[实用新型]一种基于FPGA的扫描式激光车辆分离装置

说明书

本实用新型公开了一种基于FPGA的扫描式激光车辆分离装置，该装置包括壳体与安装在壳体内的旋转反射模块、脉冲激光发射与接收模块、FPGA和电源模块、数据输出模块，FPGA对单圈测距数据按角度分段进行处理，以检测各数据段内是否存在扫描到车辆的测距点，若检测数据段内含车辆测距点，则触发IO输出，达到快速检测车辆的目的，对存在车辆的单圈数据进行整合并传输到计算处理模块，以构建车辆的三维点云并从中提取车辆特征信息。本实用新型可以同时实现分车和车辆特征提取，减少装置数量，既降低了成本，也增加了灵活性，拆装方便不受现场环境限制，相对于现有的扫描式激光车辆分离装置，在同扫描频率下能更快速的检测车辆的存在性。

技术领域

本发明涉及智能交通技术领域，尤其是涉及一种激光车辆分离装置。

背景技术

近年来，随着交通基础设施的日趋完善，高速公路里程和桥梁数量的不断增加，人们出行越来越便利。但同时，各个高速公路道口、桥梁、隧道等收费处的交通流量也显著提高。提高收费通行效率尤为重要，而分车，车型信息检测，是收费系统的重要依托。

目前高速收费系统中使用的车辆分离器主要为光栅式分离器，采用对射式原理，需要发射端和接收端分别安装在道路两侧对准后形成闭合光路。由于现场环境复杂，对准困难，体积较大容易倾倒倾斜，车型信息检测设备多为接触式轮轴识别器，这类设备车型信息检测单一，且设备容易损坏，使用年限低，施工和安装过程复杂，后期维护成本高。

基于扫描式激光检测技术的车辆分离器，以其收发一体结构与非接触检测的特点，具有安装简单，后期维护成本低，车型检测信息丰富等优点，有逐步取代传统光栅式分离器与接触式轮轴识别器的趋势。

目前基于扫描式激光检测技术的车辆分离器的车辆检测判断的逻辑在单片机中运行，采用顺序执行指令，检测的响应速度受单片机的机器周期影响，一般在几十毫秒级别，另外，单片机逻辑判断和执行程序还会因各类中断指令而影响逻辑判断的实时性，其次车辆检测判断是在一个扫描周期结束时进行判断，受扫描频率影响，限制了其最快响应时间，无法满足快速响应的场合，特别是快速的检测有车状态的情况。例如车速较快的情况下，经过一圈的扫描时间后，车辆前轮已经经过称重设备，此时扫描式激光车辆分离器才给出检测到车辆的状态，从而导致称重数据缺失或错误。

实用新型内容

针对以上不足，本实用新型提供一种基于FPGA的扫描式激光车辆分离装置，该车辆分离装置通过脉冲激光发射模块发出测距用的脉冲激光束，经由旋转反射机构转化成扫描阵列，FPGA对单圈测距数据按角度分段依次进行处理，以检测各数据段内是否存在扫描到车辆的测距点，若检测数据段内含车辆测距点，则触发IO输出，达到快速检测车辆的目的。

本实用新型为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种基于FPGA的扫描式激光车辆分离装置，其特征在于，包括壳体与安装在壳体内的旋转反射模块、脉冲激光发射与接收模块、FPGA、电源模块、开关量输出单元；

所述电源模块为旋转反射模块、脉冲激光发送与接收模块、FPGA提供工作电压；

所述旋转反射模块包括旋转驱动电路和旋转反射机构；

脉冲激光发射与接收模块包括脉冲驱动电路、激光发射单元、激光接收单元；

所述的FPGA通过IO引脚与旋转驱动电路连接，所述旋转驱动电路驱动旋转反射机构转动，所述旋转反射机构包括扫描反射镜和旋转编码器，所述旋转编码器与FPGA连接，用于提供旋转的角度信息；

所述FPGA通过IO引脚与脉冲驱动电路连接，用于在指定的扫描角度下触发激光脉冲产生；

所述脉冲驱动电路与激光发射单元连接，所述激光接收单元与FPGA连接，以提供激光脉冲接收时刻，所述FPGA与开关量输出单元连接，所述FPGA 通过快速数据处理能力判断出在特定区域内是否存在检测物，控制开关量输出单元输出控制信号。