[发明专利]车辆几何参数动态测量装置

说明书

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，涉及一种实时交通信息采集技术。

背景技术

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内容，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。

发明内容

本发明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。

本发明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。