[发明专利]高精度超声波固定式交通流量调查设备

说明书

技术领域

本发明涉及交通流量调查技术领域，特别是涉及一种高精度超声波固定式交通流量调查设备。

背景技术

超声波在为人类熟知前，早已经在大自然界中存在了很长的一般时间。动物中如蝙蝠、鲸鱼、海豚即是以声纳波作为行进间的导向定位，目前，超声波已广用于工业、航海和医疗等领域。超声波在交调行业的应用始于日本。早期的模拟式超声波交调仪器既笨重、操作麻烦，而且可识别的车型种类较少；自从出现数字化超声波系统后，超声波在交调方面的应用才算进了一大步，不仅探测质量稳定，同时增加了探测结果再处理的可能性，为超声波成像出现奠定了基础。近年来由于计算机工业的大幅进展，带动了相关产品的研究，硬盘容量的扩大、内存的扩增、中央处理器的升级，使得数据的传输及运算加速不少，于是数字化的超声波成像式交调系统成了一个研究的方向。但是由于超声波发射与反射均在一直线上，因此针对目前的实际交通环境，单频超声波信号无法解决同一断面内的多车道数据采集问题。同一断面的多车道数据采集如采用单频超声波信号，将造成相邻两车道间超声波信号的重叠衍射，信号互相干扰，最终导致数据的丢失与不准，大大影响交通量统计数据的准确性与可靠性。现有的超声波交通流量调查设备发射的超声波没有规律，通常都是收到上一个超声波信号后再发射下一个超声波信号，不仅容易造成超声波信号丢失，而且取样点较少，导致识别车型不够准确，对车型的判断精度仅达60％～70％。综上所述，现有产品普遍存在多车道间声波相互干扰、检测精度有限的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种能够有效避免多车道间声波相互干扰、提高检测精度的高精度超声波固定式交通流量调查设备。

本发明提供的高精度超声波固定式交通流量调查设备，包括超声波检测器和与其相连的在每个受检车道内纵向设置的两个超声波探头，超声波探头固定在公路上端的支架上，超声波探头内包括方波发生器、驱动电路、超声波发送器、超声波接收器、放大电路和比较电路；超声波检测器包括采集卡内的单片机、I/O口扩展芯片和104主机部分；安装在同一受检车道内的两个超声波探头发射的超声波频率分别为25KHz和40KHz，方波发生器和驱动电路之间设有编码器，放大电路和比较电路之间设有解码器；方波发生器生成指定的方波信号，方波信号经过编码器进行编码后，由驱动电路驱动超声波发送器每间隔5毫秒对地垂直发射超声波；超声波到达路面后向上反射，超声波接收器收到反射回来的超声波后经放大电路放大再进行解码，叠加发送方波的起始信号后，比较电路运算出差值；采集卡内的I/O口扩展芯片收到比较电路发送的叠加差值信号后，通过单片机进行取样，将车辆侧面投影数据化为一组高度数据，104主机部分对高度数据进行判别，通过检测路面车辆高度变化曲线计算出交通流量，通过检测车辆纵向外轮廓线识别车辆类型，通过车辆通过前后探头的时间差识别车速，并将得出的交通流量、车辆类型和车速传送至数据传输终端，再通过互联网将其传输给数据中心。

在上述技术方案中，所述单片机的取样频率为200Hz。

在上述技术方案中，所述超声波检测器内采集卡通过RS232串口与104主机部分相连。

本发明是利用超声波检测原理结合现代数字化信号编码技术，通过计算机通用技术与单片机应用，实现公路(高速公路)、桥梁、隧道及特殊路段的车流量信息采集，真实有效的反映交通流量数据的设备。

与现有技术相比，本发明主要具有如下优点：

①、由于安装在同一受检车道内的两个超声波探头发射的超声波频率分别为25KHz和40KHz，采用变频超声波发射，反射回来的超声波信号自然也不会重复叠加，解决了现有交通流量调查设备多车道间声波相互干扰的问题。

②、由于引入了对超声波信号的编码解码，超声波信号一一对应，不易丢失，并且将取样频率固定在200Hz，这样对于时速72km、车长5米的车辆，1秒内的取样数由8点增加到50点，车型判断准确度提高，车速、交通流量准确度也随之提高，精度由70％增加到95％，检测精度明显提高。

附图说明

图1为本发明超声波探头与超声波检测器的结构框图；

图2为本发明的信号流向示意图；

图3为本发明的工作流程图；

图4为本发明的超声波编码示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。