专利名称：基于测量线圈电感量变化的车辆检测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车辆检测器，特别涉及一种基于测量线圈电感量变化的车辆检测器。
背景技术：
在智能交通控制领域所使用的车辆检测器，根据不同的技术原理，分为以下几类 环形线圈、红外、视频、微波、地磁感应、超声波、光纤压力感应、压力开关等。在这些不同的技术方案中，环形线圈车辆检测器的性能最稳定，并且结构简单，成本低廉，适用面最广，是主流的车辆检测技术。目前，市面上的环形线圈车辆检测器存在的“死锁”(Lock up)问题上还没有得到彻底解决。这个问题是由于外界强电磁干扰或大型卡车挤压道路变形时导致线圈参数变化而引起的，这个问题会使环形线圈车辆检测器在一段时间内不能正常工作，该问题在中国专利文献CN225^99Y中有一些描述。众所周知，现有环形线圈车辆检测器由以下三部分组成作为传感器的环形线圈； 连接环形线圈与检测处理单元的传输馈线；检测处理单元。参见图1，现有环形线圈车辆检测器的基本原理是环形线圈作为一个电感线圈，其电感量与线圈周围空间的导磁率有关。 当车辆通过或停留在线圈区域时，车体的导磁材料(铁等)会改变周围空间的导磁率。使线圈的电感量发生变化。通过检测线圈电感量的变化就可以检测出车辆的通过或存在。更一般地利用LC构成的振荡电路，其输出频率在电感固定的情况下，会随线圈电感量L的变化而变化。因此，只需要检测频率(或周期)的变化就可以检测出车辆的通过或存在。关于用测频率的方法来检测车辆，在中国专利文献CN101833862A中有比较详细的描述。在现有的技术中，环形线圈车辆检测器的检测分为开环系统和闭环系统两种，开环系统没有反馈通道，会出现“死锁”问题，而闭环系统的灵敏度较差，做“通过型”检测效果较好，但不能做“存在型”检测。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于测量线圈电感量变化的车辆检测器，其无死锁问题，具有开环系统的高灵敏度，又具备闭环系统的高稳定性。为解决所述技术问题，本实用新型提供了一种基于测量线圈电感量变化的车辆检测器，其特征在于，其至少包括环形线圈，其电感量根据经过车辆状态和特征而变化；LC振荡器，其LC振荡频率与车辆经过环形线圈时引起的电感变化相关，并用于测量环形线圈的电感量之变化；通道扫描装置，其用于分时地处理各个通道线圈电感的测量；中央处理装置，其负责控制通道扫描装置以便完成各个通道环形线圈电感量的测量，计算各个通道是否有车辆进入或离开或存在，并将结果数据通过输出接口和/或通讯
3接输出到测量检测器外部；环形线圈、LC振荡器、通道扫描装置和中央处理装置顺序连接。优选地，所述基于测量线圈电感量变化的车辆检测器还包括信号调理装置、参数设置装置，信号调理装置、参数设置装置都与中央处理装置连接，信号调理装置将LC振荡器输出的模拟信号转变为数字信号以便中央处理装置处理，参数设置装置用于设置车辆检测器的工作参数。本实用新型的积极进步效果在于本实用新型无死锁问题，具有开环系统的高灵敏度，又具备闭环系统的高稳定性。
图1为现有环形线圈车辆检测器的原理框图。图2为本实用新型基于测量线圈电感量变化的车辆检测器的结构示意图。图3为本实用新型中绝对阀值与输出时刻关系的示意图。图4为本实用新型中绝对阀值与两个线圈关系的示意图。图5为本实用新型进行计数的原理框图。图6为本实用新型中车辆与环形线圈关系的示意图。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。如图2所示，本实用新型基于测量线圈电感量变化的车辆检测器包括环形线圈5，其利用其电感量在车辆通过时会发生变化的性质，作为车辆检测器的传感器，即其电感量根据经过车辆状态和特征而变化；LC振荡器3，其LC振荡频率与车辆经过环形线圈时引起的电感变化相关，并用于测量环形线圈5的电感量之变化；信号调理装置4，其将LC振荡器3输出的模拟信号转变为数字信号以便中央处理装置处理；通道扫描装置2，其用于分时地处理各个通道线圈电感的测量；输出接口 8，其将中央处理装置1的分析结果输出到外部，以便其它设备使用，主要负责信号驱动、电平的转换或信号隔离输出。可选用的输出方式包括但不限于 TTL (Transistor-Transistor Logic,晶体管-晶体管逻辑)电平输出、光耦合隔离输出、继电器输出。同时输出接口还负责将内部状态通过LED指示灯进行指示；通讯接口 7，其用于将中央处理装置1检测到数据或内部状态，通过通讯接口发送到远程的上位机。另外，使用通讯接口，还可以设置车辆检测器的工作参数。选用的通讯接口包括但不限于RS232/RS485/CAN总线/LIN总线/以太网。选用通讯接口输出数据或内部状态，应当包含一套通讯协议，以便上位机正确处理通讯数据；中央处理装置1，其负责控制通道扫描装置2以便完成各个通道环形线圈电感量的测量，计算各个通道是否有车辆进入或离开或存在，并将结果数据通过输出接口 8和/或通讯接口 7输出到测量检测器外部，方便其它系统应用；参数设置装置6，其用于设置车辆检测器的工作参数，包括灵敏度、通道选择、测量线圈频率所使用测量周期数N、数据输出极性、数据输出的方式(存在型、通过型、延迟输出时间、脉冲宽度、进入触发/离开触发/进入离开触发)。当然，车辆检测器的工作参数，还可以通过通讯接口来设置。其中，环形线圈5、LC振荡器3、通道扫描装置2和中央处理装置1顺序连接。信号调理装置4、参数设置装置6都与中央处理装置1连接。中央处理装置使用的处理方法包括1)基于数字信号处理的基准频率的确定；幻基于单一阀值和相对阀值相结合的车辆状态检测方法；幻基于动态可变的周期数的频率测量方法。采用数字信号处理手段来确定基准频率，可以使得一个开环系统变得十分稳定，将“死锁”问题彻底消除。基于动态可变的周期数频率测量方法，能保证系统具有高灵敏度而不失去可靠性和稳定性。用单一相对阀值的车辆状态检测方法，判断车辆存在与否与灵敏度的高低无关，这对于测量车速十分重要， 对电子警察测量车辆的“通过”与“存在”也十分重要。不会因为灵敏度不同导致车辆检测的输出时刻不同。参见图3，如果使用绝对阀值，则不同的阀值意味着不同的输出时刻。当阀值很低时，可能在车辆还未进入线圈时，就错误地认为车辆“已进入”。参见图4，如果使用绝对阀值，则同一车道的两个线圈在测量车速时会因为阀值的不同而导致时间差At测量的不同，导致测速误差增大。为了实现对车辆通过状态的判断，系统需要一个进行判断的基准数据。当没有车辆经过时，设LC振荡器输出的为频率FB，当车辆经过时，设LC振荡器输出的频率为F0，通常FO大于FB。若FO与FB之间的频率差大于设定的灵敏度值，则认为车辆进入线圈。将没有车辆经过环形线圈时LC振荡器的输出频率设定为基准频率FB，LC振荡器 FO与FB之间的频差决定是否有车存在。因此FB的确定对车检器的车辆检测而言十分重要。由于环境的温度变化，以及电容的老化，LC振荡器在没有车辆经过时的FB也会发生变化，这就必须采用一种基准频率确定方法来跟踪FB的变化。本实用新型采用数字滤波的方法，对采集到的频率数据进行HR低通滤波处理， 消除其中高于2Hz的频率成分。HR低通滤波的截止频率为2Hz，采样率为100Hz。经过数字滤波后的频率数据，其变化的带宽只有2Hz，可以抵抗很强的外部干扰，数字滤波后的频率数据，在一个时间窗口为IOs 120s的时间范围内，还要经过X-Il滤波方法进行滤波处理，将频率数据的趋势成份，周期成份和随机成份进行区分，以解析出频率变化的趋势成份，这就是确定基准频率FB所需要的数据，通过这种方法所设定的基准频率FB能够自动适应LC振荡器中L以及C的温度变化和老化带来的频率变化。为了实现很宽的灵明度范围，本实用新型发明的车辆检测器，具有一个可以程控的频率测量电路，能够选择测量线圈频率所需要的周期数N。参考图5，GATE(门)计数器根据八选一数据选择器的选择，对输入频率FO进行计数，使输出的GATE信号的高电平期间TGATE为输入频率FO信号周期时间TO的N倍。N取 16、32、64、1观、256、512、1024、及2048中之一。设测频计数器的参考频率为FR，计数值为 NC，则有如下关系N+F0 = NC + FR ；FO = NXFR+NC。由于TGATE是TO的整数倍，没有测量误差，但TGATE —般不是参考频率的周期TR的整数倍，因此NC对FR的计数存在士 1误差。由此可见N越大，NC越大，则测量的精确度越高。同时可以看出，N较大时，所需要的测量时间也越长，系统的响应变长，反应速度下降。当工程应用于告诉公路车辆测速时，选择比较小的N值，比如32或64 ；当工程应用于停车场的道闸控制时，选用比较大的N值，比如256或512 ；当需要检测的目标运动速度很慢，但需要非常高的灵明度时，选用非常大的N值，比如IOM或2048。应当注意到，较小的N值(比如16或32)所测量的频率误差较大，超过外界的随机干扰所引起的频率变化，计算时不考虑外界随机干扰。而对于较大的N值(比如128以上)所测量频率误差很少，外界随机干扰引起的频率变化可能比这个测量误差要大，这时需要考虑外部干扰的影响。单一绝对阀值FTH与FB有关，在不同的N下，FB不同，对应的单一绝对阀值FTH也不同。FB16表示N = 16时确定好基准频率，对应的绝对阀值为FTH16 ；FB32表示N = 32时确定的基准频率，对应的绝对阀值为FTH32 ；FB64表示N = 64时确定好基准频率，对应的绝对阀值为FTH64 ；FB128表示N = 128时确定的基准频率，对应的绝对阀值为FTHU8 ；FB256表示N = 256时确定好基准频率，对应的绝对阀值为FTH256 ；FB512表示N = 512时确定的基准频率，对应的绝对阀值为FTH512 ；FB1024表示N = 1024时确定好基准频率，对应的绝对阀值为FTH1024 ；FB2048表示N = 2048时确定的基准频率，对应的绝对阀值为FTH2048 ；相对阀值是频率曲线的一阶导数的第一个极大值点出现的时刻。对于任何类型的车辆进入线圈的过程，只有当车头进入线圈区域后才会取得斜率变化的最大值。因此，在车辆进入的过程中，通过判断FO的一阶导数的第一个极大值，就能判断车辆是否进入环形线圈的检测区域(参见图6)。虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解， 这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
权利要求1.一种基于测量线圈电感量变化的车辆检测器，其特征在于，基于测量线圈电感量变化的车辆检测器至少包括环形线圈，其电感量根据经过车辆状态和特征而变化；LC振荡器，其LC振荡频率与车辆经过环形线圈时引起的电感变化相关，并用于测量环形线圈的电感量之变化；通道扫描装置，其用于分时地处理各个通道线圈电感的测量； 中央处理装置，其负责控制通道扫描装置以便完成各个通道环形线圈电感量的测量， 计算各个通道是否有车辆进入或离开或存在，并将结果数据通过输出接口和/或通讯接输出到测量检测器外部；环形线圈、LC振荡器、通道扫描装置和中央处理装置顺序连接。
2.如权利要求1所述的基于测量线圈电感量变化的车辆检测器，其特征在于，所述基于测量线圈电感量变化的车辆检测器还包括信号调理装置、参数设置装置，信号调理装置、 参数设置装置都与中央处理装置连接，信号调理装置将LC振荡器输出的模拟信号转变为数字信号以便中央处理装置处理，参数设置装置用于设置车辆检测器的工作参数。
专利摘要本实用新型公开了一种基于测量线圈电感量变化的车辆检测器，其至少包括环形线圈，其电感量根据经过车辆状态和特征而变化；LC振荡器，其LC振荡频率与车辆经过环形线圈时引起的电感变化相关，并用于测量环形线圈的电感量之变化；通道扫描装置，其用于分时地处理各个通道线圈电感的测量；中央处理装置，其负责控制通道扫描装置以便完成各个通道环形线圈电感量的测量，计算各个通道是否有车辆进入或离开或存在，并将结果数据通过输出接口和/或通讯接输出到测量检测器外部；环形线圈、LC振荡器、通道扫描装置和中央处理装置顺序连接。本实用新型无死锁问题，具有开环系统的高灵敏度，又具备闭环系统的高稳定性。
文档编号G08G1/042GK202153396SQ20112023558
公开日2012年2月29日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者彭树林, 敖小华, 沈朝晖 申请人:上海渠瀚实业有限公司