源供电。本技术的基于超声波探头的车辆检测系统，能够完成对动态交通信息进行实时的交通采集，是智能交通控制系统中重要的基础设施，能够对交通信息进行准确、实时、完整采集，在较恶劣的环境中具有较强的适应能力，具有成本低、体积小、优化升级方便灵活，可靠性高等优点，在越来越多场合中较为适用。不仅可以完成城市道路和高速公路交通流量的统计，速度的测量，还能提供大型车辆和小型车辆占有时间等数据。附图说明图1是本技术具体实施方式的结构示意图；图2是本技术中发送和接收超声波检测车辆的原理示意图；图3是本技术中测量车辆速度的示意图；图4是本技术中超声波探头垂直安装时检测车辆示意图。具体实施方式如图1～4所示：本技术的基于超声波探头的车辆检测系统，包括四个探头、电缆和通信基板组成的车辆检测装置；车辆检测装置通过辆检测装置中的通信基板与串口服务器、信号机和以太网连接到指挥控制中心；车辆检测装置通过辆检测装置中的通信基板与串口连接到电脑并对其进行设置和调试；车辆检测装置中的探头均属于超声波探测器；车辆检测装置中的通信基板包括电源模块、复位、看门狗、驱动模块、调谐·放大模块、频率检测模块、AD转换模块、CPU、串口通信模块和同步输入输出模块。车辆检测装置中的同一探头发射和接受的超声波频率同为25kHz或同为26kHz；相邻的两个探头为不同频率的。车辆检测装置中的超声波探头在检测车辆时，有两种工作模式，所述两种工作模式为单探头模式和双探头模式，单探头模式只通过探头下方的车辆回波来计算交通量，不计算车速；双探头模式中，上游探头和下游探头的间隔为5米，通过探头下方的车辆回波来计算交通量，并且从时间差计算车速。车辆检测装置中的通信基板采用12V直流电源供电。具体描述如下：如图4所示，超声波探头架设在标杆上，距离地面约5.5m，一个车道架设一个超声波探头，相邻超声波探头的频率不同。结合图1和图4，将超声波探头依次架设到标杆上，且与地面垂直，距地面5.5m，确定使超声波探头安装在走行车辆的中心。如果安装在既存高架桥（天桥）的场合，探头的位置有可能过高，此时通过合适的金属零件，将探头的位置调整到标准安装高度，即距地面5.5m。在需要速度检测功能时，在同一车道上间隔5m安装超声波探头，根据检测时间差求出车辆行驶速度。超声波探头通过电缆与通信基板相连，并在通信基板前端加有防雷浪涌装置。为通信基板供电，供电电压为直流12V，用串行电缆连接电脑和通信基板。并完成超声波探头和通信基板接地线要求。电脑和通信基板通过调整用的串行电缆连接，串行电缆的电脑侧根据需要，使用9P转25P的转换连接器。在通信板上电后，确认超声波探头是否起震（如果震动可以听见“兹兹”声），然后确认电脑端与通信基板连接成功后，便可进行设置。设定探头实际安装的高度值，以5cm为单位进行设定。回波收信增益值。设定周期值，周期时间包括发射超声波时间和检测回波时间，其中发射超声波时间为2ms，检测回波时间为30~65ms，通常设置总周期为60ms。设置大型车判别的阈值，根据车辆检测时的回波时间计算车高，车高比该阈值大则判别为大型车，如果比该阈值小则判别为小型车。设置完成后，将串行电缆连接到串口服务器上，串行电缆的串口服务器侧根据需要，使用RS232转网线的转接器。由于超声波探头以L标杆（直上）方式安装，设置通信基板面板开关（侧/直）时，务必设定到“直”。同一车道上，双探头检测车辆的实施方法，上游探头和下游探头的安装间隔为5m，通过探头下方的车辆回波来计算交通量，并且从时间差值计算车速。单探头检测车辆的实施方法，如图3所示，通过超声波探头下方的车辆回波来计算交通量，从超声波探头发射的超声波反射时间计算出行驶车辆的高度，根据设定的大型阈值来判断该车辆是大型车或是小型车，通过超声波的反射波的持续时间tv以及预先设定的车辆长度，可以对当前车辆的速度进行预估。具体工作方式以图2和图4为例说明，如图4在一条单向三车道的马路上，超声波探头安装在距离车辆流入路口150m左右，并均为单探头的检测方式，将三个探头通过带有屏蔽线的通信电缆与通信基板相连，其中超声波探头安装25KHz、26KHz、25KHz的方式进行排布，以防止干扰，通信基板支持空载接口工作方式，按照上述操作进行逐一完成设置。以车辆1说明超声波探头检测车辆的原理如图2所示，超声波探头会按照周期60ms，其中2ms发射超声波，58ms检测回波的方式进行工作，当车辆1来到超声波探头下方之前，超声波探头检测路面回波的时间为t0，当车辆1到达超声波探头正下方时，超声波探头检测车辆回波的时间为tv，且tv小于t0，当车辆1走过超声波探头下方后，超声波探头检测路面回波的时间又为t0，则表示完成了车辆1的测量，进而通过通信基板的算法分析出车辆1的速度，该车道上的占有率和交通量等信息。超声波探头发射的超声波，通过正在道路上奔跑的车辆反射回来的超声波，可以检测车辆存在、车型，经过通信基板根据测量的数据，计算分析出车辆的速度、占有率和交通量等信息，然后通过通信基板的串口，将数据以每分钟的频率传送到交通控制系统等上位机上，经优化系统控制模块进行处理分析运算，进而生成优化配时方案，并同时下方指令控制各个路口信号机。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超声波探头的车辆检测系统，其特征在于，包括四个探头、电缆和通信基板组成的车辆检测装置；车辆检测装置通过车辆检测装置中的通信基板与串口服务器、信号机和以太网连接到指挥控制中心；车辆检测装置通过车辆检测装置中的通信基板与串口连接到电脑并对其进行设置和调试；车辆检测装置中的探头均属于超声波探测器；车辆检测装置中的通信基板包括电源模块、复位、看门狗、驱动模块、调谐·放大模块、频率检测模块、AD转换模块、CPU、串口通信模块和同步输入输出模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声波探头的车辆检测系统，其特征在于，包括四个探头、电缆和通信基板组成的车辆检测装置；车辆检测装置通过车辆检测装置中的通信基板与串口服务器、信号机和以太网连接到指挥控制中心；车辆检测装置通过车辆检测装置中的通信基板与串口连接到电脑并对其进行设置和调试；车辆检测装置中的探头均属于超声波探测器；车辆检测装置中的通信基板包括电源模块、复位、看门狗、驱动模块、调谐·放大模块、频率检测模块、AD转换模块、CPU、串口通信模块和同步输入输出模块。2.根据权利要求1所述的基于超声波探头的车辆检测系统，其特征在于，所述的车辆检测装置中的同一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宾坤，王贤彤，石勇，杜涛，乔羽，张文泽，李梦飞，
申请(专利权)人：中国华录·松下电子信息有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21