一、車輛檢測器的分類

    近幾年來,隨著傳感器技術、微電子技術和信息處理技術等的發(fā)展,車輛檢測器也有較大發(fā)展,出現(xiàn)的種類很多,工作原理各異,但可概括為兩大基本功能:一為檢測車輛的存在或出現(xiàn),二為檢測車輛的運動或通過,任一車輛檢測器至少應具有上述兩個基本功能之一。

    為此車輛檢測器中分為存在型、通過型和兩者結合的復合型,對于存在型檢測器(PresenceDetector),只要在其監(jiān)視區(qū)域內出現(xiàn)被檢車輛,就能產(chǎn)生輸出信號;通過型檢測器(PassageDetector)是根據(jù)車輛的到達或運動,產(chǎn)生持續(xù)時間很短的輸出信號來檢測;某些檢測器只能檢測靜態(tài)或動態(tài)中的一種,有些則既能檢測靜態(tài)的存在,又能檢測動態(tài)的通過,稱為復合型檢測器。若按照車輛檢測器的工作原理進行分類,可分為電接觸式、光電式、電磁感應式、超聲波式、紅外線式等多種類型。目前具有代表性的是按檢測器的工作方式及工作時的電磁波波長范圍,將檢測器劃分為三大類:磁頻車輛檢測器、波頻車輛檢測器和視頻車輛檢測器。

  二、磁頻車輛檢測器

    磁頻車輛檢測器是基于電磁感應原理的車輛檢測器,它有感應線圈檢測器、磁性檢測器、地磁檢測器、微型線圈檢測器和磁成像檢測器等幾種類型。

    2.1感應線圈檢測器

    (InductiveLoopDetector)感應線圈車輛檢測器是目前國內外使用最為廣泛的車輛檢測裝置。這種檢測器是由埋設在路面下的線圈傳感器、信號檢測處理單元(包括檢測信號放大單元、數(shù)據(jù)處理單元和通信接口)及饋線。當電流有車輛通過。感應線圈檢測器具有成本低、安裝方便、靈敏度高、受氣候影響的優(yōu)點,但在實際使用中,因道路施工、路面變形等因素使線圈的損壞率較高,更換安裝和維護時要進入公路主體,影響交通運輸,造成成本升高,維護的工作量也很大。

    2.2磁性檢測器

    (MagneticDetector)磁性檢測器也是在檢測磁場變化的基礎上進行工作的。這種檢測器由裝在護套內的小線圈和位于控制箱中的袋子放大器組成,使用時將具有高磁導率的線圈埋在路面下,當車輛靠近或者通過線圈時,穿過線圈的磁場發(fā)生變化,從而在線圈內產(chǎn)生感應電壓,使放大器發(fā)出車輛通過的信息。該類檢測器僅可檢測車輛的通過且對車速有一個低限,其主要優(yōu)點是設計簡單且不受路表問題的影響;主要缺點是無法檢測靜態(tài)車輛,所以在當今交叉口檢測方法的許多應用中受到限制。

    2.3地磁檢測器

    (MagnetometerDetector)地磁檢測器是把一個具有高導磁率鐵芯和線圈裝在一個保護套內,里面填滿非導電的防水材料,形成一根磁棒。在路上垂直于交通流的方向開一個0.2～0.6m的孔,把磁棒埋在路面下,當車輛駛過這個線圈時,通過線圈的磁通量發(fā)生變化,在線圈中產(chǎn)生一個電動勢,這個電動勢經(jīng)過放大器放大后去推動繼電器,發(fā)出一個車輛通過的信息。靜止的車輛不會產(chǎn)生輸出,屬于通過型檢測器。對于僅要求記錄來往車輛數(shù)量的場合,地磁檢測器比較適合,而對于其他的交通流數(shù)據(jù)的檢測就顯得力不從心,可以看出地磁檢測器的適用面不廣。

    2.4微型線圈檢測器

    (MicroloopDetector)微型線圈檢測器是一種專利型車輛傳感器,在設計上類似地磁檢測器,但需要和標準的感應線圈檢測器的處理裝置相連。微型線圈探頭把磁場強度的增加轉換為線圈電感量的減少,從而驅動環(huán)形線圈放大器。與地磁檢測器一樣,微型線圈檢測器也是為了檢測高靈敏度的地點而設計的。它的優(yōu)點之一是每條通道可以比地磁式檢測器安裝更多的傳感器,與地磁檢測器一樣,也屬于通過型檢測器,無法檢測靜態(tài)車輛。

    2.5磁成像檢測器

    (VMIDetector)由Nu—Metrics公司研制成功的車輛檢測器中的傳感器技術,稱為車輛磁成像(VMIVehicleMagneticImaging)技術。它測量由于車輛的出現(xiàn)而引起的電磁場擾動或變化,通過與已記錄的不同結構車輛的磁紋(MagneticFootprint)相比較,不僅能將卡車和小車分離開來,而且可以測出車輛的構造、車型及速度。3波頻車輛檢測器波頻車輛檢測器是以微波、超聲波和紅外線等對車輛發(fā)射頻檢測相比,它的缺點是無法提供視覺監(jiān)視能力,記錄通行車輛或交通路況的可視特征。

  三、MicrowareDetector)雷達

    3.1雷達(微波)檢測器(Radar.檢測器按照多普勒效應(DopplerEffect)原理工作,它由發(fā)射天線和發(fā)射接收器組成。架在門架上或路邊立柱上的發(fā)射天線向路面檢測區(qū)域發(fā)射微波波束,當車輛通過時,反射波束以不同的頻率返回天線,檢測器的發(fā)射接收器測出由于車輛運動而引起的頻移,即可產(chǎn)生一個車輛感應輸出信號,從而測定車輛的通過或存在。微波檢測器的工作頻率通常是24GHz或10GHz。雷達檢測器具有多檢測區(qū)域的特點,可檢測交通量,車速,占有率等多項交通流信息,目前在交通檢測方面具有很大的優(yōu)勢,與視位,是未來智能交通系統(tǒng)發(fā)展的基礎。

    基本類型。主動式紅外檢測器使用半導體紅外線發(fā)生器作為傳感器,自帶指向測量車道的紅外線光源,駛進檢測區(qū)的車輛將紅外光反射回檢測器處,產(chǎn)生感應信號。被動式紅外檢測器其原理是利用無車輛的路面的紅外線能輻射強度與路上有汽車通過時的紅外線輻射強度的變化,由紅外線接受器檢測出來。它的典型使用是安裝在信號燈柱或其他柱子上檢測交叉口和行人過街區(qū)。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。

    3.2紅外線檢測器(InfraredDetector)

    紅外線檢測器是很,有主動式和被動式兩種類型的檢測器(如雷達檢測器)相連以檢測超速行駛的車輛。當發(fā)現(xiàn)超速行駛的車輛時,攝像機拍攝到該車的圖像,上傳到視頻處理器處理后,就可以得到該車的車牌號,然后在前面的可變情報標志版上得到該車的牌照號和速度,并給該車超速警告。先進的視頻車輛檢測器在檢測區(qū)域內借助全天候攝像機,可以記錄該區(qū)域內的車輛數(shù)量、排隊規(guī)模和車速等,將以上信息反饋到控制中心進行處理以確定交通信號周期和控制方式,并利用可變情報版給上游車輛提供有關阻塞和事故的建議信息,以完成交通的自適應控制,車輛誘導等功能。視頻車輛檢測器在現(xiàn)在交通控制系統(tǒng)中占有很重要的地

    目前在交通工程中主要用于:車輛檢測及分類、阻塞分類、交通流的預測,交通參數(shù)的估計、字符的辨識、駕駛員行為的模擬等眾多領域。隨著圖像處理技術和微電子技術的發(fā)展,視頻車輛檢測技術的應用范圍必將頻檢測相比,它的缺點是無法提供視覺監(jiān)視能力,記錄通行車輛或交通路況的可視特征。

    3.3超聲波檢測器

    (UltrosonicDetector)超聲波車輛檢測器也是利用反射回波的原理制成,它是通過接收由超聲波發(fā)生器發(fā)射的并經(jīng)車輛反射的超聲回波檢測車輛的,如果超聲波檢測器的探頭所對應的檢測區(qū)域內有車輛通過或存在,探頭反射出來一束超聲波,就會反射回來被同一探頭所接收,通過判斷該信號與原反射回波信號在時間上的差異,做出檢測區(qū)域內有車輛通過或存在的判斷。它有脈沖型、諧振型和連續(xù)波型超聲檢測器三種類型。脈沖式檢測器懸掛在車道的上方,向車道下方發(fā)射超聲波能的脈沖,并且接受回波。當有車輛從下方通過時,從車頂反射回波而不是從路面反射回波,縮短了回波的路程,從而檢測車輛的到達。振波型檢測器在車道兩邊分別安裝相向對立的發(fā)射器和接受器,從發(fā)射器發(fā)射諧振型超聲波,此超聲波橫越車道被車道對面的接受器接受,當車輛通過時就截斷了波束,從而檢測出車輛。連續(xù)波型超聲檢測器,檢測器發(fā)射一個連續(xù)的超聲波能的波束射向駛近的車輛,由于多普勒效應引起來車反射頻率的變化,于是就能檢測車輛的存在。

  四、視頻車輛檢測器

    視頻車輛檢測器系統(tǒng)是在傳統(tǒng)電視監(jiān)視系統(tǒng)基礎上發(fā)展起來的,是以車輛檢測技術、攝像機和計算機圖像處理技術為基礎,大范圍地對車輛施行檢測和識別。視頻檢測,也被稱為圖片處理或人工視覺,是一種結合視頻圖像和電腦化模式識別的技術。其基本原理是:在很短時間間隔內,由半導體電荷耦合器件(CCD)攝像機連續(xù)攝得兩幅圖像,而這種圖像本身就是數(shù)字圖像,很容易對這兩幅圖像的全部或部分區(qū)域進行比較,有差異說明有運動物體。視頻檢測系統(tǒng)的核心是視頻處理器,它由以CPU為基礎的處理器、多個電路模塊和用于分析視頻圖像的軟件等設備構成,可以接收多臺由路邊攝像機傳來的視頻信號。