超聲波交通量

1、超聲波交通量信息采集超聲波交通量信息采集超聲波固定式交通量信息采集設(shè)備設(shè)備原理介紹超聲波在為人類熟知前,早已經(jīng)在大自然界中存在了很長(zhǎng)的一般時(shí)間.動(dòng)物中如蝙蝠、鯨魚(yú)、海豚即是以聲納波作為行進(jìn)間的導(dǎo)向定位,目前,超聲波已廣用于工業(yè)、航海和醫(yī)療等用途.超聲波在交調(diào)行業(yè)的應(yīng)用始于日本.早期的模擬式超聲波交調(diào)儀器既笨重、操作麻煩,而且可識(shí)別的車型種類較少；自從出現(xiàn)數(shù)字化超聲波系統(tǒng)后,超聲波在交調(diào)方面的應(yīng)用才算進(jìn)了一大步,不僅探測(cè)質(zhì)量穩(wěn)定,同時(shí)增加了探測(cè)結(jié)果再處理的可能性,為超聲波成像出現(xiàn)而鋪路.近年來(lái)由于計(jì)算機(jī)工業(yè)的大幅進(jìn)展,帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)品的研究,硬盤容量的擴(kuò)大、內(nèi)存的擴(kuò)增、中央處理器的升級(jí),使得數(shù)據(jù)的

2、傳輸及運(yùn)算加速不少,于是數(shù)字化的超聲波成像式交調(diào)系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生了.交通流量采集的數(shù)據(jù)包括車型、流量和車速三個(gè)根本元素,其中,完成了車型識(shí)別就可以直接得到流量數(shù)據(jù),所以,前臺(tái)的檢測(cè)設(shè)備實(shí)際上是完成兩個(gè)檢測(cè)：車型識(shí)別和車速檢測(cè).使用超聲波成像識(shí)別車輛,目前最成熟的方法是獲取車輛側(cè)向圖像,如下列圖所示,這個(gè)完全省略了細(xì)節(jié),純由高度H和徑向長(zhǎng)度L組成的圖像完全能被識(shí)別出車型“小客車./H普通超聲波成像(二維)的工作方式,主要可分為兩種：第一種為機(jī)械式馬達(dá)探頭(Mechanicaldevice),由馬達(dá)帶動(dòng)內(nèi)建超聲波探頭,在既定范圍內(nèi)以等速掃描,獲取一系列的二維圖像.第二種為磁場(chǎng)定位影像獲取,利用電磁場(chǎng)

3、為探頭所獲取的每一組數(shù)據(jù)做二維空間定位,再將數(shù)據(jù)及空間信息合并入數(shù)據(jù)處理器做運(yùn)算合成二維圖像.由于交調(diào)工作的特點(diǎn),機(jī)械式馬達(dá)探頭顯然不可取,復(fù)雜而精密的運(yùn)動(dòng)部件很難到達(dá)室外全天候工作的可靠性要求,而磁場(chǎng)定位式探頭雖然可以滿足可靠性要求,并在局部進(jìn)口的超聲波交調(diào)設(shè)備上得到運(yùn)用,但系統(tǒng)復(fù)雜,價(jià)格昂貴.超聲波交通流量觀測(cè)設(shè)備采用了固定式探頭,探頭垂直安裝在路面上方,向路面發(fā)射脈沖超聲波,并接收反射回的超聲波,通過(guò)測(cè)定聲波發(fā)射和接收的時(shí)間差t,可以計(jì)算出路面相對(duì)高度h0.h0=V聲速Xt/2當(dāng)車輛通過(guò)該檢測(cè)器下方時(shí),路面的相對(duì)高度變化為hl,這樣便可計(jì)算出該車的高度值H.H=h0-hl通過(guò)連續(xù)發(fā)射超聲

4、波,可以得到一組變化的車輛高度值H1、H2、H3Hn.這樣得到的數(shù)據(jù)是一組采樣數(shù)據(jù),理論上只要獲取每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的徑向長(zhǎng)度數(shù)據(jù)L,并將采樣間隔時(shí)間降低到無(wú)窮小,就可以得到受檢車輛精確的徑向二維圖像.如前述,只要將采樣間隔時(shí)間降低到無(wú)窮小,就可以得到受檢車輛精確的徑向二維圖像.但太小的取樣間隔時(shí)間會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜度上升,超聲波交通流量觀測(cè)子系統(tǒng)采用了先進(jìn)的聲場(chǎng)重建算法.一巾I完整的2D影像由許多像素組成,而二維聲場(chǎng)的最小單位那么是由voxel組成.當(dāng)一連串的2D數(shù)據(jù)自探頭獲取來(lái)時(shí),在兩組數(shù)據(jù)的間隙就須由計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)填補(bǔ),填補(bǔ)本身運(yùn)用的數(shù)學(xué)運(yùn)算采用的是平均法那么內(nèi)插法；換言之,圖像中任何一點(diǎn)未知的vo

5、xel數(shù)值,將由鄰近兩點(diǎn)的像素由內(nèi)差法決定,填補(bǔ)完成的二維聲場(chǎng)就形成了一幅完整的二維圖像.浙江潤(rùn)鑫系列超聲波交通流量觀測(cè)設(shè)備的檢測(cè)方式巧妙地運(yùn)用了受檢物體車輛本身處于運(yùn)動(dòng)中這一外部條件,大大降低了系統(tǒng)復(fù)雜度,與國(guó)外同等性能的設(shè)備相比,可靠性得到了提高的同時(shí),價(jià)格大大降低.,輸出轉(zhuǎn)換器功率放大器單向脈沖振蕩脈沖寬帶發(fā)生器,超聲探頭一檢測(cè)器輸出輸出放大器選擇放大器4靈敏增益限制器系統(tǒng)原理框圖觀測(cè)站實(shí)景-高速公路主要優(yōu)勢(shì)超聲波檢測(cè)的特點(diǎn)主要有：依賴車輛外形識(shí)別；探頭垂直向下安裝；依賴聲波檢測(cè).由于這些特點(diǎn),超聲波檢測(cè)具備有以下獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：(1)探頭與車輛完全不接觸,使用壽命長(zhǎng),完全不破壞路面,幾乎不

6、需要維護(hù)保養(yǎng).路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)不對(duì)設(shè)備造成影響.根據(jù)上海一期工程的實(shí)際運(yùn)行情況看,年維護(hù)率低于20%,實(shí)際MTBF到達(dá)了43800小時(shí),系統(tǒng)維護(hù)本錢低廉.屎義安裝在橫蹈餡面的如空結(jié)構(gòu)匕與車輛完全不攫觸.探頭工作穩(wěn)定,使用壽命共(2)探頭垂直向下安裝,每個(gè)車道均有自己專門的傳感器,而其他非接觸式設(shè)備一般是側(cè)向安裝,一個(gè)傳感器檢測(cè)多條車道.在車輛密度較大的狀況下,使用超聲波檢測(cè)器檢測(cè),車輛間不會(huì)發(fā)生相互遮擋,檢測(cè)精度高.遮擋是由于較近的主殖IB塔了傳您過(guò)時(shí)較運(yùn)主第的禊料而耳部的傳統(tǒng)非接觸類檢測(cè)設(shè)備遮擋形成原理示意圖(3)超聲波檢測(cè)是通過(guò)連續(xù)檢測(cè)車輛高度來(lái)識(shí)別車輛,讀入識(shí)別模塊的是車輛的徑向外型線圖,與

7、人工判別的依據(jù)類似,得出的車型識(shí)別結(jié)果最接近人工識(shí)別結(jié)果.(4)設(shè)備使用調(diào)制超聲波作為檢測(cè)介質(zhì),常見(jiàn)的干擾因素如光照條件.雨雪.大霧.風(fēng)沙.城市噪音等均不會(huì)對(duì)識(shí)別造成影響,識(shí)別結(jié)果準(zhǔn)確可信.主要技術(shù)指標(biāo)工程指標(biāo)檢測(cè)流量檢測(cè)精度大于等于95%功能流量檢測(cè)方式分車道和方向車速檢測(cè)精度大于等于90%車型分類方式交通部新9類車型或自定義車型分類精度大于等于90%適用條件安裝環(huán)境Q卜大氣壓力50kPa-106kPa相對(duì)濕度<98%環(huán)境溫度-20+65電源容差A(yù)C115V-300V,頻率50(1±4%)Hz設(shè)備壽命10年通信功能傳輸方式實(shí)時(shí)傳輸通訊接口RS232/485,USB,以太網(wǎng)斷點(diǎn)續(xù)傳水平具備穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性抗風(fēng)水平40米儆來(lái)電恢復(fù)水平具備