车辆几何参数动态测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开提供一种车辆几何参数动态测量装置，属于智能交通技术领域，采用多个超声波传感器采集车辆信息，并将采集到的数据信息传送给数字信号处理器ＤＳＰ数据融合模块，采取信息融合算法实现多传感器的数据融合，得到车辆的多个剖面数据组，从而得到运动车辆的车长、车宽、车高、速度等信息；同时，将处理后的数据结果通过以太网传送给上位机，上位机对数据进行分析处理显示，为高速公路联网，区域交通的规划、疏导、路费清分和交通决策等提供直接有效的技术保障和原始数据支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能交通
，涉及一种实时交通信息采集技术。
技术介绍
车辆几何参数采集是智能交通系统中解决信息来源、综合分析处理多渠道 信息、进行系统数据管理和信息服务的关键
技术实现思路
，在智能交通系统中占据 重要位置，它是进行合理有效地调度交通，减少道路拥塞的重要保证。对解决车 辆收费、道路监控、提高公路利用效率具有重要意义。传统的车辆几何参数测量装置主要利用超声波、激光、红外、摄像等检测 手段，但是信号采集往往由单一的传感器来完成，即使采用多个(种)传感器也 仅是从多个侧面孤立地反映目标信息。实际上，在大多数情况下，需要多个传 感器多角度地同时采集运动车辆的信息。但是多传感器也带来了信息冗余甚至 矛盾，所以必须通过对各种传感器及其观测信息的合理支配与使用，将其采集 的信息依据某种优化准则组合产生对车辆信息一致性的解释和描述。我国现有车辆几何参数测量装置存在的问题主要表现在功能单一、缺乏交 互能力、实时性不够、价格较高等方面。因此，需要有一个准确、可靠的信息 采集系统，能将来自底层的实时数据收集起来，准确、迅速地通过高速信息传 输网送交台后进行分析和处理。目前国内在车辆信息采集及多传感器数据融合 方面的研究尚处于初步的理论研究和技术引进阶段，对于交通信息采集的研究 较少，交通信息采集和处理相关软硬件的开发还比较薄弱。国内市场上，几乎 没有一种产品能够对车辆的外型、速度进行综合的、准确检测。因此动态的测 量车辆的外型、速度成了一个急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种车辆几何参数动态测 量装置，采用多个超声波传感器采集车辆信息，并将车辆信息采集和多传感器 融合算法结合起来，由单片机控制收发同体的超声波传感器进行超声波的发射、 接收作为传感器采集模块，再由多个不同频率的超声波采集模块组成传感器阵 列从不同角度获取道路截面运动车辆的数据信息，各个超声波采集模块组成传 感器阵列对行驶车辆几何参数动态扫描，将采集到的数据信息传送给数字信号处理器DSP数据融合模块，数字信号处理器DSP融合模块采取数据融合算法实 现多传感器的数据融合，得到车辆的多个剖面数据组，进而得到运动车辆的车 长、车宽、车高、速度等信息；同时，数字信号处理器DSP数据融合模块将处 理后的数据结果通过以太网传送给上位机，上位机对数据进行分析处理显示， 为高速公路联网，区域交通的规划、疏导、路费清分和交通决策等提供直接有 效的技术保障和原始数据支撑。本专利技术解决其技术问题采用的技术解决方案是车辆几何参数动态测量装 置，包括数字信号处理器DSP数据融合模块以及与所述数字信号处理器DSP数 据融合模块相连的相控阵超声波传感器阵列和PC机；超声波传感器阵列由多个 超声波传感器采集模块组成，超声波传感器采集模块固定在道路上的桥梁或龙 门架的上方和两侧，设置在上方的超声波传感器采集模块采用两种角度设置 一种是传感器探头正对下方的路面， 一种是传感器探头对着车辆驶来的方向， 与水平方向成^角度，固定在两侧的传感器采集模块的传感器探头相对设置；数 字信号处理器DSP数据融合模块固定在桥梁或龙门架上，通过通信总线与各超 声波传感器采集模块相连接，数字信号处理器DSP数据融合模块还通过以太网 与PC机相连接。上述超声波传感器采集模块包括单片机控制器，以及与单片机控制器相连 接的超声波发射电路、回波信号检测电路和通信电路。上述数字信号处理器DSP数据融合模块包括DSP最小系统、存储器扩展、串行口扩展、网卡电路及其驱动程序四部分。上述超声波发射电路采用方波调制的脉冲发射电路，同时外接发射驱动电路来提高其输出电流的驱动能力，保证脉冲信号达到一定的功率，单片机产生5 个脉冲为一组的脉冲群，加到压电晶片上使晶片发出超声波。其频率与传感器 的固有频率相同。回波信号检测电路中，前置放大采用场效应晶体管射极跟随 器，场效应管的栅-源之间的电阻可达107-1012欧姆，具有很高的输入阻抗，可 与接收晶体匹配，进行电流放大，并且场效应管噪声系数低。随后再进行两级 电压放大，两级次级放大采用分压式共射放大电路，共放大约30dB。然后由电 感电容串联谐振电路进行带通滤波。带通滤波器的中心频率就是超声波传感器 的固有频率，滤除杂波使送往后级放大驱动比较器的波形更单纯。通过比较器 将信号转成高低脉冲信号到达单片机。本专利技术的有益效果是采用超声波检测车辆信息，与其他检测方法相比，具有以下优点1)超声波对色彩和光照度不敏感，适合识别透明及满反射性差 的物体；2)超声波对外界光线和电磁场不敏感，可适用于黑暗、有灰尘或者烟 雾、电磁干扰强、有毒等恶劣环境中；3)超声波传感器结构简单、体积小、费 用低、技术难度小、信息处理简单可靠、易于小型化和集成化；采用多个传感 器采集模块组成传感器采集震裂，多角度地采集运动车辆的信息；另外本装置 采用单片机与数字信号处理器DSP数据融合模块相结合，利用了二者的长处， 进行优势互补，用单片机来控制传感器采集模块，用数字信号处理器DSP数据 融合模块来进行算法融合，具有更好的鲁棒性，能够增加装置的可信度，改善装置的检测能力，提高装置的可靠性和装置决策的正确性。 附图说明图1为本专利技术车辆几何参数动态测量装置的总体结构框图2为本专利技术车辆几何参数动态测量装置的现场分布图3为本专利技术车辆几何参数动态测量装置的传感器阵列采集车辆信息示意图4为本专利技术车辆几何参数动态测量装置的超声传感器采集模块结构图； 图5为本专利技术车辆几何参数动态测量装置的超声波发射电路图； 图6为本专利技术车辆几何参数动态测量装置的超声波回波检测电路图； 图7为本专利技术车辆几何参数动态测量装置的超声波传感器采集模块主程序 流程图8为本专利技术车辆几何参数动态测量装置的DSP融合模块结构框图9为本专利技术车辆几何参数动态测量装置的DSP系统电源电路；图10为本专利技术车辆几何参数动态测量装置的DSP融合模块程序流程图11为本专利技术车辆几何参数动态测量装置的DSP与异步通信芯片接口电路图12为本专利技术车辆几何参数动态测量装置的DSP与以太网控制器接口电路下面结合附图对本专利技术进行说明 具体实施例方式如图1和图2所示，本专利技术装置由数字信号处理器DSP数据融合模块以及 与所述数字信号处理器DSP数据融合模块相连的相控阵超声波传感器阵列和 PC机组成。相控阵超声波传感器阵列由多个超声波传感器采集模块组成，超声波传感器采集模块固定在道路上方的桥梁或龙门架的上方和两侧，实现从不同角度获取道路截面上运动车辆的数据信息；其中固定在桥梁或龙门架上方的超声波传感器采集模块采用两种角度设置， 一种是传感器探头正对下方的路面， 用于检测车辆的高度， 一种是传感器探头正对着车辆驶来的前下方路面，与水平方向成^角度，用于检测车辆的速度，根据车辆速度计算车辆长度；固定在两 侧的传感器模块相对设置用来检测车辆的宽度。数字信号处理器DSP数据融合 模块固定在桥梁或者龙门架上，各个超声波传感器采集模块将采集到的数据通 过485总线上传给数字信号处理器DSP数据融合模块，数字信号处理器DSP数 据融合模块采用D-S证据理论融合算法对多个传感器信息进行数据融合，并将 融合结果通过以太网上传给PC机，PC机放在道路收费站或者交通管理本文档来自技高网...

【技术保护点】
车辆几何参数动态测量装置，其特征在于包括数字信号处理器ＤＳＰ数据融合模块以及与所述数字信号处理器ＤＳＰ数据融合模块相连的相控阵超声波传感器阵列和ＰＣ机；超声波传感器阵列由多个超声波传感器采集模块组成，超声波传感器采集模块固定在道路上的桥梁或龙门架的上方和两侧，设置在上方的超声波传感器采集模块采用两种角度设置：一种是传感器探头正对下方的路面，一种是传感器探头对着车辆驶来的方向，与水平方向成θ角度，固定在两侧的传感器采集模块的传感器探头相对设置；数字信号处理器ＤＳＰ数据融合模块固定在桥梁或龙门架上，通过通信总线与各超声波传感器采集模块相连接，数字信号处理器ＤＳＰ数据融合模块通过以太网与ＰＣ机相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕文红，孙红雨，郭银景，郝建军，王正杰，黄焕，陈贤卿，曹倩，王艳霞，王婷，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：95[]