車輛檢測器技術是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，交通智能化管理需要通過車輛檢測方式采集客觀、有效的道路交通信息，獲得交通流量、車速、道路占有率、車間距、車輛類型等基礎數(shù)據(jù)，從而有目的地實現(xiàn)監(jiān)測、控制、分析、決策、調(diào)度和疏導等智能化手段。
目前，國內(nèi)外誕生的車輛檢測器產(chǎn)品的種類很多，技術原理和實現(xiàn)方式各不相同，如有線圈檢測、視頻檢測、微波檢測、激光檢測、聲波檢測、超聲波檢測、磁力檢測、紅外線檢測等。我國幅員遼闊，道路里程長，車多人多，交通狀況比較復雜，各地交通管理部門對于車輛檢測方式的要求具有多樣性，從性能指標、產(chǎn)品成本、安裝方式、天氣路況、管理政策等方面都有諸多不同。
本文通過對國內(nèi)智能交通系統(tǒng)應用情況的調(diào)研，結(jié)合筆者所在企業(yè)多年來在智能交通領域?qū)嵤╉椖康慕?jīng)驗數(shù)據(jù)，列舉了幾種國內(nèi)智能交通系統(tǒng)中常用的車輛檢測方式的工作原理、環(huán)境適應性以及優(yōu)缺點分析，并對普遍采用的線圈檢測和視頻檢測的應用進行重點研究。
車輛檢測方式特點比較：
1、線圈檢測方式
通過一個電感器件即環(huán)形線圈與車輛檢測器構(gòu)成一個調(diào)諧電子系統(tǒng)，當車輛通過或停在線圈上會改變線圈的電感量，激發(fā)電路產(chǎn)生一個輸出，從而檢測到通過或停在線圈上的車輛。
線圈檢測技術成熟、易于掌握、計數(shù)非常精確、性能穩(wěn)定。缺點是交通流數(shù)據(jù)單一、安裝過程對可靠性和壽命影響很大、修理或安裝需中斷交通、影響路面壽命、易被重型車輛、路面修理等損壞。另外高緯度開凍期和低緯度夏季路面以及路面質(zhì)量不好的地方對線圈的維護工作量比較大的。
2、視頻檢測方式
視頻檢測方式是一種基于視頻圖像分析和計算機視覺技術對路面運動目標物體進行檢測分析的視頻處理技術。它能實時分析輸入的交通圖像，通過判斷圖像中劃定的一個或者多個檢測區(qū)域內(nèi)的運動目標物體，獲得所需的交通數(shù)據(jù)。
該系統(tǒng)的優(yōu)點是無需破壞路面，安裝和維護比較方便，可為事故管理提供可視圖像、可提供大量交通管理信息、單臺攝像機和處理器可檢測多車道。它的缺點是精度不高，容易受環(huán)境、天氣、照度、干擾物等影響，對高速移動車輛的檢測和捕獲有一定困難。因為，拍攝高速移動車輛需要有足夠快的快門(至少是1/3000S)、足夠數(shù)目的像素以及好的圖像檢測算法的支持，視頻檢測由于需要進行計算往往無法捕獲到高速運動物體。
3、微波檢測方式
微波式交通檢測器通過發(fā)射低能量的連續(xù)頻率調(diào)制微波信號，處理回波信號，可以檢測出多達8個車道的車流量、道路占有率、平均車速、長車流量等交通流參數(shù)。微波檢測由發(fā)射天線和發(fā)射接收器組成。發(fā)射器對檢測區(qū)域發(fā)射微波，當車輛通過時，由于多普勒效應反射波會以不同的頻率返回，通過檢測反射波的頻率來檢測車輛是否通過。
優(yōu)點是在惡劣氣候下性能出色,可以全天候工作、可檢測靜止的車輛、直接檢測速度、可以側(cè)向方式檢測多車道、安裝維護方便，缺點是側(cè)面安裝只能區(qū)分長車短車，相鄰車道同時過車時可能漏記車輛數(shù)。
雷達就是依據(jù)“多卜勒效應”的一種微波檢測方式。雷達先發(fā)出一個頻率為1000兆赫的脈沖微波，如果微波射在靜止不動的車輛上，被反射回來，它的反射波頻率不會改變，仍然是1000兆赫。反之，如果車輛在行駛，而且速度很快，那么，根據(jù)多卜勒效應，反射波頻率與發(fā)射波的頻率就不相同。通過對這種微波頻率微細變化的精確測定，求出頻率的差異，就可以換算出汽車的速度。
雷達測速有效范圍大約在每小時24公里到255公里之間，測速范圍比較大，精確度也相當高。對于速度較快，車流量較少且方向統(tǒng)一的高速公路上面，采用微波雷達配合高速攝像機是一種不錯的選擇。而對于多車道、車輛并行、人車混雜的復雜路段，單純只使用多普勒效應的微波雷達對路口、路段違法車輛的進行檢測，則具有較大困難，在檢測范圍內(nèi)如果出現(xiàn)多個車輛，往往無法區(qū)分目標車輛。另外，測速雷達一般安裝在公路中間6米高的橫臂上面，如果比較高的大型車輛(如掛車、貨柜車等)經(jīng)過，由于車體比較高，造成車體頂部距離雷達太近，雷達發(fā)出的脈沖微波射在車體頂部被反射回來的距離大大縮短，往往造成了計算出來的速度值比較大，會產(chǎn)生比較大的誤差。
4、磁力檢測方式
在鐵磁材料中會發(fā)生磁阻的非均質(zhì)現(xiàn)象(AMR)，當沿著一條長而且薄的鐵磁合金帶的長度方向施加一個電流，在垂直于電流的方向施加一個磁場。合金帶自身的阻值會發(fā)生變化。利用AMR磁阻效應生產(chǎn)的AMR磁阻傳感器成功地將三維方向(x，y，z)的單個傳感器件集成在同一個芯片上，而且將傳感器與調(diào)節(jié)、補償電路集成一體化，可以很好地感測地磁范圍內(nèi)低于1高斯的磁場，可以根據(jù)一些鐵磁物體對地磁的擾動，來檢測車輛的存在，也可以根據(jù)不同車輛對地磁產(chǎn)生的擾動不同來識別車輛類型。
磁阻傳感器的優(yōu)點有：安裝、維修方便，不必封閉車道、破壞路面。缺點也非常明顯，對于縱向過于靠近的車輛的干擾排除能力較差，即當車流速度較低，前后車輛之間的離較小時對測量精度影響較大。
5、超聲波檢測方式
超聲波檢測的原理與雷達測速類似，都是利用“多卜勒效應”的反射原理，發(fā)射器從頂部發(fā)出超聲波，當有車輛通過時，接收器接收到回波的時間是不一樣的，據(jù)此可以判斷是否有車通過。與雷達測速不同的只不過其傳感器探頭發(fā)出的是聲波而不是電磁波。此種檢測設備的缺點是必須頂置安裝，安裝條件受到一定的限制，并且傳感頭在路口這種灰塵極大的惡劣環(huán)境中使用，壽命非常短。因此這種檢測方法并不實用。
6、激光檢測方式
激光檢測為點測量行為，從理論上講是可行的并且檢測精度過程都相當高，但與微波雷達一樣，同樣面臨路口多道路，多車輛和多行人的三多影響，點測量的效率無法滿足監(jiān)管要求，最重要的是：激光檢測中的激光束對人體(主要是人眼的傷害)是其在使用中極為嚴重的問題。在歐美等國家又用激光測速的交通測速儀器，其性能指標不僅要達到國際Class1安全標準，同時在使用中必須用人工操控，以避免對人眼造成傷害。
7、紅外檢測方式
紅外檢測器是頂置式或路側(cè)式的交通流檢測器。該檢測器一般采用反射式檢測技術。反射式檢測器探頭由一個紅外發(fā)光管和一個紅外接收管組成，其工作原理是由調(diào)制脈沖發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)制脈沖，經(jīng)紅外探頭向道路上輻射，當有車輛通過時，紅外線脈沖從車體反射回來被探頭的接收管接收，經(jīng)紅外解調(diào)器解調(diào)再通過選通、放大、整流和濾波后觸發(fā)驅(qū)動器輸出一個檢測信號。這種檢測器具有快速準確、輪廓清晰的檢測能力。其缺點是工作現(xiàn)場的灰塵、冰霧會影響系統(tǒng)的正常工作。 |
