[发明专利]一种基于加速度传感器和光敏元件的车辆检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及道路交通检测技术，尤其是涉及一种基于加速度传感器和光敏元件的车辆检测装置。

背景技术

按照交通检测器所使用的检测传感器种类分类，可以将其分为压力、加速度、磁场、电感、超声波、频率、光电、图像传感等。它们通过感知、转换和传输相关物理量检测出某一界面车辆通过的时间、外形尺寸或者图像，并将其传输给计算机。计算机将这些传输过来的物理量转换为车辆要素值，如轴数、轴距、尺寸等。目前应用较广泛的检测器有环形线圈检测器、地磁检测器、超声波检测器及视频检测器。

环形线圈检测器可测参数较多，其感应灵敏度可调，使用的适应性较大，安装不太复杂，所以在国内外得到广泛的应用。缺点是线圈易受路面变形(沉降、裂缝、搓移等)影响，因此其使用效果及寿命受路面质量的影响很大。路面质量较差时，线圈检测器的使用寿命一般仅有2年左右。另外环境的变化和环形线圈的正常老化对检测器的工作性能有较大的影响。

地磁检测器具有安装容易，不易损坏，价格便宜等优点。缺点是对慢速车辆不能检测，有时会出现误检，且材料容易老化，灵敏度会逐年衰减。

超声波检测器探头可安装在行车道中间上方，也可以安装在路侧。由于超声波检测器采用悬挂式安装，这与路面埋设式检测器(如环形线圈)相比有许多优点。首先是不需破坏路面，也不受路面变形的影响；其次是使用寿命长，可移动、架设方便。不足之处是其检测范围呈锥形，受车型、车高变化的影响，检测精度较差，特别是车流严重拥挤的情况下；另外检测精度易受环境的影响，尤其是大风、暴雨等的影响；探头下方通过的人或物也会产生反射波，造成误检。

基于视频图像处理的交通检测技术是近年来逐步发展起来的一种新型的车辆检测方法，它具有无线、可一次检测多参数和检测范围较大的特点，使用灵活。另外视频检测系统装卸方便、不须破坏路面，不影响交通，在很多场合可以代替现有的环形线圈检测器。虽然视频检测器有着诸多优点，但仍然存在许多需要解决的问题：首先是视频检测器的检测精度是随着光照情况的变化而变化的，当光照良好时，如正午时，检测效果较好，反之如傍晚、雨雪天气则较差；其次是阴影问题，阴影是造成视频检测算法误检测的主要原因；再次是车辆在道路场景中的相互遮挡，也是必须考虑的问题。

此外，传统车辆检测技术大多采用测量某一种信号来得到检测结果，这就导致了错检和漏检等问题的存在，如超声波检测器，在大型车遮挡的情况下，就会发生漏检的情况，同时，单一信号检测也使得车辆检测受到周边环境的诸多限制，能够适应不同道路环境的车辆检测技术难以实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于加速度传感器和光敏元件的车辆检测装置，该装置安装于道路表面，并能够实现对于车辆自动检测，利用行驶中的车辆通过轮胎对路面产生连续激励及在路面产生阴影的客观事实，利用加速度传感器和光敏元件实现对车辆的检测，得到车辆计数数据。

本发明的目的是这样实现的：一种基于加速度检测单元和光敏检测单元的车辆检测装置，包括加速度检测单元、光敏检测单元、加速度信号调理电路、光敏检测信号调理电路、数据采集电路、微处理器、存储单元、无线发射模块，加速度检测单元与加速度信号调理电路电信号连接，光敏检测单元与光敏检测信号调理电路电信号连接，数据采集电路分别与加速度信号调理电路、光敏检测信号调理电路电信号连接，数据采集电路与微处理器电信号连接，微处理器分别与存储单元、无线发射模块电信号连接，加速度检测单元、光敏检测单元安装在车道中央或车道一侧的道路表面，车辆行驶经过检测装置时，加速度检测单元采集路面震动信号并将信号通过加速度信号调理电路进行处理；同时，光敏检测单元感应光照变化产生光电信号并将信号通过光敏检测信号调理电路处理；数据采集单元将经过加速度信号调理电路和光敏检测信号调理电路处理的信号输入微处理器，由微处理器对数据进行分析计算，进行如下步骤：

步骤一，首先微处理器分析光电信号，初步判断是否有车辆经过；当光敏检测单元发出的信号出现符合车辆经过的判断条件，则此步骤判断结果为“是”，进入步骤三；如果光敏检测单元发出的信号没有出现符合车辆经过的判断条件，则此步骤判断结果为“否”，则需要进入步骤二，进一步检验是否有车辆经过，以免由于环境光照强度过低造成的漏检；

步骤二，当步骤一判断结果为“否”时，微处理器需要根据加速度检测单元发出的加速度信号进一步判断是否有车辆经过；微处理器中存有车辆造成路面震动信号的相应特征信息，包括震动信号强度和频率分布范围，通过对比分析采集到的信号特征信息，判断是否有车辆经过，若判断结果为有车辆经过则进入步骤三；