一、車輛檢測(cè)器的分類

    近幾年來(lái),隨著傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)和信息處理技術(shù)等的發(fā)展,車輛檢測(cè)器也有較大發(fā)展,出現(xiàn)的種類很多,工作原理各異,但可概括為兩大基本功能:一為檢測(cè)車輛的存在或出現(xiàn),二為檢測(cè)車輛的運(yùn)動(dòng)或通過(guò),任一車輛檢測(cè)器至少應(yīng)具有上述兩個(gè)基本功能之一。

    為此車輛檢測(cè)器中分為存在型、通過(guò)型和兩者結(jié)合的復(fù)合型,對(duì)于存在型檢測(cè)器(PresenceDetector),只要在其監(jiān)視區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)被檢車輛,就能產(chǎn)生輸出信號(hào);通過(guò)型檢測(cè)器(PassageDetector)是根據(jù)車輛的到達(dá)或運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生持續(xù)時(shí)間很短的輸出信號(hào)來(lái)檢測(cè);某些檢測(cè)器只能檢測(cè)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)中的一種,有些則既能檢測(cè)靜態(tài)的存在,又能檢測(cè)動(dòng)態(tài)的通過(guò),稱為復(fù)合型檢測(cè)器。若按照車輛檢測(cè)器的工作原理進(jìn)行分類,可分為電接觸式、光電式、電磁感應(yīng)式、超聲波式、紅外線式等多種類型。目前具有代表性的是按檢測(cè)器的工作方式及工作時(shí)的電磁波波長(zhǎng)范圍,將檢測(cè)器劃分為三大類:磁頻車輛檢測(cè)器、波頻車輛檢測(cè)器和視頻車輛檢測(cè)器。

  二、磁頻車輛檢測(cè)器

    磁頻車輛檢測(cè)器是基于電磁感應(yīng)原理的車輛檢測(cè)器,它有感應(yīng)線圈檢測(cè)器、磁性檢測(cè)器、地磁檢測(cè)器、微型線圈檢測(cè)器和磁成像檢測(cè)器等幾種類型。

    2.1感應(yīng)線圈檢測(cè)器

    (InductiveLoopDetector)感應(yīng)線圈車輛檢測(cè)器是目前國(guó)內(nèi)外使用最為廣泛的車輛檢測(cè)裝置。這種檢測(cè)器是由埋設(shè)在路面下的線圈傳感器、信號(hào)檢測(cè)處理單元(包括檢測(cè)信號(hào)放大單元、數(shù)據(jù)處理單元和通信接口)及饋線。當(dāng)電流有車輛通過(guò)。感應(yīng)線圈檢測(cè)器具有成本低、安裝方便、靈敏度高、受氣候影響的優(yōu)點(diǎn),但在實(shí)際使用中,因道路施工、路面變形等因素使線圈的損壞率較高,更換安裝和維護(hù)時(shí)要進(jìn)入公路主體,影響交通運(yùn)輸,造成成本升高,維護(hù)的工作量也很大。

    2.2磁性檢測(cè)器

    (MagneticDetector)磁性檢測(cè)器也是在檢測(cè)磁場(chǎng)變化的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作的。這種檢測(cè)器由裝在護(hù)套內(nèi)的小線圈和位于控制箱中的袋子放大器組成,使用時(shí)將具有高磁導(dǎo)率的線圈埋在路面下,當(dāng)車輛靠近或者通過(guò)線圈時(shí),穿過(guò)線圈的磁場(chǎng)發(fā)生變化,從而在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓,使放大器發(fā)出車輛通過(guò)的信息。該類檢測(cè)器僅可檢測(cè)車輛的通過(guò)且對(duì)車速有一個(gè)低限,其主要優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且不受路表問(wèn)題的影響;主要缺點(diǎn)是無(wú)法檢測(cè)靜態(tài)車輛,所以在當(dāng)今交叉口檢測(cè)方法的許多應(yīng)用中受到限制。

    2.3地磁檢測(cè)器

    (MagnetometerDetector)地磁檢測(cè)器是把一個(gè)具有高導(dǎo)磁率鐵芯和線圈裝在一個(gè)保護(hù)套內(nèi),里面填滿非導(dǎo)電的防水材料,形成一根磁棒。在路上垂直于交通流的方向開(kāi)一個(gè)0.2～0.6m的孔,把磁棒埋在路面下,當(dāng)車輛駛過(guò)這個(gè)線圈時(shí),通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生變化,在線圈中產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì),這個(gè)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過(guò)放大器放大后去推動(dòng)繼電器,發(fā)出一個(gè)車輛通過(guò)的信息。靜止的車輛不會(huì)產(chǎn)生輸出,屬于通過(guò)型檢測(cè)器。對(duì)于僅要求記錄來(lái)往車輛數(shù)量的場(chǎng)合,地磁檢測(cè)器比較適合,而對(duì)于其他的交通流數(shù)據(jù)的檢測(cè)就顯得力不從心,可以看出地磁檢測(cè)器的適用面不廣。

    2.4微型線圈檢測(cè)器

    (MicroloopDetector)微型線圈檢測(cè)器是一種專利型車輛傳感器,在設(shè)計(jì)上類似地磁檢測(cè)器,但需要和標(biāo)準(zhǔn)的感應(yīng)線圈檢測(cè)器的處理裝置相連。微型線圈探頭把磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加轉(zhuǎn)換為線圈電感量的減少,從而驅(qū)動(dòng)環(huán)形線圈放大器。與地磁檢測(cè)器一樣,微型線圈檢測(cè)器也是為了檢測(cè)高靈敏度的地點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。它的優(yōu)點(diǎn)之一是每條通道可以比地磁式檢測(cè)器安裝更多的傳感器,與地磁檢測(cè)器一樣,也屬于通過(guò)型檢測(cè)器,無(wú)法檢測(cè)靜態(tài)車輛。

    2.5磁成像檢測(cè)器

    (VMIDetector)由Nu—Metrics公司研制成功的車輛檢測(cè)器中的傳感器技術(shù),稱為車輛磁成像(VMIVehicleMagneticImaging)技術(shù)。它測(cè)量由于車輛的出現(xiàn)而引起的電磁場(chǎng)擾動(dòng)或變化,通過(guò)與已記錄的不同結(jié)構(gòu)車輛的磁紋(MagneticFootprint)相比較,不僅能將卡車和小車分離開(kāi)來(lái),而且可以測(cè)出車輛的構(gòu)造、車型及速度。3波頻車輛檢測(cè)器波頻車輛檢測(cè)器是以微波、超聲波和紅外線等對(duì)車輛發(fā)射頻檢測(cè)相比,它的缺點(diǎn)是無(wú)法提供視覺(jué)監(jiān)視能力,記錄通行車輛或交通路況的可視特征。

  三、MicrowareDetector)雷達(dá)

    3.1雷達(dá)(微波)檢測(cè)器(Radar.檢測(cè)器按照多普勒效應(yīng)(DopplerEffect)原理工作,它由發(fā)射天線和發(fā)射接收器組成。架在門架上或路邊立柱上的發(fā)射天線向路面檢測(cè)區(qū)域發(fā)射微波波束,當(dāng)車輛通過(guò)時(shí),反射波束以不同的頻率返回天線,檢測(cè)器的發(fā)射接收器測(cè)出由于車輛運(yùn)動(dòng)而引起的頻移,即可產(chǎn)生一個(gè)車輛感應(yīng)輸出信號(hào),從而測(cè)定車輛的通過(guò)或存在。微波檢測(cè)器的工作頻率通常是24GHz或10GHz。雷達(dá)檢測(cè)器具有多檢測(cè)區(qū)域的特點(diǎn),可檢測(cè)交通量,車速,占有率等多項(xiàng)交通流信息,目前在交通檢測(cè)方面具有很大的優(yōu)勢(shì),與視位,是未來(lái)智能交通系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)。

    基本類型。主動(dòng)式紅外檢測(cè)器使用半導(dǎo)體紅外線發(fā)生器作為傳感器,自帶指向測(cè)量車道的紅外線光源,駛進(jìn)檢測(cè)區(qū)的車輛將紅外光反射回檢測(cè)器處,產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)。被動(dòng)式紅外檢測(cè)器其原理是利用無(wú)車輛的路面的紅外線能輻射強(qiáng)度與路上有汽車通過(guò)時(shí)的紅外線輻射強(qiáng)度的變化,由紅外線接受器檢測(cè)出來(lái)。它的典型使用是安裝在信號(hào)燈柱或其他柱子上檢測(cè)交叉口和行人過(guò)街區(qū)。這種檢測(cè)器具有快速準(zhǔn)確、輪廓清晰的檢測(cè)能力,其缺點(diǎn)是工作現(xiàn)場(chǎng)的灰塵、冰霧會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作。

    3.2紅外線檢測(cè)器(InfraredDetector)

    紅外線檢測(cè)器是很,有主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種類型的檢測(cè)器(如雷達(dá)檢測(cè)器)相連以檢測(cè)超速行駛的車輛。當(dāng)發(fā)現(xiàn)超速行駛的車輛時(shí),攝像機(jī)拍攝到該車的圖像,上傳到視頻處理器處理后,就可以得到該車的車牌號(hào),然后在前面的可變情報(bào)標(biāo)志版上得到該車的牌照號(hào)和速度,并給該車超速警告。先進(jìn)的視頻車輛檢測(cè)器在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)借助全天候攝像機(jī),可以記錄該區(qū)域內(nèi)的車輛數(shù)量、排隊(duì)規(guī)模和車速等,將以上信息反饋到控制中心進(jìn)行處理以確定交通信號(hào)周期和控制方式,并利用可變情報(bào)版給上游車輛提供有關(guān)阻塞和事故的建議信息,以完成交通的自適應(yīng)控制,車輛誘導(dǎo)等功能。視頻車輛檢測(cè)器在現(xiàn)在交通控制系統(tǒng)中占有很重要的地

    目前在交通工程中主要用于:車輛檢測(cè)及分類、阻塞分類、交通流的預(yù)測(cè),交通參數(shù)的估計(jì)、字符的辨識(shí)、駕駛員行為的模擬等眾多領(lǐng)域。隨著圖像處理技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,視頻車輛檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍必將頻檢測(cè)相比,它的缺點(diǎn)是無(wú)法提供視覺(jué)監(jiān)視能力,記錄通行車輛或交通路況的可視特征。

    3.3超聲波檢測(cè)器

    (UltrosonicDetector)超聲波車輛檢測(cè)器也是利用反射回波的原理制成,它是通過(guò)接收由超聲波發(fā)生器發(fā)射的并經(jīng)車輛反射的超聲回波檢測(cè)車輛的,如果超聲波檢測(cè)器的探頭所對(duì)應(yīng)的檢測(cè)區(qū)域內(nèi)有車輛通過(guò)或存在,探頭反射出來(lái)一束超聲波,就會(huì)反射回來(lái)被同一探頭所接收,通過(guò)判斷該信號(hào)與原反射回波信號(hào)在時(shí)間上的差異,做出檢測(cè)區(qū)域內(nèi)有車輛通過(guò)或存在的判斷。它有脈沖型、諧振型和連續(xù)波型超聲檢測(cè)器三種類型。脈沖式檢測(cè)器懸掛在車道的上方,向車道下方發(fā)射超聲波能的脈沖,并且接受回波。當(dāng)有車輛從下方通過(guò)時(shí),從車頂反射回波而不是從路面反射回波,縮短了回波的路程,從而檢測(cè)車輛的到達(dá)。振波型檢測(cè)器在車道兩邊分別安裝相向?qū)α⒌陌l(fā)射器和接受器,從發(fā)射器發(fā)射諧振型超聲波,此超聲波橫越車道被車道對(duì)面的接受器接受,當(dāng)車輛通過(guò)時(shí)就截?cái)嗔瞬ㄊ?從而檢測(cè)出車輛。連續(xù)波型超聲檢測(cè)器,檢測(cè)器發(fā)射一個(gè)連續(xù)的超聲波能的波束射向駛近的車輛,由于多普勒效應(yīng)引起來(lái)車反射頻率的變化,于是就能檢測(cè)車輛的存在。

  四、視頻車輛檢測(cè)器

    視頻車輛檢測(cè)器系統(tǒng)是在傳統(tǒng)電視監(jiān)視系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,是以車輛檢測(cè)技術(shù)、攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ),大范圍地對(duì)車輛施行檢測(cè)和識(shí)別。視頻檢測(cè),也被稱為圖片處理或人工視覺(jué),是一種結(jié)合視頻圖像和電腦化模式識(shí)別的技術(shù)。其基本原理是:在很短時(shí)間間隔內(nèi),由半導(dǎo)體電荷耦合器件(CCD)攝像機(jī)連續(xù)攝得兩幅圖像,而這種圖像本身就是數(shù)字圖像,很容易對(duì)這兩幅圖像的全部或部分區(qū)域進(jìn)行比較,有差異說(shuō)明有運(yùn)動(dòng)物體。視頻檢測(cè)系統(tǒng)的核心是視頻處理器,它由以CPU為基礎(chǔ)的處理器、多個(gè)電路模塊和用于分析視頻圖像的軟件等設(shè)備構(gòu)成,可以接收多臺(tái)由路邊攝像機(jī)傳來(lái)的視頻信號(hào)。