车辆检测器性能对比分析及交通流检测技术发展展望

所属栏目：车辆论文
发布时间：2012-05-30 11:13:32  更新时间：2012-05-30 11:58:19

摘要：本文研究目前常用车辆检测技术，对比分析每种车辆检测器在实际使用中的优势、缺陷、适用范围和应用情况，并针对当前存在问题研究未来交通流检测技术发展趋势。

关键词：交通流检测;车辆检测器;优缺点;适用性

一、常用车辆检测器性能比较

1、线圈检测

基于电磁感应原理，利用埋在路面下的感应线圈检测车辆，当车辆通过线圈时，线圈磁通量发生变化而检测交通参数，并提供车头时距和车道占用率的统计数据，按车长来分型[1]。

(1)优点

①测速和交通量计数精度较高;②稳定性好，故障率低;③不受气象和交通环境变化的影响;④成本低、安装方便。

(2)缺点

①对路面有破坏作用，影响路面寿命;②线圈受损后维护时要封闭车道、开挖路面;③道路改扩建受牵制;④受自身测量原理的限制，车流拥堵、车间距小时，精度降低;

(3)适用性

由自身安装条件、维护要求决定，感应线圈检测器更适用于高速公路、桥梁、隧道，不适于城市道路交通检测。

2、视频检测

视频车辆检测器一种结合视频图像和电脑化模式识别的技术，通过软件在视频图像上按车道设置虚拟车道检测器，当车辆通过虚拟检测器时会产生检测信号，再经过软件数字化处理并计算得到所需的交通数据。

(1)优点

①系统设置灵活;②安装简单，使用、维护方便;③单台摄像机和处理器可检测多车道，可得大范围交通信息;④精度高，尤其是测速、交通量计数精度;⑤可视化。

(2)缺点

①精度稳定性不好，需反复维护调试;②检测精度受现场照明的限制易受环境影响，抗干扰性能力弱;③大型车遮挡、阴影、积水、昼夜转换均可造成误差;④无法检测静止车辆;⑤价格偏高，图像处理实时性较差，且精度受系统软、硬件限制。

(3)适用性

主要用于车辆检测及分类、交通拥堵分类、交通流的预测、交通参数的估计、字符的辨识、驾驶员行为的模拟等，还可用于信号灯控制交叉口车辆存在检测、隧道内交通检测、交通事故检测等。

3、微波(雷达)检测

微波车辆检测器主要由微波发射、接收探头及其控制器、调制解调器等组成，利用微波(雷达)检测原理，工作时检测单元连续发射微波，通过被反射波束来检测车辆的存在[2]。

(1)优点

①安装简便，不破坏路面，维修时不封闭车道;②可检测静止车辆，还可检测多车道;③可全天候工作，抗干扰力强。④交通量计数精度较高。

(2)缺点

①流量小、速度差距大时测速精度差;②安装精度要求高，需装在无障碍的平坦路段;③有铁制分隔带时精度下降。

(3)适用性

适于流量大、速度均匀的道路，主要用于高速公路、城市快速路、普通公路交通流量调查站和桥梁检测。

4、气压管检测

当车辆经过气压管传感器时，气压管内部便产生一股微弱的气流并传到检测设备上的空气开关，从而便形成了一个车轴电信号，精确记录每个车轴的时间标，利用交通管理软件对车轴数据进行处理，可获得交通数据。

(1)优点

①快速安装，电源用量少，费用低，维修简单;②一次检测可获得多种交通数据，能精确的研究每一辆车。

(2)缺点

①当流量大、空气开关对温度较敏感或轮胎对气压管造成磨损破坏时，精度下降;②车辆停在气压管上时精度失真。

(3)适用性

用于测量短期交通量，可广泛用于城市道路路段和交叉口，更适于双车道。

5、超声波检测

波束检测装置的一种，由波束发生器、接收器和时控电路组成。

(1)优点

①价格低、体积小、寿命较长，安装维护方便;②方向性好;③不受车辆遮挡影响，对密集车流适应性好;④通过检测车辆高度分型，分型结果最接近人工调查;⑤对雨、雾、雪的穿透能力强。

(2)缺点

①反应时间长、误差大，波束发散角大、分辨率低、衰减快，有效测量距离小;②性能受环境(温度、气流)影响。

(3)适用性

主要用于车速测量、停车场车位检测，也用于交通信号机中，替代感应线圈检测器以降低环境干扰。

6、磁映像检测

检测器本身不产生磁场，放在道路上截取磁性的扰动。利用车辆接近、将要通过及正在通过检测区域时的磁力线的变化对车辆进行检测。

优点是可检测小型车辆，包括自行车，缺点是很难分辨纵向过于靠近的车辆，无法测量静止车辆，适合装在不便安装线圈场合。

7、红外线检测

通过线性排列的红外光发射和接收来实现对车辆的同步扫描，并将光信号转换为电信号，从而实现对车辆数据的综合检测。

(1)优点

①安装简便，无需布线、无需破坏路面、无电源、寿命长;②能够获得汽车通过时多角度的数据;③高速响应，抗干扰性强，可输出丰富数据;④不受光线条件的影响。

(2)缺点

①单道性太强;②受周围环境(如大气温度湿度)影响太大;③穿透灰尘、雾、雨和雪能力很弱。

(3)适用性

可用于采集交通流中不同车辆的各种参数，还可用在公路收费系统[3]。

8、激光检测

利用安全激光探测原理，当车辆从检测单元下方通过时，接收机接收到阻断信息或反射信息，通过计算激光返回的时间来感知车辆，可以实现对通过车辆的检测。

(1)优点

①测距远、反应快、精度高、误差小;②精确，环境适应性好。

(2)缺点

①成本高，不易安装;②只能在静止状态下应用;③工作强度大、易疲劳。

(3)适用性

适于流量﹑车速﹑车辆高度和宽度检测。

9、被动声波检测

是目前市场上最新的检测技术，利用车辆在路上行驶时产生的噪声来检测车辆存在，并计算车速、车长、占有率等数据[4]，采用侧向安装能同时检测多条车道。可用于车辆识别，目前来看由于研究时间短，可靠性差些。

二、交通流检测技术发展趋势

1、提升单个检测器性能，克服技术障碍

(1)感应线圈检测新技术

①微型线圈 由于感应线圈检测设备对路面破坏性较大，近年来出现了微型线圈，其工作原理与传统地埋线圈相同，区别是每个线圈的覆盖面积大大缩小，埋设深度加大，路面破坏小、维护量小、路面维修维护影响小。

②Never Fail Loop Systems 免维修的环形线圈克服了以往线圈安装要求高、易损坏等弊端，线圈寿命保证10年，是感应线圈车辆检测器质量上的飞跃。

(2)微波检测新技术

随着雷达技术的进步出现了双数字雷达新概念微波检测器SMART SENSOR 125，只需安装到路侧就可以检测到每一个车道的每一辆车的速度，绝对不受中间金属和树木隔离带的影响，真正只需要一个设备就能够检测双向十车道。

2、促进检测器组合应用的发展

(1)PIR+US 两种技术

被动式红外、超声波检测技术联合使用，可实现更高水平的交通检测，车辆存在和排队检测精度更高，车辆计数及对高度、距离的识别更准确。

(2)PIR+US+MW 三种技术

被动式红外PIR、超声波US、微波MW技术联合应用的ASIM检测器，结合静、动态的检测通道，可形成多个检测域，当车辆进入或通过时，经过车辆本身与其背景热辐射的对比，检测车辆通过或存在。

3、新型检测技术的开发

如通过软件设计实现车型的自动识别功能、以摄像机和计算机为基础的图像识别系统的开发等。

4、交通信息采集系统化、智能化、光电一体化发展

以车辆检测器的发展为基础，结合计算机技术、通信技术、传感器和人工智能等，开发如智能化遥感微波检测器、感应线圈智能交通流量测试仪、高速公路时间自动探测系统等。

三、结论

现代科技赋予了交通信息采集技术更广阔的前景，使其不断朝着系统化、智能化和光电一体化方向发展。

参考文献

[1]赵艳秋,刘桂香,王广义. 环形线圈车辆检测器的研究[J]. 微计算机信息,2007,23(7-2):265-268

[2]Natvig,M.K.; Westerheim,H.. National multimodal travel information strategy based on stakeholder involvement and inielligent transportation system architecture[J]. Intelligent Transport Systems, 2007,2(1):102-109

[3]陈琴. 计算机在交通信号灯智能控制系统设计中的应用[J]. 2006,4(3):182-183

[4]李刚. 被动式远红外检测器[J]. 中国交通信息产业,2004,(3):78-79

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