专利名称：超声波交通量自动记录仪的制作方法
技术领域：
本发明属于超声波探测领域中的一种交通量自动分车型及统计记录的装置。
交通量分类统计在交通管理，路网规划及养护决策等方面具有重要意义，各国对此进行了深入的研究。近年来该类设备不断出现，如美国专利(US4782344)采用微波方法，中国专利(CN89108862.8)和(CN90100210.5)则采用地称方法和环形圈方法等，都各有优缺点，特别在使用的方便性、性能价格比方面都有所不足。因此在推广使用中受到了限制。
本发明的目的在于提出一种由超声波换能器及架设装置、收发机、控制处理计算机等所构成的超声波交通量自动记录仪，它能连续对交通量进行自动地统计和记录，并且抗干扰能力强，检测精度高，从而解决了现有技术所存在的问题。
本发明所采用的技术方案在于它主要由超声换能器、换能器架设装置、收发机及转换电路、计算机及其外围设备等构成。记录到车辆特征信息后，利用综合概率模糊判别法，将交通量分类型统计记录下来。
其中，换能器架设装置，可以采用悬臂法架设，也可以采用悬线法架设，用以完成对超声波收、发换能器的吊置，确保换能器在不影响交通的情况下，能提取各种车辆往来的信息。一般可以将换能器悬挂在行车道的上方，车辆从换能器的探测范围内行驶，在路面较窄处可用悬臂法，路面较宽的可用悬线法。
悬臂法是以水平臂的一端固定在一根埋固在路边的垂直杆上，另一端则安装有一根与水平臂垂直并在同一水平面内的水平杆，即呈“T”字形，在该水平杆的两端分别安装一个超声波换能器，为了保证水平臂和水平杆的稳定度，可在水平臂的悬端与垂直杆之间设置一斜杆。
悬线法是在道路的两旁分别埋设一根垂直于地面的对应的水泥杆，在水泥杆的上端适当高度处安装一水平撑杆，为了保证水平杆的水平平衡及稳定，可在水平杆两端分别与垂直杆间设置一斜杆，在道路一侧的水平撑杆两端分别与道路另一侧相对的水平撑杆间架设水平钢缆，并撑紧后跨越路面，然后在路面上各车道上方的两钢缆对应处安装跨接两钢缆的水平杆，同时在该水平杆的两端分别吊置超声波换能器，用以检测各类车辆的信息。
在信号检测及信号处理中，由收、发转换电路自动切换收发状态，接收机通过超声换能器收到目标车辆回波信号后，经预处理电路将回波信号转换为数字信号，在软件程序的控制下，采用综合概率模糊判别法，由计算机处理并判别出车辆，列表寄存在存储器里，以便经过串口传输到中央处理计算机里或输出设备输出给用户。通过键盘设置好功能之后，控制时钟按功能完成时或日的交通量统计。对于单行道交通量的统计记录较为简单，对于双行道或多行道的情况，可使用计算机扩充处理技术，并采用积木式结构便可完成。还可以在计算机上附加软盘驱动器将统计记录的交通量数据录入软盘，然后再行处理。
本发明中，在配合电路系统工作的同时，采用了主程序，定时中断子程序、时钟中断、键控中断、信号接收中断以及串口中断等子程序。
本发明的综合概率模糊判别法如下车辆的外形可以完全确定车辆的分类，而检测的手段只能测车辆的一部分信息而不是全部，超声波的方法也是如此。这种判别就是如何通过所获取的各种目标回波信息，尽可能准确地将车型分类出来。
车长、车高是大小车辆的主要依据，统计调查表明并不是绝对的，高而短，长而低的车辆可能是同类，而且载货的随机性也会造成混同。
车辆外形轮廓对于客车，货车有很大区别，车辆高度变化便可提供车辆依据。但货物的随机性也易于造成混同。
车辆的速度分布范围较大，不同车辆也可能速度分布不同，同一种车辆速度变化也较大。按速度也可将车辆作粗略地分类。
依据上述的这些特征，借助模糊判别的方法进行综合分类判别，便可将交通量分类统计记录下来。
本发明所采用的综合概率模糊判别法如下设某车辆被探测所得车长、车高、高度变化、车速参数为Ai(i＝1，2，3，4)对不同参数，由探测经验设定对应的概率权系数为Pi(Ai)式中Pi是Ai的函数，是由Ai的准确度及表征车辆类型的肯定度决定；由此建立表征车辆类型的特征函数F＝F(P1，P2，P3，P4，A1，A2，A3，A4)一般情况可取Pi为分段函数，特征函数F可取作线性函数F=Σl=14Ai*Pi(Ai)]]>这种函数关系相当于一种数学映射。由某车辆探测结果计算出F，由F值的分布范围决定车型。
本发明的特点在于它结构简单，抗干扰能力强，测量精度高，安装检测方便，费用低廉，能实现交通量连续全自动分型统计和记录，因此具有较高的实用价值。
图1为本发明的悬臂法结构示意图。
图2为本发明的悬线法结构示意图。
图3为本发明的系统硬件结构框图。
图4为本发明的主程序流程图。
图5为本发明的串口中断流程图。
图6为本发明的定时中断程序流程图。
图7为本发明的收“1”中断程序流程图。
图8为本发明的收“2”中断程序流程图。
图9为本发明的时钟中断程序流程图。
图10为本发明的键控中断程序流程图。
现在结合附图来进一步说明本发明的一个较佳具体实施例。本发明主要由超声收发换能器(9)、换能器架设装置、收、发机(11)(12)、转换电路(10)、计算机(14)及其外围设备等所组成，其中架设装置可以采用悬臂法安装，垂直杆(4)取6米，水平臂(1)取决于路面宽度情况而定表与水平臂垂直呈“T”字形的水平杆(2)取3米，及斜杆(3)配合水平臂长度而定，而构成悬臂架设换能器(9)的装置。如图1所示。
本发明的电路方块图，如图2所示，其中主机采用单片计算机(14)MCS8051完成整机控制和计算，从接收机(11)收到目标回波信号再经过整形处理后，以逻辑电平进入中断扩展芯片(13)，它可以采用8259，单片机(14)对不同换能器(9)的回波信号按说明进行处理，结果存放在寄存器(15)，它可以采用6264；根据按键控制器(20)和串口(18)接到的控制命令，时钟芯片(17)，它可以采用146818；它的定时中断使计算机做出相应答复，通过打印机或串口输出结果；显示器(19)除显示时间外，将键控设置状态明确地表示出来，程序存储器(16)采用27128芯片。
上述检测系统中，在各种软件程序的控制下，检测到各种车辆的回波信息，并采用模糊判别法进一步综合分类统计，这些程序流程图如图4至图10所示，其中定时中断子程序，如图6所示，在对回波中断初始化的同时，并对序号、标志作初始化、以便回波中断具有智能。控制发射机的收发信号(23)，完成发射信号的信息记录(24)。
收“1”收“2”中断，如图7、图8所示，是当有目标回波时工作的。还可以扩展成多个中断，它由所测车行道数量决定。二者互相配合，将系统处理协调，将目标回波信息记录下来(27)(31)，以便计算机智能化处理(30)(33)时使用。主要是根据二者中断先后次序、回波的连续性、回波延时、回波序号(29)(32)等将干扰排除，将真正车辆的回波信息确切地记录下来。
时钟中断完成统计的时间计录，按用户的要求将统计结果定时输出(35)(36)，并显示当前时间(34)。
键控中断接受用户的指令，将用户的要求记录下来(37)，计算机在处理时作为服务的条件使用。
串口中断实现网络通讯，网络管理(25)；达到接收控制中心的命令，发送检测结果信息的目的(26)。
主程序完成整机的自动控制，功能实现，将获取的目标信息进行综合处理，分析、模糊判别，完成对交能量的分类自动统计记录。
主程序工作过程如下为整机工作做准备，初化系统的各部分(38)，按用户要求设置检测功能(39)，并对系统进行管理控制、协调(40)，开始工作后，收到回波首先预处理，提取信息(41)，根据换能器的状态信息判断是否是车辆回波(42)，如不是车辆则的返回重新处理接收回波，若是车辆则对车辆进行车辆分类判别(43)，判别车辆类型后记录下来(44)，功能应答(45)指是否与外设及用户交换信息。而后将测量结果作相应处理，并将检测结果保存下来(46)，以便备用。
权利要求
1.一种由超声换能器(9)、换能器架设装置及计算分析装置所组成的超声波交通量自动记录仪，其特征在于它包括有收发机(11)(12)、转换电路(10)和微型计算机(14)，其中接收机(11)通过超声换能器(9)收到目标车辆回波信号后，预处理电路将回波信号转换为数字信号，在软件程序的控制下，并采用模糊判别方式由计算机(14)处理后判别出车辆，列表寄存在存储器(15)里，以便经过串口(18)传送到中央处理计算机或输出设备输出给用户，通过键盘设置好功能之后，控制时钟(17)按功能完成时或日的交通量统计。
2.按照权利要求1所说的超声波交通量自动记录仪，其特征在于所说的综合概率模糊判别方式，是指按公式F＝Σl=14Ai*Pi(Ai)]]>来判定车型。
3.按照权利要求1所说的超声波交通量自动记录仪，其特征在于所说的换能器架设装置，是指悬臂式架设装置和悬线式架设装置。
4.按照权利要求3所说的超声波交通量自动记录仪，其特征在于所说的悬臂式架设装置，它包含有垂直杆(4)、水平臂(1)、水平杆(2)和斜杆(3)所组成。
5.按照权利要求3所说的超声波交通量自动记录仪，其特征在于所说的悬线式架设装置，它包含有垂直杆(50)、水平撑杆(51)、水平杆(52)和斜杆(53)所组成。
全文摘要
本发明属于超声波探测领域中的一种交通量自动分车型及统计记录装置。它主要由超声波收发换能器、换能器架设装置、收发机、及计算机等组成。应用超声波主动探测车长、高度变化及车速等。根据车辆被测信息，用综合概率模糊判别法，将车辆按规定进行分类统计，达到交通量自动统计记录的目的。本发明整机结构简单，极易安装，抗干扰性能强，检测精度高，对环境无任何要求，造价低，易于商品化生产及推广使用，适用于道路网规划，养护交调，交通管理控制等，从而可以应用于交通运输业等方面。
文档编号G08G1/017GK1118096SQ9411507
公开日1996年3月6日 申请日期1994年8月27日 优先权日1994年8月27日
发明者李继领, 王升, 王晶晶, 孙振国, 倪宏, 李建中, 杨映武, 李坚 申请人:中国科学院声学研究所, 内蒙古自治区临河市紫金高技术开发股份公司