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1、(10)申请公布号 CN 103578279 A (43)申请公布日 2014.02.12 CN 103578279 A (21)申请号 201310594470.0 (22)申请日 2013.11.21 G08G 1/042(2006.01) G08G 1/052(2006.01) (71)申请人 北方工业大学 地址 100144 北京市石景山区晋元庄路 5 号 北方工业大学 (72)发明人 张永忠 张军强 李颖宏 张福生 陈智 郑国荣 (74)专利代理机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 11250 代理人 寇海侠 (54) 发明名称 环形线圈车辆检测方法及装置 (57) 摘要 本发明。
2、涉及一种基于环形线圈原理的车辆检 测方法及装置， 通过环形线圈与可控振荡电路相 连， 生成预定频率的振荡信号， 将选通的振荡信号 转化成频率信号传送给微控制器， 微控制器根据 频率信号和背景频率输出车辆通过情况 ； 本发明 采用时空复用技术完成多路车辆检测节点的检 测， 采用间歇式工作方式， 避免多个支路切换时产 生的瞬间振荡信号造成误检， 提高了相邻线圈的 抗串扰性， 从而大大提高系统检测精度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 。
3、103578279 A CN 103578279 A 1/2 页 2 1. 一种环形线圈车辆检测方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 环形线圈与对应的可控振荡电路构成采样支路 ； 向一个所述采样支路发送间歇控制信号， 在预定的间歇时间内暂停对该所述采样支路 的采样 ； 已暂停预定的所述间歇时间后， 发送采样控制信号， 该所述采样支路在预定的采样时 间内完成采样， 得到该所述采样支路的振荡信号 ； 根据采样得到的所述振荡信号生成频率信号 ； 将所述频率信号与背景频率进行比较， 得到该所述采样支路上的通过的车辆情况并输 出。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述每个采样支路由。
4、一个环形线圈和与该所述环形线圈配套设置的单独的一个可控 振荡电路构成。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 所述根据采样得到的所述振荡信号生 成频率信号的步骤中根据等精度测频法生成频率信号。 4. 根据权利要求 1-3 任一所述的方法， 其特征在于， 所述可控振荡电路为电容三点式振荡电路。 5. 根据权利要求 1-4 任一所述的方法， 其特征在于， 在根据采样得到的所述振荡信号 生成频率信号步骤之前还包括 ： 获取背景频率 ； 从所述振荡信号中采用自适应中值滤波算法提取背景频率。 6. 根据权利要求 1-5 任一所述的方法， 其特征在于， 在将所述频率信号与背景频率进 行比较， 。
5、得到该所述采样支路上的通过的车辆情况并输出的步骤之后还包括以下步骤 : 当所述频率信号超过预设的频率值范围或检测到的车辆存在时间超过预设存在时间 时， 发出报警信号。 7. 一种环形线圈车辆检测装置， 其特征在于， 包括 ： 采样支路， 由环形线圈与对应的可控振荡电路构成， 用于生成振荡信号 ； 选通电路， 与所述采样支路相连， 用于选通每一支路传送的振荡信号 ； 测频电路， 与所述选通电路相连， 用于根据选通的所述振荡信号生成频率信号 ； 微控制器， 与所述测频电路相连， 用于接收所述频率信号， 并与所述背景频率进行比 较， 得到该所述采样支路上的通过的车辆情况并输出， 同时向下一采样支路和。
6、选通电路发 出间歇控制信号和采样控制信号， 使下一采样支路暂停间歇时间后再进行采样。 8. 根据权利要求 7 所述的环形线圈车辆检测装置， 其特征在于， 所述每个采样支路由一个环形线圈和与该所述环形线圈配套设置的单独的一个可控 振荡电路构成。 9. 根据权利要求 7 或 8 所述的环形线圈车辆检测装置， 其特征在于， 所述可控振荡电路为电容三点式振荡电路。 10. 根据权利要求 7-9 任一所述的环形线圈车辆检测装置， 其特征在于， 还包括 ： 报警单元， 与所述微控制器相连， 用于采样支路故障报警， 当所述频率信号超过预设 的频率值范围或检测到的车辆存在时间超过预设存在时间时， 发出检测装置。
7、故障的报警信 权 利 要 求 书 CN 103578279 A 2 2/2 页 3 号。 11. 根据权利要求 7-10 任一所述的环形线圈车辆检测装置， 其特征在于， 还包括 : 人机交互界面， 用于显示和设置所述环形线圈车辆检测装置的工作参数。 权 利 要 求 书 CN 103578279 A 3 1/5 页 4 环形线圈车辆检测方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及车辆电子技术领域， 具体是环形线圈车辆检测装置及方法。 背景技术 0002 目前车辆检测装置主要有感应线圈检测器、 视频检测器、 射频识别 （Radio Frequency Identification， 简写为 RFID。
8、） 检测器及磁映像检测器等。其中， 环形线圈检测 器具有低成本、 高检测精度、 高可靠性、 全天候工作的优点， 是目前应用最广泛的车辆检测 器。 0003 中国专利文献 CN101814238B 涉及一种环形线圈车辆检测器及车辆检测方法， 该 环形线圈车辆检测器中具有若干外部馈线、 与外部馈线连接的次级线圈电感、 连接次级线 圈电感的通道扫描电路以及连接通道扫描电路的单片机 ； 通过单片机控制通道扫描电路， 使下一个输入通道打开关闭上一个输入通道 ； 当单片机检测到其中一个输入通道与外部馈 线的连接中断时， 单片机将该输入通道屏蔽并检测下一个输入通道 ； 从而缩短扫描周期， 加 快扫描频率并提。
9、高系统精确度， 相对于现有技术使数据采集的可靠性提高。但上述专利中 的上一个通道与下一个通道在切换时， 振荡电路在切换瞬间存在电路振荡频率， 造成振荡 频率不稳定， 易导致误检。另外， 多路输入信号经过选通后， 共用一个振荡电路进行信号调 理， 容易造成振荡电路输出的频率稳定性差， 当多路线圈同时处于谐振工作时， 易造成相邻 车道误检的技术问题。 发明内容 0004 本发明所要解决的一个技术问题是上一个通道与下一个通道在切换时， 振荡电路 在切换瞬间存在电路振荡频率， 造成振荡频率不稳定， 易导致误检的技术问题， 从而提出一 种避免多个支路切换瞬间产生振荡频率不稳定的环形线圈检测方法及装置。 。
10、0005 本发明所要解决的另一个技术问题是多路输入信号经过选通后， 共用一个振荡电 路进行信号调理， 容易造成振荡电路输出的频率稳定性差， 当多路线圈同时处于谐振工作 时， 易产生对相邻车道串扰造成的车辆误检的技术问题， 从而提出一种基于时空复用技术， 每个环形线圈具有单独的可控信号调理电路的环形线圈检测方法及装置。 0006 为解决上述技术问题， 本发明是通过以下技术方案实现的 ： 0007 一种环形线圈车辆检测方法， 包括以下步骤 ： 0008 环形线圈与对应的可控振荡电路构成采样支路 ； 0009 向一个所述采样支路发送间歇控制信号， 在预定的间歇时间内暂停对该所述采样 支路的采样 ； 。
11、0010 已暂停预定的所述间歇时间后， 发送采样控制信号， 该所述采样支路在预定的采 样时间内完成采样， 得到该所述采样支路的振荡信号 ； 0011 根据采样得到的所述振荡信号生成频率信号 ； 0012 将所述频率信号与背景频率进行比较， 得到该所述采样支路上的通过的车辆情况 说 明 书 CN 103578279 A 4 2/5 页 5 并输出。 0013 所述每个采样支路由一个环形线圈和与该所述环形线圈配套设置的单独的一个 可控振荡电路构成。 0014 所述根据采样得到的所述振荡信号生成频率信号的步骤中根据等精度测频法生 成频率信号。 0015 所述可控振荡电路为电容三点式振荡电路。 001。
12、6 在根据采样得到的所述振荡信号生成频率信号步骤之前还包括 ： 0017 获取背景频率 ； 0018 从所述振荡信号中采用自适应中值滤波算法提取背景频率。 0019 在将所述频率信号与背景频率进行比较， 得到该所述采样支路上的通过的车辆情 况并输出的步骤之后还包括以下步骤 : 0020 当所述频率信号超过预设的频率值范围或检测到的车辆存在时间超过预设存在 时间时， 发出报警信号。 0021 基于同一发明构思， 本发明还提供一种环形线圈车辆检测装置， 包括 ： 0022 采样支路， 由环形线圈与对应的可控振荡电路构成， 用于生成振荡信号 ； 0023 选通电路， 与所述采样支路相连， 用于选通每。
13、一支路传送的振荡信号 ； 0024 测频电路， 与所述选通电路相连， 用于根据选通的所述振荡信号生成频率信号 ； 0025 微控制器， 与所述测频电路相连， 用于接收所述频率信号， 并与所述背景频率进行 比较， 得到该所述采样支路上的通过的车辆情况并输出， 同时向下一采样支路和选通电路 发出间歇控制信号和采样控制信号， 使下一采样支路暂停间歇时间后再进行采样。 0026 所述每个采样支路由一个环形线圈和与该所述环形线圈配套设置的单独的一个 可控振荡电路构成。 0027 所述可控振荡电路为电容三点式振荡电路。 0028 还包括 ： 0029 报警单元， 与所述微控制器相连， 用于采样支路故障报警。
14、， 当所述频率信号超过预 设的频率值范围或检测到的车辆存在时间超过预设存在时间时， 发出检测装置故障的报警 信号。 0030 还包括 ： 0031 人机交互界面， 用于显示和设置所述环形线圈车辆检测装置的工作参数。 0032 本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点 ： 0033 （1） 本发明所述的环形线圈车辆检测方法及装置， 通过环形线圈与可控振荡电路 相连， 生成预定频率的振荡信号， 将选通的振荡信号转化成频率信号传送给微控制器， 微控 制器根据频率信号输出车辆通过情况 ； 本发明采用时空复用技术完成多路车辆检测节点的 检测， 采用间歇式工作方式， 避免多个支路切换时产生的瞬间振荡信。
15、号造成误检， 从而大大 提高系统检测精度。 0034 （2） 本发明所述的环形线圈车辆检测方法及装置， 每一采样支路由一个环形线圈 和一个可控振荡电路构成， 可控振荡电路采用电容三点式振荡电路， 对环形线圈分别设置 可控调理电路， 避免由于可控振荡电路在切换瞬间存在的电路振荡频率不稳定， 避免多个 环形线圈同时工作时谐振引起的误检。 说 明 书 CN 103578279 A 5 3/5 页 6 0035 （3） 本发明所述的环形线圈车辆检测方法及装置， 通过检测采样频率的范围， 来判 断检测装置是否发生线圈短路、 断路及信号调理电路故障， 并进行报警， 从而及时发现故障 进行维修。 0036 。
16、（4） 本发明所述的环形线圈车辆检测方法及装置， 通过采用采用自适应中值滤波 算法提取背景频率并按预定时间间隔进行刷新 ； 从而避免采样信号受到干扰而出现的误 检。 附图说明 0037 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解， 下面结合附图， 对本发明作进一步详 细的说明， 其中， 0038 图 1 是本发明实施例一的所述环形线圈车辆检测方法的流程图 ； 0039 图 2 是本发明实施例二的所述环形线圈车辆检测方法的流程图 ； 0040 图 3 是本发明实施例三的所述环形线圈车辆检测装置的结构示意图 ； 0041 图 4 是本发明在实验中输出的车辆通过采样数据趋势图和采样数据分析表。 具体实施方。
17、式 0042 实施例一 ： 0043 如图 1 所示， 本发明的环形线圈车辆检测方法， 包括以下步骤 ： 0044 环形线圈与对应的电容三点式振荡电路构成采样支路 ； 0045 向一个所述采样支路发送间歇控制信号， 在预定的间歇时间内暂停对该所述采样 支路的采样 ； 0046 已暂停预定的所述间歇时间后， 发送采样控制信号， 该所述采样支路在预定的采 样时间内完成采样， 得到该所述采样支路的振荡信号 ； 0047 根据采样得到的所述振荡信号生成频率信号 ； 0048 将所述频率信号与背景频率进行比较， 得到该所述采样支路上的通过的车辆情况 并输出。 0049 所述环形线圈和所述电容三点式振荡电。
18、路组成的采样支路在不间断地工作， 以及 一些环境因素影响， 在没有车辆通过时也一直存在着振荡信号， 这时采样得到的频率信号 即为背景频率。 获取所述采样支路的频率信号所述背景频率比较， 当二者一致时， 说明此时 没有车辆通过 ； 当二者不一致时， 说明频率信号发生了变化， 可以判定有车辆通过。并且根 据所述频率信号的持续时间及脉冲数量等信息， 可以获知车辆通过情况。 0050 由于不同采样支路在切换时， 采样支路会产生瞬间振荡信号， 造成采样不准确， 本 发明采用时空复用技术完成多路车辆检测节点的检测， 采用间歇式工作方式， 切换采样支 路时先间歇一定的时间， 消除瞬间振荡信号后再进行采样， 。
19、避免多个支路切时产生的瞬间 振荡信号造成误检， 提高了相邻线圈的抗串扰性， 从而大大提高系统检测精度。 0051 在本实施例中， 所述每个采样支路由一个环形线圈和与该所述环形线圈配套设置 的单独的一个可控振荡电路构成。对环形线圈分别设置调理电路， 避免由于可控振荡电路 在切换瞬间存在的电路振荡频率不稳定， 避免多个环形线圈同时工作时串扰引起的误检。 0052 进一步地， 在对每个所述采样支路为依次采样的方式进行采样， 并且对每一采样 说 明 书 CN 103578279 A 6 4/5 页 7 支路的采样时间均相等， 以保证对每一采样支路有相同的采样精度。 0053 将所述频率信号与背景频率进。
20、行比较， 若二者频率基本一致， 说明当前没有车辆 通过， 若二者频率不一致， 说明当前有车辆通过， 并根据频率变化的情况来判定车辆的通过 时间以及数量。 0054 由于可控振荡电路在切换瞬间存在的电路振荡频率造成不稳定现象， 所以在本实 施例中对环形线圈分别设置调理电路， 避免多个环形线圈同时工作时串扰引起的误检。 0055 在本实施例中， 所述根据采样得到的所述振荡信号生成频率信号的步骤中根据等 精度测频法生成频率信号。 本领域普通技术人员应该了解， 等精度测频法是一种现有技术， 采用等精度测频法使测试的闸门脉冲与待测的信号同步， 使多路振荡信号在整个测频区域 内等时间的保持恒定的测量精度。。
21、 0056 实施例二 ： 0057 如图 2 所示， 在实施例一的基础上， 在根据采样得到的所述振荡信号生成频率信 号步骤之前还包括 ： 0058 获取背景频率 ； 0059 从所述振荡信号中采用自适应中值滤波算法提取背景频率。 0060 在本实施例中， 采用中值滤波算法对背景频率进行提取， 以便将获取的所述频率 信号与所述背景频率进行比较， 来得出车辆的通过情况。 由于周围的环境在不停地变化， 因 此还需要在一定的时间间隔内对所述背景频率进行重新获取， 也就是刷新， 以适应不断变 化的环境。所述背景频率的刷新时间如下 ： 0061 0062 其中， t 为刷新时间， temp 为采样支路的采。
22、样值与背景频率的差值， T 为系统稳定 时间。 0063 在本实施例中， 在将所述频率信号与背景频率进行比较， 得到该所述采样支路上 的通过的车辆情况并输出步骤之后还包括以下步骤 : 0064 当所述频率信号超过预设的频率值范围或检测到的车辆存在时间超过预设存在 时间时， 发出报警信号， ； 若所述频率信号超过预设的频率值范围， 通常为 20-200KHz， 说明 当下可能出现了环形线圈短路、 断路和 / 或信号调理电路故障， 当车辆存在时间超过预设 存在时间， 也说明所述车辆检测装置可能出现故障不能正确检测， 发出报警信号能够及时 发现故障进行维修。 0065 在本实施例中， 向一个所述采样。
23、支路发送间歇控制信号， 在预定的间歇时间内暂 停对该所述采样支路的采样的步骤之前还包括故障自检测的步骤。以预定时间间隔， 在本 实施例中为 2-3 秒， 检测各支路是否正常。 0066 本发明方法还可以调节灵敏度， 即对采样电路设置不同的感应系数， 可以根据实 际道路情况及环形线圈的特性进行调整。本发明的检测方法最高灵敏度可达 0.02%L/L， 可以检测二轮车辆。 0067 实施例三 ： 0068 基于同一发明构思， 本发明还提供一种环形线圈车辆检测装置， 如图 3 所示， 包 说 明 书 CN 103578279 A 7 5/5 页 8 括 ： 0069 采样支路， 由环形线圈与对应的电容。
24、三点式振荡电路构成， 用于生成振荡信号 ； 0070 选通电路， 与所述采样支路相连， 用于选通每一支路传送的振荡信号 ； 0071 测频电路， 与所述选通电路相连， 用于根据选通的所述振荡信号生成频率信号 ； 0072 微控制器， 与所述测频电路相连， 用于接收所述频率信号， 并与所述背景频率进行 比较， 得到该所述采样支路上的通过的车辆情况并输出， 同时向下一采样支路和选通电路 发出间歇控制信号和采样控制信号， 使下一采样支路暂停间歇时间后再进行采样。 0073 本发明采用时空复用技术完成多路车辆检测节点的检测， 采用间歇式工作方式， 避免多个支路切换时产生的瞬间振荡信号造成误检， 从而大。
25、大提高系统检测精度。 0074 在本实施例中， 设置有 4 路采样电路， 与此相适应， 所述选通电路为 4 选 1 数字选 通电路。 所述每个采样支路由一个环形线圈和与该所述环形线圈配套设置的单独的一个可 控振荡电路构成。对环形线圈分别设置调理电路， 避免由于可控振荡电路在切换瞬间存在 的电路振荡频率不稳定， 避免多个环形线圈同时工作时串扰引起的误检。 在其他实施例中， 可以根据道路的实际情况设置其他多路采样电路， 如 8 路采样电路。 0075 进一步地， 在对每个所述采样支路为依次采样的方式进行采样， 并且对每一采样 支路的采样时间均相等， 以保证对每一采样支路有相同的采样精度。 0076。
26、 在本实施例中， 所述可控振荡电路为电容三点式振荡电路。 0077 实施例四 ： 0078 在实施例三的基础上， 本发明的环形线圈车辆检测装置还包括 ： 0079 报警单元， 与所述微控制器相连， 用于当检测到的车辆存在时间超过预设存在时 间时， 发出检测装置故障的报警信号。 0080 光电隔离器， 设置在所述环形线圈的输入和输出电路端， 防止雷击等瞬间过电压 对检测电路造成损坏， 增强系统的抗干扰性。 0081 通信电路， 与微控制器相连， 用于与交通信号机进行通信。在本实施例中采用 RS485 总线通信方式进行通信。 0082 线圈自检电路， 所述线圈自检电路与所述微控制器和所述环形线圈相。
27、连， 接收所 述微控制器发出的自检命令进行自检， 当所述线圈自检电路检测到所述环形线圈出现故障 时， 自动关闭出现故障的所述环形线圈。 0083 人机交互界面， 用于显示和设置所述环形线圈车辆检测装置的工作参数。便于直 观地监控车辆通过情况， 及对环形线圈的参数进行设置。 0084 在实验中， 使用 30CM*30CM 的环形线圈模拟地埋线圈， 50CM*70CM 的铁板模拟车辆 驶过， 可正常感应铁板存在并输出报警， 输出的车辆通过采样数据趋势图如图 4 所示。 0085 经实验验证， 本发明的环形线圈车辆检测方法及装置可满足 160 千米每时以下车 速的实时性检测。 0086 显然， 上述。
28、实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例， 而并非对实施方式的限定。 对 于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明创造的保护范围之中。 说 明 书 CN 103578279 A 8 1/4 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103578279 A 9 2/4 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103578279 A 10 3/4 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103578279 A 11 4/4 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 103578279 A 12 。