基于交通检测器的综述
基于交通检测器的综述1、概述、概述随着国民经济的的飞速发展，机动车拥有量急剧的增加，而道路通行能力 满足不了交通的需求。接踪而来的交通问题也阻碍着交通的发展，交通拥堵日 益严重、交通事故频繁发生、交通环境恶化。而交通拥挤又造成车辆延误、行 驶时间延长、运行成本增加、事故频率提高等许多不利情况。要对交通进行控 制管理的同时，取得交通运行的相关参数就显得尤为重要了，交通检测器在数 据采集方面的优势得天独厚，今年来得到了广泛的应用。为实现道路交通的自动控制，就必须实时掌握在道路上行驶或静止的车辆 的状态，用各种交通参数去描述车辆的状态，例如交通流、车辆速度、车型、 车到占有率等。交通检测技术是利用各种检测设备来获取交通参数，从而更精 确有效的对交通进行管理控制。交通检测技术是以车辆为检测 目标，以采集交 通信息为目的，寻求相应的检测手段，采集所需要的交通参数。交通检测技术 检测的内容有交通流检测、车辆状态检测、环境指标检测、车辆部件性能检测、 驾驶员行为检测、货物运行检测等。2、几种常见的交通检测器、几种常见的交通检测器交通检测器也叫车辆检测器，主要由检测探头、检测电路、微处理器、显 示装置、电源 5 部分组成。下面介绍几种交通检测器使用原理及它们的使用时 的优缺点。21 环形线圈检测器环形线圈检测器211 原理原理环形线圈检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器，它的传感器是一 个埋在路面下面、通有一定工作电流的环形线圈。当车辆通过线圈或在线圈上 时，车辆引起线圈回路电感量的变化，检测器检测出该变化量就可检测出车辆 的存在，从而达到检测的目的。环形线圈检测器主要包括：环形线圈、线圈调谐回路和检测电路。环形线 圈由专用电缆绕几匝构成的正方形形状，根据不同的需要，可以改变线圈的形 状和尺寸。环形线圈作为一个感性原件，通过一个变压器接到被恒电流支持的 调谐回路上，该电路是一个 LC 谐振回路，设计选择电容，是调谐回路有一个固 有的震荡频率。检测电路包括相位锁定器、相位比较器、输出电路等。212 构成构成环形线圈检测系统包括埋于路面下面的环形线圈、接触盒、传输电缆、信 号检测处理单元等。检测车辆时，将一个或多个环形线圈按一定方法埋于路下， 线头接入接线盒，信号由传输电缆送入信号检测处理单元，该电路单元通常包 括了微处理器，直接处理检测数据，计算一些交通控制参数。环形线圈检测系 统与控制中心的主控机通过电缆连接、通信，主机可发送信号，设置检测器愤 然检测周期等工作状态，并监测监测器故障；检测器则将检测数据如车辆计数、 占有率等传送至主控机，以便于完成控制系统的信息存储、优化配置、方案选 择和事件检测功能，实现系统的最佳控制效果。213 优缺点优缺点它是用来检测交通流、车辆速度和排队长度等交通参数性能价格比较高的 一类检测器。具有极大的适应性，其可靠性大于其他类型的检测器，在高速公 路施工或路面翻修期间，安装环形线圈比较经济有效。另外，环境的变化和环 形线圈的正常老化对检测器的工作稳定性有较大的影响，可使检测器谐振回路 失谐而不能准确判断车辆存在造成的频变，因此，人工调谐的环形线圈检测器 要定期进行手工调整，以便保持仪器的精度。其优点有成熟、易于理解的技术，灵活多变的技术，可满足多种实施状况 的需求；与非地理型检测器相比，价格便宜；提供基本的交通参数。缺点有安 装和维修需要关闭车道，对交通流造成干扰；在路面质量不好的路面上安装时 易于损坏；里面翻修和道路设施维修时可能需要重装检测器；检测特定的交通 流时需要多个检测器；降低道路寿命等22 超声波检测器超声波检测器221 原理原理超声波检测器是一种在高速公路上应用较多的检测器，它利用车辆形状对 超声波波前的影响来实现检测。超声波车辆检测的探头具有发射和接受双重功 能，被设置于道路的正上方或斜上方，向路面发射超声波，并接收来自车辆的 反射波。超声波车辆检测器的工作原理可分为两种：传播时间差法和多普勒法（1） 、传播时间差法这是一种将超声波分割成脉冲射向路面并接收其反射波的方法。当有车辆 时，超声波会经车辆提前返回，检测出超前于路面的反射波，就表明车辆存在 或通过。(2)、多普勒法超声波探头向空间发射超声波同时接收信号，如果有移动物体，那么接收到的反射波信号就会呈现多普勒效应。利用此方法可检测正在驶近或正在远离的车辆，而不能检测出处于检测范围内的静止车辆。2 22222 超声波检测器的优缺点超声波检测器的优缺点优点有可实现多车道同时检测；体积小、易于安装；安装维修时不需要开挖路面，易于实现车型分类，能检测静止车辆。同时。缺点有受温度变化、强烈的气流紊乱等环境因素影响，易受行人影响；某些型号设计了温度补偿装置；当高速公路上车辆以中速或高速行驶时，检测器采用大的脉冲重复周期会影响占有率的检测。2.32.3 红外检测器红外检测器2 23131 原理原理红外检测一般采用反射式或阻断式检测技术。例如反射式检测探头，它包括一个红外发光管和一个接收管。无车时，接收管不受光；有车时，接受车体反射的红外线。其工作原理是由调制脉冲发生器产生调制脉冲，经红外探头向道路上辐射，当由车辆通过时，红外线脉冲从车体反射回来，被探头的接收管接收。经红外调解器调解，再通过选通、放大、整流和滤波后触发驱动器输出一个检测信号。2 23232 优缺点优缺点其有点有主动式红外线检测器发射多光束的红外线保证对车辆位置、速度及车辆类型的准确测量；可实现多车道测量；多检测区域的被动式红外线检测可测量车速；测速精度高，可检测静止车辆，不受环境亮光影响。这类检测器存在的缺点是：当雾天能见度低于 6 米或高吹雪天气时，检测性能会下降；在大雨、大雪或浓雾天气下，被动式红外检测器的灵敏度会下降；性能会随环境温度和气流影响而降低；非车辆物体通过会影响检测器正常工作。2.42.4 视频图像处理技术视频图像处理技术2 24141 原理原理基于视频图像处理的车辆检测技术是近年来逐步发展起来的一种新型车辆检测方法，它具有无线、可一次检测多参数和检测范围较大的特点，使用灵活，有着良好的应用前景。视频图像处理车辆检测系统通常由电子摄像机、图像处理机（包含微处理器）、显示器等部分组成。摄像机对道路的一定区域范围摄像，图像经传输线送入图像处理机，图像处理机对信号进行模/数转换、格式转换等，再由微处理器处理图像背景，实时识别车辆的存在，判别车型，由此进一步推导其他交通参数。图像处理机还可根据需要给监控系统的主控机、报警器等设备提供信号，控制中心则根据这些信号制定控制策略，发出整个控制系统的控制信号。视频图像处理方法处理的是摄像机摄取的图像。目前的系统一般还不能立即处理连续图像，而是以某一速度处理一系列的图像帧。摄像机将视场场景即光学图像转换成一帧一帧的电子信号。具体来说，设一帧图像由N个一定大小的像元组成，光电元件将每个像元的平均光亮度转换成电信号，经扫描装置逐个扫描，这些像元相应的电信号依次通过信道被发送出来，成为一帧电信号。在实际的图像处理系统中，背景处理是一个复杂而棘手的问题。图像处理程序必须考虑到对多种干扰因素的补偿，如不同路面对光的反射、阴影等。由于图像处理方法是在摄像机摄取的图像的基础上实现识别和检测的，因此在摄像机的视场范围内能做多点检测而不需额外增加设备，也就是说可处理一定区域范围而不是一个点的交通流。检测系统拆装时，不损坏路面，不影响交通，只需妥善安装好摄像装置。2 24242 优缺点优缺点优点有：多检测区域，可检测多条车道；易于增加和改变检测区域；可获得大量交通数据；当多个摄影机连接到一个视频处理单元时，可提供更广泛的检测。缺点有：恶劣天气如雾、雨、雪、阴影，车辆投影到相邻车道的阴影，交通堵塞，光照水平的变化，车辆与道路的对比，摄像机镜头上的水迹、盐渍、冰霜和蜘蛛网都可能影响到检测器的性能；某些型号对因大风引起的摄像机震动比较敏感；当需检测多个检测区域或特殊数据时，检测器才会有较高的性价比。2 25 5 雷达检雷达检测器测器2 25151 原理原理雷达检测器是基于多普勒效应原理进行工作的。其原理是：当发射换能器向地面发射微波时，如果由车辆在微波发射线的覆盖区域内通过，会视部分微波发生反射，且被接收换能器收到。根据多普勒效应，接收到的微波频率将比原发射频率略高或略低，即产生频差（频率偏差）。利用检测电路，将频差转化为脉冲信号，即可检测车辆的存在或通过，同时也可以测定车速。雷达检测器分组和式和分离式两种。传感器和电子检测装置合为一体的叫做组合式雷达检测器。这种检测器结构紧凑，制造和安装也比较简便，其主要缺点是维修不方便。分离式检测器是将传感器和电子检测装置分开安装，这种检测器只将传感器悬挂在道路上方（可利用电灯杆安装），而电子检测装置安装在路边的检测箱内，以便于维修。相对而言雷达检测器的使用只是在一些特殊场合，因为它的维护比较复杂。2 25252 优缺点优缺点优点有：在较短的波长范围内，微波雷达对恶劣天气不敏感；多普勒雷达可实现对速度的直接测量；侧向安装，可实现多车道检测；安装维护方便、不需破坏路面，检测精度高。缺点有：天线的波速宽度和发射波形必须适合具体的应用要求；多普勒雷达不能检测静止的车辆，在交叉口的车辆计数效果不好；发射信号易掩盖接收信号，泄露功率使接收灵敏度降低。3 3、交通检测器的选用、交通检测器的选用在实际的交通检测中，根据交通检测需求和道路交通环境条件，在分析比较各种检测器性能及优缺点的基础上，应扬长避短，对各种检测器方案加以优化设计和综合运用，才有可能有效地采集各类交通信息。
