专利名称：采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及道路交通车速检测、监测技术领域，具体地说是一种采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法及系统。
背景技术：
现有道路交通网络负荷过重，提高其运行效率是道路交通发展的迫切要求。道路交通管理、评估及规划等重要环节必须在掌握现有道路交通状况的基础上开展。如何高效采集现代城市系统所产生的海量交通信息是一项具有挑战性的课题。运用电子信息技术采集路面交通信息是其基础手段，几十年来的工程实践中出现了电感线圈、视频、微波(RTMS) 几类主要的技术。但其在车辆测速方面存在不足电感线圈容易受损坏维修成本高；基于视频图像处理的技术受自然天气条件、安装位置和路面复杂度影响大，速度估计精度不高； RTMS易受遮挡物(如隔离带)影响，安装位置影响其检测性能，车速测量性能也欠佳。基于磁感应强度传感器的车辆检测技术较好的客服了环境适应性，通过在同一车道布设前后两个磁感应强度传感器可以获得较高的实时车辆速度，但成本较高，且需要破路埋设，损坏路面，施工量大。有鉴于上述现有的车辆测速方法存在的缺陷，本发明人，积极加以研究创新，以期创设一种新颖的采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法及系统，以解决现有技术存在的不足。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法，该方法只需一个磁感应强度传感器即可获得经过该车道的车辆的速度，减少了施工量和成本。为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法，包括如下步骤a.采集一时间段内车道上通过的每一车辆对设置在该车道上的一磁感应强度传感器的占有时间；b.确定该时间段的车流类型，所述车流类型包括大型车和小型车的混合车流类型及单一车流类型；c.确定该时间段的某一类型车的平均占有时间，通过该类型车的平均长度和该类型车的平均占有时间得到该时间段该车道的车辆通过速度。进一步，所述的车流类型通过如下公式确定，tmax> α ^min为混合车流类型，否则为单一车流类型，其中tmin为该时间段内的最小占有时间，tmax为该时间段内的最大占有时间，α为已知的大型车的平均长度与小型车的平均长度的比值。进一步，所述大型车的平均长度与小型车的平均长度的比值为2。进一步，当车流类型为混合车流类型时，利用最大类间方差法进行聚类分析区分大型车和小型车，利用小型车的平均占有时间和已知小型车的平均长度获得该时间段内该车道的车辆的平均车速。进一步，以最大类间方差对应的对磁感应强度传感器的占有时间为大型车和小型车最终的分割阈值，不大于该分割阈值的对磁感应强度传感器的占有时间为小型车的占有时间。进一步，当车流类型为单一车流类型时，判断是否为小型车，如是小型车则用已知小型车的平均长度和该时间段内的平均占有时间获得该时间段内该车道的车辆的平均车速；如不能判断是为小型车时，则以已知小型车的平均长度和该时间段内的平均占有时间获得一平均车速，并引入上一时间段的平均车速，比较两个平均车速的欧式距离是否小于一定范围，若小于，则计算得到的平均车速为该时间段的平均车速，若不小于，则以上一时间段的平均车速为该时间段的平均车速。本发明的另一目的为提供一种采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的系统，本发明的系统只需一个磁感应强度传感器即可获得经过该车道的车辆的速度，减少了施工量和成本。实现上述目的的技术方案如下采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的系统，包括一磁感应强度传感器，设置于一车道上，采集空间磁感应强度并将其转换成电信号后发送至微处理器；微处理器，对磁感应强度传感器发送的电信号进行数字/模拟信号转换和数字信号处理，获得一时间段内通过的每一车辆对所述磁感应强度传感器的占有时间；确定该时间段的车流类型，所述车流类型包括大型车和小型车的混合车流类型及单一车流类型；确定该时间段的某一类型车的平均占有时间，通过该类型车的平均长度和该类型车的平均占有时间得到该时间段该车道的车辆通过速度。进一步，所述的车流类型通过如下公式确定，tmax> α ^min为混合车流类型，否则为单一车流类型，其中tmin为该时间段内的最小占有时间，tmax为该时间段内的最大占有时间，α为已知的大型车的平均长度与小型车的平均长度的比值。进一步，所述大型车的平均长度与小型车的平均长度的比值为2。进一步，当车流类型为混合车流类型时，利用最大类间方差法进行聚类分析区分大型车和小型车，利用小型车的平均占有时间和已知小型车的平均长度获得该时间段内该车道的车辆的平均车速。进一步，以最大类间方差对应的对磁感应强度传感器的占有时间为大型车和小型车最终的分割阈值，不大于该分割阈值的对磁感应强度传感器的占有时间为小型车的占有时间。进一步，当车流类型为单一车流类型时，判断是否为小型车，如是小型车则用已知小型车的平均长度和该时间段内的平均占有时间获得该时间段内该车道的车辆的平均车速；如不能判断是为小型车时，则以已知小型车的平均长度和该时间段内的平均占有时间获得一平均车速，并引入上一时间段的平均车速，比较两个平均车速的欧式距离是否小于一定范围，若小于，则计算得到的平均车速为该时间段的平均车速，若不小于，则以上一时间段的平均车速为该时间段的平均车速。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于1、和现有双磁感应强度传感器车流速度检测技术相比，本发明在一个车道仅埋设一个磁感应强度传感器即可实现车流速度估计，有效的降低了成本，减小了施工量和对路面的损害；2、和现有双磁感应强度传感器车流速度检测技术相比，本发明中的磁感应强度传感器仅需工作在占有时间统计模式下即可获得车流速度信息，双传感器通过获得车辆通过两个传感器的时间差，除两个传感器的间距获得速度。单一传感器仅能获得车辆通过传感器的时的占有时间，车速和车长两个因素同时决定占有时间长短，单个车辆的占有时间无法直接计算速度，本专利仅利用一个传感器周期性的采集固定时间长度内的多个车辆的占有时间，通过利用实际道路交通流车型构成的特征对占有时间进行了统计信号处理，并在此基础上采用不同的车速计算方法以实现对车流速度的估计，该方法极大的降低了磁感应强度传感器功耗，延长了磁感应强度传感器使用寿命；3、和传统单线圈车速估计方法相比，本发明有效减小了因大型车辆数变化的随机性带来的估计误差；4、和现有的微波和视频等交通流检测技术相比，本发明具有不受天气影响的优占.
^ \\\ 5、本发明应用范围广，本发明方法计算量和占用内存均较小，适合在微型磁感应强度传感器硬件中实现，可应用于道路、高速路、桥梁、隧道等各种交通流检测场景。
图1为本发明的采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法的流程示意图；图2为本发明的采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的系统的工作示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。图1为本发明的采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法的流程示意图；如图1所示，单磁感应强度传感器的车辆测速方法，包括如下步骤a.采集一时间段内车道上通过的每一车辆对设置在该车道上的一磁感应强度传感器的占有时间；b.确定该时间段的车流类型，所述车流类型包括大型车和小型车的混合车流类型及单一车流类型；c.确定该时间段的某一类型车的平均占有时间，通过该类型车的平均长度和该类型车的平均占有时间得到该时间段该车道的车辆通过速度。车流类型的确定一时间段i内检测到车辆个数为N(i)，N(i)辆车中对磁感应强度传感器的最小占有时间为tmin，最大占有时间为tmax，tmin = Hiinlt1, t2, ...，tN}tmax = max It1, t2,…，tN}
t1 t2,…，、分别为N(i)辆车对磁感应强度传感器的占有时间。若tmax > α .tmin, 则车流类型为混合车流类型，即车流中同时存在大型车和小型车，若tmax< α ^min，则车流类型为单一车流类型。α为已知的大型车的平均长度及与小型车的平均长度乙的比值。根据统计，将α设为2.0。根据该时间段内通过的车辆个数N(i)与设定的车流量大小判断的阈值Nmax进行比较，可以判断出该时间段内的车流量大或小。N⑴>Nmax时，车流量大，当 N(i) SNmax时，车流量小。同时，Nmax的取值是根据交通部门采用人工及摄像头等各种方法监测获得的大量数据进行统计得出的经验性取值，取值的规则为给定的监测时间内城市道路中连续出现且仅出现大型车辆的数量为Nmax的概率极低，可以认为在给定的检测时间内不会出现连续出现Nmax且仅出现大型车辆的数量为。根据N(i)与阈值Nmax及tmax和tmin 关系，可以将车流类型细化为四个类型，车流类型的详细划分见下表1。表 权利要求
1.采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法，其特征在于，包括如下步骤a.采集一时间段内车道上通过的每一车辆对设置在该车道上的一个磁感应强度传感器的占有时间；b.确定该时间段的车流类型，所述车流类型包括大型车和小型车的混合车流类型及单一车流类型；c.确定该时间段的某一类型车的平均占有时间，通过该类型车的平均长度和该类型车的平均占有时间得到该时间段该车道的车辆通过速度。
2.根据权利要求1所述的采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法，其特征在于，所述的车流类型通过如下公式确定，tmax> α ^min为混合车流类型，否则为单一车流类型，其中tmin为该时间段内的最小占有时间，tmax为该时间段内的最大占有时间，α为已知的大型车的平均长度与小型车的平均长度的比值。
3.根据权利要求1所述的采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法，其特征在于，当车流类型为混合车流类型时，利用最大类间方差法进行聚类分析区分大型车和小型车，利用小型车的平均占有时间和已知小型车的平均长度获得该时间段内该车道的车辆的平均车速。
4.根据权利要求3所述的采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法，其特征在于，以最大类间方差对应的对磁感应强度传感器的占有时间为大型车和小型车最终的分割阈值，不大于该分割阈值的对磁感应强度传感器的占有时间为小型车的占有时间。
5.根据权利要求1所述的采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法，其特征在于，当车流类型为单一车流类型时，判断是否为小型车，如是小型车则用已知小型车的平均长度和该时间段内的平均占有时间获得该时间段内该车道的车辆的平均车速；如不能判断是为小型车时，则以已知小型车的平均长度和该时间段内的平均占有时间获得一平均车速，并引入上一时间段的平均车速，比较两个平均车速的欧式距离是否小于一定范围，若小于，则计算得到的平均车速为该时间段的平均车速，若不小于，则以上一时间段的平均车速为该时间段的平均车速。
6.采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的系统，其特征在于，包括一磁感应强度传感器，设置于一车道上，采集空间磁感应强度并将其转换成电信号后发送至微处理器；微处理器，对磁感应强度传感器发送的电信号进行数字/模拟信号转换和数字信号处理，获得一时间段内通过的每一车辆对所述磁感应强度传感器的占有时间；确定该时间段的车流类型，所述车流类型包括大型车和小型车的混合车流类型及单一车流类型；确定该时间段的某一类型车的平均占有时间，通过该类型车的平均长度和该类型车的平均占有时间得到该时间段该车道的车辆通过速度。
7.根据权利要求6所述的采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的系统，其特征在于，所述的车流类型通过如下公式确定，tmax> α ^min为混合车流类型，否则为单一车流类型，其中tmin为该时间段内的最小占有时间，tmax为该时间段内的最大占有时间，α为已知的大型车的平均长度与小型车的平均长度的比值。
8.根据权利要求6所述的采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的系统，其特征在于，当车流类型为混合车流类型时，利用最大类间方差法进行聚类分析区分大型车和小型车，利用小型车的平均占有时间和已知小型车的平均长度获得该时间段内该车道的车辆的平均车速。
9.根据权利要求8所述的采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的系统，其特征在于，以最大类间方差对应的对磁感应强度传感器的占有时间为大型车和小型车最终的分割阈值，不大于该分割阈值的对磁感应强度传感器的占有时间为小型车的占有时间。
10.根据权利要求6所述的采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的系统，其特征在于，当车流类型为单一车流类型时，判断是否为小型车，如是小型车则用已知小型车的平均长度和该时间段内的平均占有时间获得该时间段内该车道的车辆的平均车速；如不能判断是为小型车时，则以已知小型车的平均长度和该时间段内的平均占有时间获得一平均车速，并引入上一时间段的平均车速，比较两个平均车速的欧式距离是否小于一定范围，若小于，则计算得到的平均车速为该时间段的平均车速，若不小于，则以上一时间段的平均车速为该时间段的平均车速。
全文摘要
本发明公开了一种采用单磁感应强度传感器进行车辆测速的方法及系统，其中测速方法包括如下步骤a.采集一时间段内车道上通过的每一车辆对设置在该车道上的一个磁感应强度传感器的占有时间；b.确定该时间段的车流类型，所述车流类型包括大型车和小型车的混合车流类型及单一车流类型；c.确定该时间段的某一类型车的平均占有时间，通过该类型车的平均长度和该类型车的平均占有时间得到该时间段该车道的车辆通过速度。本发明只需一个磁感应强度传感器即可获得经过该车道的车辆的速度，减少了施工量和成本。
文档编号G08G1/052GK102426787SQ201110356959
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者姚青, 张彭, 张溪, 邓小勇, 郭继孚 申请人:北京交通发展研究中心