專利名稱：基于測量線圈電感量變化的車輛檢測器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車輛檢測器，特別涉及一種基于測量線圈電感量變化的車輛檢測器。
背景技術：
在智能交通控制領域所使用的車輛檢測器，根據不同的技術原理，分為以下幾類 環(huán)形線圈、紅外、視頻、微波、地磁感應、超聲波、光纖壓力感應、壓力開關等。在這些不同的技術方案中，環(huán)形線圈車輛檢測器的性能最穩(wěn)定，并且結構簡單，成本低廉，適用面最廣，是主流的車輛檢測技術。目前，市面上的環(huán)形線圈車輛檢測器存在的“死鎖”(Lock up)問題上還沒有得到徹底解決。這個問題是由于外界強電磁干擾或大型卡車擠壓道路變形時導致線圈參數變化而引起的，這個問題會使環(huán)形線圈車輛檢測器在一段時間內不能正常工作，該問題在中國專利文獻CN225^99Y中有一些描述。眾所周知，現有環(huán)形線圈車輛檢測器由以下三部分組成作為傳感器的環(huán)形線圈； 連接環(huán)形線圈與檢測處理單元的傳輸饋線；檢測處理單元。參見圖1，現有環(huán)形線圈車輛檢測器的基本原理是環(huán)形線圈作為一個電感線圈，其電感量與線圈周圍空間的導磁率有關。 當車輛通過或停留在線圈區(qū)域時，車體的導磁材料(鐵等)會改變周圍空間的導磁率。使線圈的電感量發(fā)生變化。通過檢測線圈電感量的變化就可以檢測出車輛的通過或存在。更一般地利用LC構成的振蕩電路，其輸出頻率在電感固定的情況下，會隨線圈電感量L的變化而變化。因此，只需要檢測頻率(或周期)的變化就可以檢測出車輛的通過或存在。關于用測頻率的方法來檢測車輛，在中國專利文獻CN101833862A中有比較詳細的描述。在現有的技術中，環(huán)形線圈車輛檢測器的檢測分為開環(huán)系統和閉環(huán)系統兩種，開環(huán)系統沒有反饋通道，會出現“死鎖”問題，而閉環(huán)系統的靈敏度較差，做“通過型”檢測效果較好，但不能做“存在型”檢測。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于測量線圈電感量變化的車輛檢測器，其無死鎖問題，具有開環(huán)系統的高靈敏度，又具備閉環(huán)系統的高穩(wěn)定性。為解決所述技術問題，本實用新型提供了一種基于測量線圈電感量變化的車輛檢測器，其特征在于，其至少包括環(huán)形線圈，其電感量根據經過車輛狀態(tài)和特征而變化；LC振蕩器，其LC振蕩頻率與車輛經過環(huán)形線圈時引起的電感變化相關，并用于測量環(huán)形線圈的電感量之變化；通道掃描裝置，其用于分時地處理各個通道線圈電感的測量；中央處理裝置，其負責控制通道掃描裝置以便完成各個通道環(huán)形線圈電感量的測量，計算各個通道是否有車輛進入或離開或存在，并將結果數據通過輸出接口和/或通訊
3接輸出到測量檢測器外部；環(huán)形線圈、LC振蕩器、通道掃描裝置和中央處理裝置順序連接。優(yōu)選地，所述基于測量線圈電感量變化的車輛檢測器還包括信號調理裝置、參數設置裝置，信號調理裝置、參數設置裝置都與中央處理裝置連接，信號調理裝置將LC振蕩器輸出的模擬信號轉變?yōu)閿底中盘栆员阒醒胩幚硌b置處理，參數設置裝置用于設置車輛檢測器的工作參數。本實用新型的積極進步效果在于本實用新型無死鎖問題，具有開環(huán)系統的高靈敏度，又具備閉環(huán)系統的高穩(wěn)定性。

圖1為現有環(huán)形線圈車輛檢測器的原理框圖。圖2為本實用新型基于測量線圈電感量變化的車輛檢測器的結構示意圖。圖3為本實用新型中絕對閥值與輸出時刻關系的示意圖。圖4為本實用新型中絕對閥值與兩個線圈關系的示意圖。圖5為本實用新型進行計數的原理框圖。圖6為本實用新型中車輛與環(huán)形線圈關系的示意圖。
具體實施方式
下面舉個較佳實施例，并結合附圖來更清楚完整地說明本實用新型。如圖2所示，本實用新型基于測量線圈電感量變化的車輛檢測器包括環(huán)形線圈5，其利用其電感量在車輛通過時會發(fā)生變化的性質，作為車輛檢測器的傳感器，即其電感量根據經過車輛狀態(tài)和特征而變化；LC振蕩器3，其LC振蕩頻率與車輛經過環(huán)形線圈時引起的電感變化相關，并用于測量環(huán)形線圈5的電感量之變化；信號調理裝置4，其將LC振蕩器3輸出的模擬信號轉變?yōu)閿底中盘栆员阒醒胩幚硌b置處理；通道掃描裝置2，其用于分時地處理各個通道線圈電感的測量；輸出接口 8，其將中央處理裝置1的分析結果輸出到外部，以便其它設備使用，主要負責信號驅動、電平的轉換或信號隔離輸出。可選用的輸出方式包括但不限于 TTL (Transistor-Transistor Logic,晶體管-晶體管邏輯)電平輸出、光耦合隔離輸出、繼電器輸出。同時輸出接口還負責將內部狀態(tài)通過LED指示燈進行指示；通訊接口 7，其用于將中央處理裝置1檢測到數據或內部狀態(tài)，通過通訊接口發(fā)送到遠程的上位機。另外，使用通訊接口，還可以設置車輛檢測器的工作參數。選用的通訊接口包括但不限于RS232/RS485/CAN總線/LIN總線/以太網。選用通訊接口輸出數據或內部狀態(tài)，應當包含一套通訊協議，以便上位機正確處理通訊數據；中央處理裝置1，其負責控制通道掃描裝置2以便完成各個通道環(huán)形線圈電感量的測量，計算各個通道是否有車輛進入或離開或存在，并將結果數據通過輸出接口 8和/或通訊接口 7輸出到測量檢測器外部，方便其它系統應用；參數設置裝置6，其用于設置車輛檢測器的工作參數，包括靈敏度、通道選擇、測量線圈頻率所使用測量周期數N、數據輸出極性、數據輸出的方式(存在型、通過型、延遲輸出時間、脈沖寬度、進入觸發(fā)/離開觸發(fā)/進入離開觸發(fā))。當然，車輛檢測器的工作參數，還可以通過通訊接口來設置。其中，環(huán)形線圈5、LC振蕩器3、通道掃描裝置2和中央處理裝置1順序連接。信號調理裝置4、參數設置裝置6都與中央處理裝置1連接。中央處理裝置使用的處理方法包括1)基于數字信號處理的基準頻率的確定；幻基于單一閥值和相對閥值相結合的車輛狀態(tài)檢測方法；幻基于動態(tài)可變的周期數的頻率測量方法。采用數字信號處理手段來確定基準頻率，可以使得一個開環(huán)系統變得十分穩(wěn)定，將“死鎖”問題徹底消除?；趧討B(tài)可變的周期數頻率測量方法，能保證系統具有高靈敏度而不失去可靠性和穩(wěn)定性。用單一相對閥值的車輛狀態(tài)檢測方法，判斷車輛存在與否與靈敏度的高低無關，這對于測量車速十分重要， 對電子警察測量車輛的“通過”與“存在”也十分重要。不會因為靈敏度不同導致車輛檢測的輸出時刻不同。參見圖3，如果使用絕對閥值，則不同的閥值意味著不同的輸出時刻。當閥值很低時，可能在車輛還未進入線圈時，就錯誤地認為車輛“已進入”。參見圖4，如果使用絕對閥值，則同一車道的兩個線圈在測量車速時會因為閥值的不同而導致時間差At測量的不同，導致測速誤差增大。為了實現對車輛通過狀態(tài)的判斷，系統需要一個進行判斷的基準數據。當沒有車輛經過時，設LC振蕩器輸出的為頻率FB，當車輛經過時，設LC振蕩器輸出的頻率為F0，通常FO大于FB。若FO與FB之間的頻率差大于設定的靈敏度值，則認為車輛進入線圈。將沒有車輛經過環(huán)形線圈時LC振蕩器的輸出頻率設定為基準頻率FB，LC振蕩器 FO與FB之間的頻差決定是否有車存在。因此FB的確定對車檢器的車輛檢測而言十分重要。由于環(huán)境的溫度變化，以及電容的老化，LC振蕩器在沒有車輛經過時的FB也會發(fā)生變化，這就必須采用一種基準頻率確定方法來跟蹤FB的變化。本實用新型采用數字濾波的方法，對采集到的頻率數據進行HR低通濾波處理， 消除其中高于2Hz的頻率成分。HR低通濾波的截止頻率為2Hz，采樣率為100Hz。經過數字濾波后的頻率數據，其變化的帶寬只有2Hz，可以抵抗很強的外部干擾，數字濾波后的頻率數據，在一個時間窗口為IOs 120s的時間范圍內，還要經過X-Il濾波方法進行濾波處理，將頻率數據的趨勢成份，周期成份和隨機成份進行區(qū)分，以解析出頻率變化的趨勢成份，這就是確定基準頻率FB所需要的數據，通過這種方法所設定的基準頻率FB能夠自動適應LC振蕩器中L以及C的溫度變化和老化帶來的頻率變化。為了實現很寬的靈明度范圍，本實用新型發(fā)明的車輛檢測器，具有一個可以程控的頻率測量電路，能夠選擇測量線圈頻率所需要的周期數N。參考圖5，GATE(門)計數器根據八選一數據選擇器的選擇，對輸入頻率FO進行計數，使輸出的GATE信號的高電平期間TGATE為輸入頻率FO信號周期時間TO的N倍。N取 16、32、64、1觀、256、512、1024、及2048中之一。設測頻計數器的參考頻率為FR，計數值為 NC，則有如下關系N+F0 = NC + FR ；FO = NXFR+NC。由于TGATE是TO的整數倍，沒有測量誤差，但TGATE —般不是參考頻率的周期TR的整數倍，因此NC對FR的計數存在士 1誤差。由此可見N越大，NC越大，則測量的精確度越高。同時可以看出，N較大時，所需要的測量時間也越長，系統的響應變長，反應速度下降。當工程應用于告訴公路車輛測速時，選擇比較小的N值，比如32或64 ；當工程應用于停車場的道閘控制時，選用比較大的N值，比如256或512 ；當需要檢測的目標運動速度很慢，但需要非常高的靈明度時，選用非常大的N值，比如IOM或2048。應當注意到，較小的N值(比如16或32)所測量的頻率誤差較大，超過外界的隨機干擾所引起的頻率變化，計算時不考慮外界隨機干擾。而對于較大的N值(比如128以上)所測量頻率誤差很少，外界隨機干擾引起的頻率變化可能比這個測量誤差要大，這時需要考慮外部干擾的影響。單一絕對閥值FTH與FB有關，在不同的N下，FB不同，對應的單一絕對閥值FTH也不同。FB16表示N = 16時確定好基準頻率，對應的絕對閥值為FTH16 ；FB32表示N = 32時確定的基準頻率，對應的絕對閥值為FTH32 ；FB64表示N = 64時確定好基準頻率，對應的絕對閥值為FTH64 ；FB128表示N = 128時確定的基準頻率，對應的絕對閥值為FTHU8 ；FB256表示N = 256時確定好基準頻率，對應的絕對閥值為FTH256 ；FB512表示N = 512時確定的基準頻率，對應的絕對閥值為FTH512 ；FB1024表示N = 1024時確定好基準頻率，對應的絕對閥值為FTH1024 ；FB2048表示N = 2048時確定的基準頻率，對應的絕對閥值為FTH2048 ；相對閥值是頻率曲線的一階導數的第一個極大值點出現的時刻。對于任何類型的車輛進入線圈的過程，只有當車頭進入線圈區(qū)域后才會取得斜率變化的最大值。因此，在車輛進入的過程中，通過判斷FO的一階導數的第一個極大值，就能判斷車輛是否進入環(huán)形線圈的檢測區(qū)域(參見圖6)。雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解， 這些僅是舉例說明，在不背離本實用新型的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改。因此，本實用新型的保護范圍由所附權利要求書限定。
權利要求1.一種基于測量線圈電感量變化的車輛檢測器，其特征在于，基于測量線圈電感量變化的車輛檢測器至少包括環(huán)形線圈，其電感量根據經過車輛狀態(tài)和特征而變化；LC振蕩器，其LC振蕩頻率與車輛經過環(huán)形線圈時引起的電感變化相關，并用于測量環(huán)形線圈的電感量之變化；通道掃描裝置，其用于分時地處理各個通道線圈電感的測量； 中央處理裝置，其負責控制通道掃描裝置以便完成各個通道環(huán)形線圈電感量的測量， 計算各個通道是否有車輛進入或離開或存在，并將結果數據通過輸出接口和/或通訊接輸出到測量檢測器外部；環(huán)形線圈、LC振蕩器、通道掃描裝置和中央處理裝置順序連接。
2.如權利要求1所述的基于測量線圈電感量變化的車輛檢測器，其特征在于，所述基于測量線圈電感量變化的車輛檢測器還包括信號調理裝置、參數設置裝置，信號調理裝置、 參數設置裝置都與中央處理裝置連接，信號調理裝置將LC振蕩器輸出的模擬信號轉變?yōu)閿底中盘栆员阒醒胩幚硌b置處理，參數設置裝置用于設置車輛檢測器的工作參數。
專利摘要本實用新型公開了一種基于測量線圈電感量變化的車輛檢測器，其至少包括環(huán)形線圈，其電感量根據經過車輛狀態(tài)和特征而變化；LC振蕩器，其LC振蕩頻率與車輛經過環(huán)形線圈時引起的電感變化相關，并用于測量環(huán)形線圈的電感量之變化；通道掃描裝置，其用于分時地處理各個通道線圈電感的測量；中央處理裝置，其負責控制通道掃描裝置以便完成各個通道環(huán)形線圈電感量的測量，計算各個通道是否有車輛進入或離開或存在，并將結果數據通過輸出接口和/或通訊接輸出到測量檢測器外部；環(huán)形線圈、LC振蕩器、通道掃描裝置和中央處理裝置順序連接。本實用新型無死鎖問題，具有開環(huán)系統的高靈敏度，又具備閉環(huán)系統的高穩(wěn)定性。
文檔編號G08G1/042GK202153396SQ20112023558
公開日2012年2月29日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權日2011年7月6日
發(fā)明者彭樹林, 敖小華, 沈朝暉 申請人:上海渠瀚實業(yè)有限公司