专利名称：高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统。
背景技术：
近些年来随着国家公路建设的飞速发展，为支持国家公路建设迅速回收资金而设立了大大小小的收费站，多数高速公路采用了封闭式收费管理系统，即在收费站入口处发通行卡，在出口处验卡，客车按车型和行驶距离收费，货车按重量和行驶距离收费，车辆进出公路均受到控制。目前许多高速公路入口处采用人员发卡，人工判断车型。据测算，一个入口收费车道人工发卡每年直接费用约20万，人工判断车型还存在人为判断失误和集体作弊的可能性。若入口处安装自动发卡系统，不但可以大大降低成本，而且可以解决上述人工发卡带来的弊端，特别是一些中间收费站发卡只是为了路径识别的需要，采用这种模式， 司机经过该节点时只是刷卡即可通行，费用由最终出口统一结算，可以大大降低整个收费站的建设管理成本，尤其对于一些偏远入口收费站的管理更是不言而喻。常用高速公路入口自动发卡系统是由自动车型识别系统、发卡机、栏杆机、车牌识别系统组成，这几部分在中控制计算机的控制下协调工作，完成车型识别、车牌识别、发卡、 放行的工作。自动车型识别系统是整个自动发卡系统的重要组成部分，它主要依据国家分类标准完成车型的自动分类，为自动发卡系统提供详细的与收费有关的车辆参数，从构成角度讲，就是利用安装在车道内和车道周围的各种传感装置检测出通过车辆的特征参数， 然后系统对各参数进行处理比较，根据分类标准自动判别车辆类型的机电装置。研究自动车型分类的技术主要有视频图像识别、感应线圈输出的波形识别、脉冲激光测量进行车辆三维重构、电子车牌辨识、红外阵列检测器车辆侧面投影图、红外轴传感器、光纤轴传感器、压电轴传感器、应力轴传感器、压阻轴传感器等技术。由于高速公路收费管理对自动车型分类系统的分类精度要求>95%，像视频图像识别、感应线圈输出的波形识别、脉冲激光测量进行车辆三维重构等技术限于气候，车辆特征，行车状况等复杂情况而不适合用于收费自动车型分类，仅可用于监控和流量统计。虽然电子标签的车型分类系统对车辆进行识别的准确率能达到100%，但在中国现阶段不可能将所有通行车辆都安装电子标签。国内从80年代初起开始对车型识别装置进行研究.最早的有丹东电子研究所采用红外传感器测量车型参数以进行分类。西安公路学院用红外传感器进行车高、轴数、轴距、 轮胎直径进行检测，将车分成四类。西安公路所根据力的平衡原理，用四只压力传感器测量轴距、轮距及轴数进行分类。北京公路局与航天部103所用红外传感器，采用车辆侧面几何特征及轮距底盘高度信息进行分类。福建交通科研所利用超声波、红外传感器相结合的方式测量车高、车长、车宽、轴数、轴距等参数进行分类。还有广东机械学院、北京公路所等单位研制的车型分类器，华南理工大学也研制过此类产品，但这些装置多半因识别率低而未能推广使用。车型分类的准确性不仅与采用的设备有关，也与车型的分类方法和标准有很大关系。目前，我国车型分类标准大都是按照额定载重量和客车座位数进行分类，此种方法合理性好，但简明性差，人工和自动识别车型均较困难，由于额定载重量和客车座位数和车辆外形参数没有一一对应关系，想直接测量额定载重量和客车座位数是非常困难的，加之我国改装车辆和从各国进口的各种车辆很多，这样直接对车辆外形参数进行测量，很难达到对收费车型进行自动高精度分类要求。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统，该系统采用压电薄膜传感器和红外测高光幕相结合的方式对车型进行自动识别，能够完成轴数、轴型、轴距、车速、车型、车重等车辆信息的采集，获取精确的、可靠的数据，车型识别正确率高，并具有寿命长、维护少，安装方便且对道路破坏小的特点。为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统，包括车型识别控制器、两个红外测高光幕和五条压电薄膜传感器，该两个红外测高光幕相对的设置在检测区的车道两侧，该五条压电薄膜传感器沿行车方向依次铺设在检测区的车道内，彼此无交叉重叠，其中，第一压电薄膜传感器和第二压电薄膜传感器相互平行，第三压电薄膜传感器和第四压电薄膜传感器相互平行，并与第一、第二压电薄膜传感器的夹角为30 60度，第五压电薄膜传感器与第一、第二压电薄膜传感器平行。所述两个红外测高光幕的中心连线与发卡机之间的垂直距离为18 35m。所述车型识别控制器与两个红外测高光幕的中心连线之间的垂直距离为0. 3 5m ο所述压电薄膜传感器的长度均为1. 5 3. 5m。所述第一压电薄膜传感器与两个红外测高光幕的中心连线之间的垂直距离为 0. 2 0. 5mο所述第一压电薄膜传感器与所述第二压电薄膜传感器之间的距离为0. 1 0. 6m。所述第三压电薄膜传感器与所述第四压电薄膜传感器之间沿行车方向上的距离为 0. 3 0. 6mο所述第一压电薄膜传感器与所述第五压电薄膜传感器之间的距离为1. 6 2. an。车型识别控制器主要负责数据采集、分析、处理及传输。控制器先对红外测高光幕、压电薄膜传感器进行数据采集，然后将采集来的数据加以分析并根据车型分类标准进行数据处理，最后将处理结果通过RS232串口传送给控制计算机，由控制计算机控制整个自动发卡系统完成车辆的发卡放行工作。红外测高光幕主要完成两项工作，首先是要完成车辆收尾工作，保证车辆正确分离；其次要完成车辆高度及外型的检测工作。例如通常货车的车头与车身是分开的而客车的车头与车身是一体的，根据这个特点可以识别出客车还是货车。压电薄膜传感器是专用于检测轴型的传感器。当车轴经过水平铺设的压电薄膜传感器时会产生一个冲击，压电薄膜传感器就会输出一个电压信号，根据冲击的次数测出车辆的轴数，当车辆经过两条水平方向铺设的压电薄膜传感器时可以测出轴的速度，根据速度及电压-时间轴形成的面积就可以测出轴重，即轴重=速度X电压X时间；当车经过两条倾斜方向铺设的压电薄膜传感器时，单胎车辆会只压到一条传感器，双胎车辆会同时压到两条传感器，这样就可测出车辆的胎型是单胎还是双胎。另外利用两条水平铺设的传感器还可计算出轴与轴的间距，即轴间距=轴速X时间。通过多条按不同角度铺设的传感器，可准确测出车辆的轴间距、轴数、轴重、轮胎数及联轴信息。通过轴间距、轴数、胎型可以计算出轴型。由于通常情况下轴型与车型存在一定对应关系，如>3轴的车一般为货车，所以根据轴型在一定程度上便可测出一部分车的车型。本实用新型的优点在于1、本实用新型采用的压电薄膜传感器和红外测高光幕相结合的方式来识别车型， 通过调整压电薄膜传感器的数量、安装的角度以及相互之间的距离使得自动车型识别系统的识别正确率达到95%以上；2、本实用新型具有一个附加功能，即能够实现重量的测量，选择这一参数做参考， 可以大大减小换卡作弊几率，这也是其他车型识别装置没有的功能。3、通过对本实用新型的自动车型识别系统输入的数据进行了综合分析，可以建立一套数据库，并得出一套科学的数模分析方法。将经过车辆信息与数据库数据进行比对，可以准确判断出经过车辆的车型。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统，包括车型识别控制器6、两个红外测高光幕7、8和五条压电薄膜传感器，第一红外测高光幕7和第二红外测高光幕8相对的设置在检测区的车道两侧，该五条压电薄膜传感器沿行车方向依次铺设在检测区的车道内，彼此无交叉重叠，其中，第一压电薄膜传感器1和第二压电薄膜传感器2相互平行水平铺设；第三压电薄膜传感器3和第四压电薄膜传感器4相互平行，第三压电薄膜传感器3与第二压电薄膜传感器2的夹角为30 60度，第五压电薄膜传感器 5水平铺设。第一红外测高光幕7和第二红外测高光幕8的中心连线与发卡机9之间的垂直距离为18 35m。车型识别控制器6与第一红外测高光幕7和第二红外测高光幕8的中心连线之间的垂直距离为0. 3 5m。所述五条压电薄膜传感器的长度均为1. 5 3. 5m。第一压电薄膜传感器1与两个红外测高光幕7、8的中心连线之间的垂直距离为 0. 2 0. 5mο第一压电薄膜传感器1与第二压电薄膜传感器2之间的距离为0. 1 0. 6m。第三压电薄膜传感器3与第四压电薄膜传感器4之间沿行车方向上的距离为 0. 3 0. 6m。第一压电薄膜传感器1与第五压电薄膜传感器5之间的距离为1. 6 2.加。本实用新型的自动车型识别系统在实际应用时，红外测高光幕检测车辆的高度及外型，并完成车辆收尾工作。根据车辆的轮胎压到压电薄膜传感器后输出的电压信号测定轴间距、轴重、轴数、轮胎数及联轴信息。车型识别控制器对红外测高光幕与压电薄膜传感器中的数据进行采集，然后将采集来的数据加以分析并根据车型分类标准进行数据处理， 判断出车辆的具体轴型和车型，最后将处理结果通过RS232串口传送给控制计算机，由控制计算机控制整个自动发卡系统完成车辆的发卡放行工作。利用本实用新型的自动车型识别系统对以下两个车道进行自动车型识别实验1、江西南昌南收费站靠边的超宽车道，装有发卡机，货车较多。将从发卡系统控制软件所给出的车辆信息与利用本实用新型的自动车型识别系统识别的结果进行对比，结果表明轴型识别正确率和车型识别正确率均在95%以上。2、江西南昌北收费站的标准车道、没装发卡机、客车较多，车型识别系统的结果通过串口传送给一个做测试用的笔记本，在此笔记本中安装有测试软件，从中可以读出经过识别系统的每一辆车的轴型、车型给出统计结果。将测试软件统计的结果与利用本实用新型的自动车型识别系统识别的结果进行对比，结果表明轴型识别正确率和车型识别正确率均在95%以上。
权利要求1.一种高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统，其特征在于，包括车型识别控制器、两个红外测高光幕和五条压电薄膜传感器，该两个红外测高光幕相对的设置在检测区的车道两侧，该五条压电薄膜传感器沿行车方向依次铺设在检测区的车道内，彼此无交叉重叠，其中，第一压电薄膜传感器和第二压电薄膜传感器相互平行，第三压电薄膜传感器和第四压电薄膜传感器相互平行，并与第一、第二压电薄膜传感器的夹角为30 60度，第五压电薄膜传感器与第一、第二压电薄膜传感器平行。
2.如权利要求1所述的高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统，其特征在于，所述两个红外测高光幕的中心连线与发卡机之间的垂直距离为18 35m。
3.如权利要求1所述的高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统，其特征在于，所述车型识别控制器与两个红外测高光幕的中心连线之间的垂直距离为0. 3 5m。
4.如权利要求1所述的高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统，其特征在于，所述压电薄膜传感器的长度均为1. 5 3. 5m。
5.如权利要求1所述的高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统，其特征在于，所述第一压电薄膜传感器与两个红外测高光幕的中心连线之间的垂直距离为0. 2 0. 5m。
6.如权利要求1所述的高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统，其特征在于，所述第一压电薄膜传感器与所述第二压电薄膜传感器之间的距离为0. 1 0. 6m。
7.如权利要求1所述的高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统，其特征在于， 所述第三压电薄膜传感器与所述第四压电薄膜传感器之间沿行车方向上的距离为0. 3 0. 6mο
8.如权利要求1所述的高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统，其特征在于，所述第一压电薄膜传感器与所述第五压电薄膜传感器之间的距离为1. 6 2. an。
专利摘要一种高速公路入口发卡机专用自动车型识别系统，包括车型识别控制器、两个红外测高光幕和五条压电薄膜传感器，该两个红外测高光幕相对的设置在检测区的车道两侧，该五条压电薄膜传感器沿行车方向依次铺设在检测区的车道内，彼此无交叉重叠，其中，第一压电薄膜传感器和第二压电薄膜传感器相互平行，第三压电薄膜传感器和第四压电薄膜传感器相互平行，并与第一、第二压电薄膜传感器的夹角为30～60度，第五压电薄膜传感器与第一、第二压电薄膜传感器平行。本实用新型采用的压电薄膜传感器和红外测高光幕相结合的方式来识别车型，通过调整压电薄膜传感器的数量、安装的角度以及相互之间的距离使得自动车型识别系统的识别正确率达到95％以上。
文档编号G06K9/00GK201936359SQ20102066349
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者刘艳丽, 李毓麟, 沈美龙, 王宏实, 赵梦杰 申请人:北京市中山新技术设备研究所