專利名稱：汽車車型自動識別統(tǒng)計方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對行進(jìn)中的汽車車型就自動地作出鑒別并予以分類和統(tǒng)計的方法及裝置。
汽車車型的自動鑒別并作出分類和統(tǒng)計這種技術(shù)在交通管理、道路網(wǎng)規(guī)劃及高速公路收費系統(tǒng)中具有很重要的作用，長期以來，它就是這些領(lǐng)域中需要解決的重大課題之一。國內(nèi)有關(guān)單位及西安公路研究所在七十年代中期，就著手這方面的研究工作，研究成果多集中于利用某種傳感器測量輪胎直徑、輪胎著地長度、汽車長度和高度等參數(shù)，然后在此基礎(chǔ)上分類和統(tǒng)計。國外有利用車輛發(fā)射信號的AVI系統(tǒng)和日本利用超聲測量車高并借助有源環(huán)測量汽車底盤特征來進(jìn)行車型鑒別分類的發(fā)明，近年來，利用電視圖象來鑒別車型的研究還正在進(jìn)行。迄今為止，上述自動鑒別行駛中的汽車車型技術(shù)，皆不能避免由于外部物理因素所引起的失誤，因此準(zhǔn)確性不高，一般低于95%。這樣的準(zhǔn)確度作為一般統(tǒng)計，規(guī)劃尚可勉強滿足需要，但對于以車型作為高速公路收費系統(tǒng)的收費標(biāo)準(zhǔn)來說，需要高達(dá)99%以上的準(zhǔn)確性，則上述技術(shù)及設(shè)備就不能使用。例如以國內(nèi)外常用的利用紅外線發(fā)射和接收來測量汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)這一技術(shù)而言，就會因大氣狀況、紅外傳感器裝置附近出現(xiàn)的紅外射線(來自其他射線源的)其他移動物體如飛禽、走獸、飄物等這些事先難以估計到的因素而產(chǎn)生誤檢。另外，在用以上技術(shù)能測量到的汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)中，有許多屬于非確定的物理量，如輪胎直徑、汽車高度或長度等。以測量汽車輪胎直徑這一參數(shù)為例，就不難看出其中的不足，因為車輪輪胎的型號，磨損程度、充氣氣壓的高低、輪胎所承受的載荷大小等諸因素有不同，皆可影響測量結(jié)果。因此，盡管各種旨在自動識別行駛中汽車車型的技術(shù)有著不同的、新穎獨到的優(yōu)點，但均未能克服上述的技術(shù)障礙，達(dá)到對行駛中的汽車進(jìn)行準(zhǔn)確自動分類的目的。我們通過長期摸索實踐，認(rèn)為測量汽車的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如車輛軸間距、車輛前輪間距這些固定的物理量來識別車輛，可以提高識別的準(zhǔn)確性，減少各種干擾因素。
近年來，國外的汽車車型自動識別統(tǒng)計技術(shù)中，也出現(xiàn)了一些利用測定汽車的輪距來識別汽車的方法及裝置。例如日本特開昭59-136900號專利，59-132302號專利，公開了一種利用測長器上所設(shè)置的數(shù)個開關(guān)測得數(shù)個信號，經(jīng)換算及信號處理，求得輪胎的著地面積以及一種利用壓電橡膠作為測壓器中的導(dǎo)體與電阻之間能感受壓力的導(dǎo)電材料，從而感受出汽車的踏壓位置及踏壓寬度的電阻阻值，進(jìn)而求得汽車的輪距值。上述技術(shù)均是本發(fā)明人在79～82年期間曾經(jīng)嘗試過的技術(shù)，其缺點如下1、在測長器上裝置的開關(guān)制造困難，造價高，且壽命短，一般小于30萬次，若在高速公路上設(shè)置這種裝置，一般用不到二、三個月就得更換，不僅損耗大，而且準(zhǔn)確度差。
2、若采用裝有壓電橡膠的測長變換器，則由于壓電橡膠的均勻性差而會導(dǎo)致輪距數(shù)據(jù)與電阻值不成線性關(guān)系，由于我國目前的某些橡膠技術(shù)指標(biāo)達(dá)不到要求，使用不久便會導(dǎo)致彈性降低，橡膠老化等，同時由于這種裝有壓電橡膠的測長變換器經(jīng)常受到車輪的擠壓，使其形成了一個風(fēng)腔，使道路上的灰塵，砂礫吸入測長變換器，從而使壓電橡膠的測試靈敏度降低。
本發(fā)明的目的在于，針對已有技術(shù)中的缺陷，設(shè)計出一種不受外界客觀環(huán)境影響、不易產(chǎn)生取樣誤差、造價低廉、使用壽命長、測試精度高的輪距測試方法及裝置。
汽車前輪距S = S1+ S2+ L = 1 + (F1I1)/(F1+ F2) + (F4I2)/(F3+ F4)本發(fā)明在測量汽車軸距方面，具有獨到之處，它不是去測量汽車軸距的實際值，而是根據(jù)輪距檢測器1所測到的支反力F1、F2、F3、F4以及另一測量鋼梁的軸距檢測器4所測得的值F5，判斷車輛軸距是否超過某一閥值，以確定汽車的軸距范圍，并求得汽車的軸數(shù)(參見圖2)。以小型車為例當(dāng)小車前輪通過輪距檢測器1時，有一電壓信號發(fā)出，后輪通過輪距檢測器時，又有一電壓信號發(fā)出，與此同時，如果小型車的軸距小于Z值(約3.25M)，則輪距檢測器4此時無信號，因此，根據(jù)此時輪距、軸距檢測器發(fā)出信號的情況，可判斷其為小型車，反之，若軸距檢測器同時也發(fā)出一電壓信號，則可判為大、中型車，再結(jié)合已測得的輪距值，其識別準(zhǔn)確度則可大大提高，此外，由于根據(jù)本方法所測量的汽車軸距與車速無關(guān)，因而克服了由于汽車速度不一而導(dǎo)致的測量結(jié)果不準(zhǔn)確這一主要缺點。
在本發(fā)明研究過程中，進(jìn)行了大量的資料調(diào)查，發(fā)現(xiàn)根據(jù)大、中、小型車的輪距、軸距數(shù)值(其分布圖如圖3所示)，是能夠?qū)崿F(xiàn)將汽車進(jìn)行分類統(tǒng)計的，其范圍基本上是按如下數(shù)值來區(qū)分。
小型車輪距＜1.5M;軸距＜3.25M中型車1.87M＞輪距＞1.5M;軸距＞3.25M大型車輪距＞1.87M;軸距＞3.25M多軸車軸數(shù)＞2按照汽車的輪距和軸距兩組參數(shù)來識別汽車車種，較之僅按輪距來識別車種的方法，更加提高了其識別的精確度，完全可以滿足公路收費系統(tǒng)對于車型分類的要求。
現(xiàn)將根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思而設(shè)計的汽車車型自動識別統(tǒng)計裝置的技術(shù)解決方案敘述如下本裝置按其功能可分為測量系統(tǒng)、檢測電路系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，由測量系統(tǒng)接收到的電壓信號，經(jīng)檢測電路系統(tǒng)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、輸送到計算機進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果從通訊線路送到收費站。
測量系統(tǒng)由輪距檢測器、軸距檢測器、車輛分離器組成。輪距檢測器是在測量鋼梁的四個端點裝上四個壓力傳感器，軸距檢測器是在另一測量鋼梁裝上另一種形式的壓力傳感器，當(dāng)測量鋼梁受力時，壓力傳感器中的電橋電路阻值發(fā)生變化，使得電橋失去平衡，輸出一電壓信號。車輛分離器的設(shè)置是為了區(qū)別拖掛車還是兩輛相鄰的車，通過在公路兩邊各設(shè)置一個發(fā)光系統(tǒng)和接收系統(tǒng)來達(dá)到識別目的。
檢測電路系統(tǒng)的電路原理框圖如圖4所示，若干路從壓力傳感器輸出的電壓信號，經(jīng)過高精度、低飄移數(shù)據(jù)放大器放大，然后輸入到模擬多路開關(guān)中，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸入計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
放大倍數(shù)的選擇與A/D輸入的要求有關(guān)。本發(fā)明采用的是10V輸入，其輸出位數(shù)可達(dá)12位，其精度已完全可以滿足要求。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是通過微機電路來實現(xiàn)的，計算機原理方框圖如圖5所示。由8031型微處理機Z3，多路模擬開關(guān)9、A/D轉(zhuǎn)換器20、譯碼器34、鎖存器32、雙向總線驅(qū)動器33、地址鎖存器34、程序存貯器35、數(shù)據(jù)存貯器36、等來完成整個數(shù)據(jù)處理過程。在本發(fā)明中，計算機要處理的摸擬信號有5路，若每路都用單獨的A/D轉(zhuǎn)換器，無疑是一個浪費，因而本發(fā)明采用了一個多路模擬開關(guān)，將F1、F2、F3、F4、F5依次送入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，計算機將每次轉(zhuǎn)換的結(jié)果存入存貯器，作進(jìn)一步的處理。
由車輛分離器出來的脈沖信號經(jīng)光電耦合器送入計算機，有車時為高電平，無車時為低電平，根據(jù)其變化即可判別是否有車，是拖掛車，還是兩輛相鄰的車。
如上所述，判別汽車車型所需要的數(shù)據(jù)已成為計算機可以處理的信號，如何使其最終變成判別汽車車型的參數(shù)，還需要解決如下幾個問題。
1、由于壓力傳感器和數(shù)據(jù)放大器受氣溫影響及長期使用，難免要產(chǎn)生飄移，盡管在硬件電路中已采取了措施，但飄移現(xiàn)象仍難以避免，這可能給測量結(jié)果帶來不可忽視的誤差，為了消除溫漂和時漂的影響，本發(fā)明采取了先采樣另點，存入數(shù)據(jù)存貯器，將汽車通過時的采樣值減去另點值，解決了另點飄移問題。
2、由于車輛通過輪距檢測器時，只有當(dāng)測量鋼梁全荷重時，壓力傳感器輸出的電壓值才能真正反應(yīng)實際受力情況，而電壓V是時間T的函數(shù)，因此數(shù)據(jù)的采樣就必須在其有效值范圍內(nèi)，為此，本發(fā)明在數(shù)據(jù)采樣過程中，根據(jù)V值大小，調(diào)整采樣密度，保證一定的采樣次數(shù)，然后將全荷重時間內(nèi)的有效值進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，去掉干擾值，再用二次處理后的值，計算出輪距。
下面結(jié)合圖7、圖8，再將數(shù)據(jù)處理主程序及子程序-中斷采樣程序予以進(jìn)一步說明主程序開機復(fù)位后，程序自動進(jìn)入37，然后進(jìn)入38，對計數(shù)器、定時器、存貯器、通訊口進(jìn)行初始化，使之處于初始狀態(tài)。程序運行到39，檢查車輛分離器是否有車，如果沒車，程序去檢測各壓力傳感器零點，并將其存貯在指定存貯單元，程序運行到40，如果車輛分離器有車，則程序直接跳轉(zhuǎn)至41，檢測車輛是否已以通過，沒有通過則程序處于等待狀態(tài)，在此過程中，中斷程序一直處于采樣數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中(如圖8所示)。如果車輛已經(jīng)通過，則一個車輛的輪距，軸距、軸數(shù)等參數(shù)，即被檢測出來，此時程序便進(jìn)入判車階段，首先程序判斷軸數(shù)是否＞2，大于2則為多軸車，小于2則判斷軸距是否大于Z，如果小于Z則為小型車，如果軸距大于Z，則判斷輪距是否小于B1，則判斷輪距是否大于B2，如果大于B2，則為大型車，如果小于B2，則為中型車，程序在判斷完之后，將判斷結(jié)果存入數(shù)據(jù)存貯區(qū)，并返回程序開始37，進(jìn)行下一車輛的判斷。
子程序-中斷采樣程序(圖8)程序進(jìn)入中斷程序后，便采樣數(shù)據(jù)，將采樣到的數(shù)據(jù)減去另點，并將結(jié)果存入存貯單元。程序?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)判斷是否到達(dá)上升門檻，如果已到達(dá)，則判斷軸距檢測器F5是否到達(dá)上升門檻，如果沒有，則軸數(shù)計數(shù)器加1，如果大于上升門檻，則判斷軸數(shù)計數(shù)器是否等于2，等于2置軸數(shù)等于2標(biāo)志，以便判車用，軸數(shù)是否大于2，如果大于2，則置多軸車標(biāo)志，以便判車用，如果不大于2，則將采樣數(shù)據(jù)存入存貯器，以便計算輪距用，此后程序返回中斷如果采集到的數(shù)據(jù)小于上升門檻，則判斷采樣數(shù)據(jù)是否小于下降門檻，如果不小于，則將采樣數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存貯區(qū)，以便數(shù)據(jù)處理用，如果采集的數(shù)據(jù)小于下降門檻，則結(jié)束采樣，緊接著，程序?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理，去掉一些無用的數(shù)據(jù)，將有用的數(shù)據(jù)作為計算輪距的參數(shù)，最后計算出輪距，并將結(jié)果存入數(shù)據(jù)存貯區(qū)，以便判車型用，程序做完上述事情后，便返回中斷進(jìn)行下一回采樣。
現(xiàn)將全部


如下圖1、輪距測量原理2、軸距測量原理圖。
圖3、大、中、小型車輛的輪距、軸距值分布圖。
圖4、檢測電路系統(tǒng)原理方框5、計算機原理方框6、數(shù)據(jù)采樣有效值范圍示意7、計算機主程序流程示意圖，圖8子程序流程示意圖其中1.輪距檢測器 2.軸距檢測器 3.行車方向4.壓力傳感器F5， 5.被測車輛 6.小型車分布區(qū)域 7.中型車分布區(qū)域 8.大型車分布區(qū)域Z.小型車與中、大型車的軸距分界線值 B1、B2輪距分界線 9、10、11、12、輪距檢測器壓力傳感器 13、軸距檢測器壓力傳感器 14.15.16.17.18.放大器 19.多路模擬開關(guān) 20.A/D轉(zhuǎn)換器 21、車輛分離器 22、光電耦合器 23.微處理機 24.通訊接口 25.上端機 26.汽車輪胎剛到輪距檢測器時的位置 27.輪距檢測平臺 28.路面 29.行車方向 30.汽車輪胎進(jìn)入輪距檢測平臺時的位置 31.汽車輪胎剛離開輪距檢測器平臺時的位置;
t1.開始采樣時間，t2結(jié)束采樣時間v1.開始采樣的門檻電平 V2結(jié)束采樣的門檻電平37.開始 38.初始化 39.有車否？ 40.檢測另點 41.車輛通過否？ 42.軸數(shù)＞2？ 43.多軸車 44.軸距大于Z 45.小型車 46.輪距大于B1？ 47.輪距大于B2？ 48.大型車、中型車 49.判斷結(jié)果存入貯存區(qū) 50.采樣 51.減去另點 52.數(shù)據(jù)＞上升門檻 53.數(shù)據(jù)＜下降門檻 54.F5＞上升門檻 55.軸數(shù)計數(shù)器加1 56.數(shù)據(jù)處理 57.軸數(shù)＝2？ 58.置軸數(shù)＝2標(biāo)志 59計算輪距 60.軸數(shù)＞2？ 61.置多軸車標(biāo)志 62.結(jié)果存入存貯器 63.采樣數(shù)據(jù)存入存貯器 64.返回中斷。
本發(fā)明的方法同已有技術(shù)相比，具有原理簡單，測試的準(zhǔn)確度、精確度高，且因為輪距值為各支反力測得值的相對比值，因此，排除了各種環(huán)境因素、行車因素、設(shè)備因素的干擾，具有新穎、獨到的優(yōu)點。本發(fā)明的裝置體積小、重量輕，設(shè)備抗干擾能力強，測試精確度高，整個裝置構(gòu)造簡單，檢測電路系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)裝置的各種元件均有標(biāo)準(zhǔn)商品件，因而制造簡單，商品化生產(chǎn)程度高，造價相對低廉，易于在我國各高速公路收費站很快推廣使用。
本發(fā)明的出現(xiàn)解決了近年來在交通管理、道路網(wǎng)規(guī)劃及高速公路收費系統(tǒng)中急待解決的問題，適應(yīng)我國公路交通運輸迅速發(fā)展的需要。
權(quán)利要求
1.一種汽車車型的自動識別統(tǒng)計方法，通過計算出汽車的輪距來對行駛中的汽車車型進(jìn)行分類和統(tǒng)計，其特征在于(1)利用荷重傳感器測量在車輪荷載下經(jīng)過測量鋼梁時的端點支反力F1、F2、F3、F4；(2)根據(jù)力的平衡原理及測得的端點支反力的相對值，經(jīng)電信號及數(shù)字信號的計算機處理，求得汽車的輪距值；(3)根據(jù)已測得的支反力值F1、F2、F3、F4以及另一測量鋼梁傳感器測得的支反力值F5，來判斷車輛軸距是否超過某一閥值，從而確定汽車的軸距值范圍；(4)利用已求得的汽車輪距，軸距兩組數(shù)據(jù)來進(jìn)一步對車輛分類。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種汽車車型的自動識別、統(tǒng)計方法、將測得的端點支反力的相對值，經(jīng)電信號及數(shù)字信號的計算機處理，求得汽車的輪距值，其特征在于計算機在無車通過時先采樣另點，并存入數(shù)據(jù)存貯器，在有汽車通過時，再將采集的數(shù)據(jù)減去另點，以消除另點飄移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種汽車車型的自動識別，統(tǒng)計方法，將測得的端點支反力的相對值，經(jīng)電信號及數(shù)字信號的計算機處理，求得汽車的輪距值，其特征在于計算機根據(jù)車輛通過速度，調(diào)整采樣密度，保證一定的采樣次數(shù)，然后將全荷重時間內(nèi)的有效采樣值，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，濾掉干擾，進(jìn)行二次處理，最后計算出輪距。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1中所述的汽車車型自動識別，統(tǒng)計方法而設(shè)計的自動識別統(tǒng)計裝置，具有測量系統(tǒng)、檢測電路系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于(1)測量系統(tǒng)由輪距檢測器、壓力傳感器、測量鋼梁和車輛分離器所組成;(2)檢測電路將若干路從壓力傳感器的電橋電路中輸出的電壓信號，經(jīng)數(shù)據(jù)放大器放大，輸入模擬多路開關(guān)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器，輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng);由車輛分離器發(fā)出的信號，經(jīng)光電耦合器后，直接輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。(3)數(shù)據(jù)處理通過計算機電路實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種對行進(jìn)中的汽車自動地就車型作出鑒別并預(yù)以分類和統(tǒng)計的技術(shù)，包括方法和裝置。本發(fā)明依據(jù)的是力的平衡原理，測定出測量鋼梁端點支反力的大小，計算出汽車的固定結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而達(dá)到識別車型的目的。本發(fā)明的裝置具有測量系統(tǒng)，檢測電路系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。整個裝置構(gòu)造簡單，體積小，重量輕，抗干擾能力強，檢測精確度高，易于商品化生產(chǎn)。解決了交通管理，道路網(wǎng)規(guī)劃及高速公路收費系統(tǒng)中急待解決的問題，適應(yīng)了我國公路交通運輸業(yè)迅速發(fā)展的要求。
文檔編號G08G1/017GK1052204SQ8910886
公開日1991年6月12日 申請日期1989年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月25日
發(fā)明者閔江, 趙溫俠, 張曉松 申請人:西安公路研究所