專利名稱：高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近些年來隨著國家公路建設(shè)的飛速發(fā)展，為支持國家公路建設(shè)迅速回收資金而設(shè)立了大大小小的收費(fèi)站，多數(shù)高速公路采用了封閉式收費(fèi)管理系統(tǒng)，即在收費(fèi)站入口處發(fā)通行卡，在出口處驗(yàn)卡，客車按車型和行駛距離收費(fèi)，貨車按重量和行駛距離收費(fèi)，車輛進(jìn)出公路均受到控制。目前許多高速公路入口處采用人員發(fā)卡，人工判斷車型。據(jù)測算，一個(gè)入口收費(fèi)車道人工發(fā)卡每年直接費(fèi)用約20萬，人工判斷車型還存在人為判斷失誤和集體作弊的可能性。若入口處安裝自動發(fā)卡系統(tǒng)，不但可以大大降低成本，而且可以解決上述人工發(fā)卡帶來的弊端，特別是一些中間收費(fèi)站發(fā)卡只是為了路徑識別的需要，采用這種模式， 司機(jī)經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)時(shí)只是刷卡即可通行，費(fèi)用由最終出口統(tǒng)一結(jié)算，可以大大降低整個(gè)收費(fèi)站的建設(shè)管理成本，尤其對于一些偏遠(yuǎn)入口收費(fèi)站的管理更是不言而喻。常用高速公路入口自動發(fā)卡系統(tǒng)是由自動車型識別系統(tǒng)、發(fā)卡機(jī)、欄桿機(jī)、車牌識別系統(tǒng)組成，這幾部分在中控制計(jì)算機(jī)的控制下協(xié)調(diào)工作，完成車型識別、車牌識別、發(fā)卡、 放行的工作。自動車型識別系統(tǒng)是整個(gè)自動發(fā)卡系統(tǒng)的重要組成部分，它主要依據(jù)國家分類標(biāo)準(zhǔn)完成車型的自動分類，為自動發(fā)卡系統(tǒng)提供詳細(xì)的與收費(fèi)有關(guān)的車輛參數(shù)，從構(gòu)成角度講，就是利用安裝在車道內(nèi)和車道周圍的各種傳感裝置檢測出通過車輛的特征參數(shù)， 然后系統(tǒng)對各參數(shù)進(jìn)行處理比較，根據(jù)分類標(biāo)準(zhǔn)自動判別車輛類型的機(jī)電裝置。研究自動車型分類的技術(shù)主要有視頻圖像識別、感應(yīng)線圈輸出的波形識別、脈沖激光測量進(jìn)行車輛三維重構(gòu)、電子車牌辨識、紅外陣列檢測器車輛側(cè)面投影圖、紅外軸傳感器、光纖軸傳感器、壓電軸傳感器、應(yīng)力軸傳感器、壓阻軸傳感器等技術(shù)。由于高速公路收費(fèi)管理對自動車型分類系統(tǒng)的分類精度要求>95%，像視頻圖像識別、感應(yīng)線圈輸出的波形識別、脈沖激光測量進(jìn)行車輛三維重構(gòu)等技術(shù)限于氣候，車輛特征，行車狀況等復(fù)雜情況而不適合用于收費(fèi)自動車型分類，僅可用于監(jiān)控和流量統(tǒng)計(jì)。雖然電子標(biāo)簽的車型分類系統(tǒng)對車輛進(jìn)行識別的準(zhǔn)確率能達(dá)到100%，但在中國現(xiàn)階段不可能將所有通行車輛都安裝電子標(biāo)簽。國內(nèi)從80年代初起開始對車型識別裝置進(jìn)行研究.最早的有丹東電子研究所采用紅外傳感器測量車型參數(shù)以進(jìn)行分類。西安公路學(xué)院用紅外傳感器進(jìn)行車高、軸數(shù)、軸距、 輪胎直徑進(jìn)行檢測，將車分成四類。西安公路所根據(jù)力的平衡原理，用四只壓力傳感器測量軸距、輪距及軸數(shù)進(jìn)行分類。北京公路局與航天部103所用紅外傳感器，采用車輛側(cè)面幾何特征及輪距底盤高度信息進(jìn)行分類。福建交通科研所利用超聲波、紅外傳感器相結(jié)合的方式測量車高、車長、車寬、軸數(shù)、軸距等參數(shù)進(jìn)行分類。還有廣東機(jī)械學(xué)院、北京公路所等單位研制的車型分類器，華南理工大學(xué)也研制過此類產(chǎn)品，但這些裝置多半因識別率低而未能推廣使用。車型分類的準(zhǔn)確性不僅與采用的設(shè)備有關(guān)，也與車型的分類方法和標(biāo)準(zhǔn)有很大關(guān)系。目前，我國車型分類標(biāo)準(zhǔn)大都是按照額定載重量和客車座位數(shù)進(jìn)行分類，此種方法合理性好，但簡明性差，人工和自動識別車型均較困難，由于額定載重量和客車座位數(shù)和車輛外形參數(shù)沒有一一對應(yīng)關(guān)系，想直接測量額定載重量和客車座位數(shù)是非常困難的，加之我國改裝車輛和從各國進(jìn)口的各種車輛很多，這樣直接對車輛外形參數(shù)進(jìn)行測量，很難達(dá)到對收費(fèi)車型進(jìn)行自動高精度分類要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用壓電薄膜傳感器和紅外測高光幕相結(jié)合的方式對車型進(jìn)行自動識別，能夠完成軸數(shù)、軸型、軸距、車速、車型、車重等車輛信息的采集，獲取精確的、可靠的數(shù)據(jù)，車型識別正確率高，并具有壽命長、維護(hù)少，安裝方便且對道路破壞小的特點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)，包括車型識別控制器、兩個(gè)紅外測高光幕和五條壓電薄膜傳感器，該兩個(gè)紅外測高光幕相對的設(shè)置在檢測區(qū)的車道兩側(cè)，該五條壓電薄膜傳感器沿行車方向依次鋪設(shè)在檢測區(qū)的車道內(nèi)，彼此無交叉重疊，其中，第一壓電薄膜傳感器和第二壓電薄膜傳感器相互平行，第三壓電薄膜傳感器和第四壓電薄膜傳感器相互平行，并與第一、第二壓電薄膜傳感器的夾角為30 60度，第五壓電薄膜傳感器與第一、第二壓電薄膜傳感器平行。所述兩個(gè)紅外測高光幕的中心連線與發(fā)卡機(jī)之間的垂直距離為18 35m。所述車型識別控制器與兩個(gè)紅外測高光幕的中心連線之間的垂直距離為0. 3 5m ο所述壓電薄膜傳感器的長度均為1. 5 3. 5m。所述第一壓電薄膜傳感器與兩個(gè)紅外測高光幕的中心連線之間的垂直距離為 0. 2 0. 5mο所述第一壓電薄膜傳感器與所述第二壓電薄膜傳感器之間的距離為0. 1 0. 6m。所述第三壓電薄膜傳感器與所述第四壓電薄膜傳感器之間沿行車方向上的距離為 0. 3 0. 6mο所述第一壓電薄膜傳感器與所述第五壓電薄膜傳感器之間的距離為1. 6 2. an。車型識別控制器主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、分析、處理及傳輸?？刂破飨葘t外測高光幕、壓電薄膜傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后將采集來的數(shù)據(jù)加以分析并根據(jù)車型分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后將處理結(jié)果通過RS232串口傳送給控制計(jì)算機(jī)，由控制計(jì)算機(jī)控制整個(gè)自動發(fā)卡系統(tǒng)完成車輛的發(fā)卡放行工作。紅外測高光幕主要完成兩項(xiàng)工作，首先是要完成車輛收尾工作，保證車輛正確分離；其次要完成車輛高度及外型的檢測工作。例如通常貨車的車頭與車身是分開的而客車的車頭與車身是一體的，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)可以識別出客車還是貨車。壓電薄膜傳感器是專用于檢測軸型的傳感器。當(dāng)車軸經(jīng)過水平鋪設(shè)的壓電薄膜傳感器時(shí)會產(chǎn)生一個(gè)沖擊，壓電薄膜傳感器就會輸出一個(gè)電壓信號，根據(jù)沖擊的次數(shù)測出車輛的軸數(shù)，當(dāng)車輛經(jīng)過兩條水平方向鋪設(shè)的壓電薄膜傳感器時(shí)可以測出軸的速度，根據(jù)速度及電壓-時(shí)間軸形成的面積就可以測出軸重，即軸重=速度X電壓X時(shí)間；當(dāng)車經(jīng)過兩條傾斜方向鋪設(shè)的壓電薄膜傳感器時(shí)，單胎車輛會只壓到一條傳感器，雙胎車輛會同時(shí)壓到兩條傳感器，這樣就可測出車輛的胎型是單胎還是雙胎。另外利用兩條水平鋪設(shè)的傳感器還可計(jì)算出軸與軸的間距，即軸間距=軸速X時(shí)間。通過多條按不同角度鋪設(shè)的傳感器，可準(zhǔn)確測出車輛的軸間距、軸數(shù)、軸重、輪胎數(shù)及聯(lián)軸信息。通過軸間距、軸數(shù)、胎型可以計(jì)算出軸型。由于通常情況下軸型與車型存在一定對應(yīng)關(guān)系，如>3軸的車一般為貨車，所以根據(jù)軸型在一定程度上便可測出一部分車的車型。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1、本實(shí)用新型采用的壓電薄膜傳感器和紅外測高光幕相結(jié)合的方式來識別車型， 通過調(diào)整壓電薄膜傳感器的數(shù)量、安裝的角度以及相互之間的距離使得自動車型識別系統(tǒng)的識別正確率達(dá)到95%以上；2、本實(shí)用新型具有一個(gè)附加功能，即能夠?qū)崿F(xiàn)重量的測量，選擇這一參數(shù)做參考， 可以大大減小換卡作弊幾率，這也是其他車型識別裝置沒有的功能。3、通過對本實(shí)用新型的自動車型識別系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合分析，可以建立一套數(shù)據(jù)庫，并得出一套科學(xué)的數(shù)模分析方法。將經(jīng)過車輛信息與數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，可以準(zhǔn)確判斷出經(jīng)過車輛的車型。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)，包括車型識別控制器6、兩個(gè)紅外測高光幕7、8和五條壓電薄膜傳感器，第一紅外測高光幕7和第二紅外測高光幕8相對的設(shè)置在檢測區(qū)的車道兩側(cè)，該五條壓電薄膜傳感器沿行車方向依次鋪設(shè)在檢測區(qū)的車道內(nèi)，彼此無交叉重疊，其中，第一壓電薄膜傳感器1和第二壓電薄膜傳感器2相互平行水平鋪設(shè)；第三壓電薄膜傳感器3和第四壓電薄膜傳感器4相互平行，第三壓電薄膜傳感器3與第二壓電薄膜傳感器2的夾角為30 60度，第五壓電薄膜傳感器 5水平鋪設(shè)。第一紅外測高光幕7和第二紅外測高光幕8的中心連線與發(fā)卡機(jī)9之間的垂直距離為18 35m。車型識別控制器6與第一紅外測高光幕7和第二紅外測高光幕8的中心連線之間的垂直距離為0. 3 5m。所述五條壓電薄膜傳感器的長度均為1. 5 3. 5m。第一壓電薄膜傳感器1與兩個(gè)紅外測高光幕7、8的中心連線之間的垂直距離為 0. 2 0. 5mο第一壓電薄膜傳感器1與第二壓電薄膜傳感器2之間的距離為0. 1 0. 6m。第三壓電薄膜傳感器3與第四壓電薄膜傳感器4之間沿行車方向上的距離為 0. 3 0. 6m。第一壓電薄膜傳感器1與第五壓電薄膜傳感器5之間的距離為1. 6 2.加。本實(shí)用新型的自動車型識別系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，紅外測高光幕檢測車輛的高度及外型，并完成車輛收尾工作。根據(jù)車輛的輪胎壓到壓電薄膜傳感器后輸出的電壓信號測定軸間距、軸重、軸數(shù)、輪胎數(shù)及聯(lián)軸信息。車型識別控制器對紅外測高光幕與壓電薄膜傳感器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后將采集來的數(shù)據(jù)加以分析并根據(jù)車型分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 判斷出車輛的具體軸型和車型，最后將處理結(jié)果通過RS232串口傳送給控制計(jì)算機(jī)，由控制計(jì)算機(jī)控制整個(gè)自動發(fā)卡系統(tǒng)完成車輛的發(fā)卡放行工作。利用本實(shí)用新型的自動車型識別系統(tǒng)對以下兩個(gè)車道進(jìn)行自動車型識別實(shí)驗(yàn)1、江西南昌南收費(fèi)站靠邊的超寬車道，裝有發(fā)卡機(jī)，貨車較多。將從發(fā)卡系統(tǒng)控制軟件所給出的車輛信息與利用本實(shí)用新型的自動車型識別系統(tǒng)識別的結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果表明軸型識別正確率和車型識別正確率均在95%以上。2、江西南昌北收費(fèi)站的標(biāo)準(zhǔn)車道、沒裝發(fā)卡機(jī)、客車較多，車型識別系統(tǒng)的結(jié)果通過串口傳送給一個(gè)做測試用的筆記本，在此筆記本中安裝有測試軟件，從中可以讀出經(jīng)過識別系統(tǒng)的每一輛車的軸型、車型給出統(tǒng)計(jì)結(jié)果。將測試軟件統(tǒng)計(jì)的結(jié)果與利用本實(shí)用新型的自動車型識別系統(tǒng)識別的結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果表明軸型識別正確率和車型識別正確率均在95%以上。
權(quán)利要求1.一種高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)，其特征在于，包括車型識別控制器、兩個(gè)紅外測高光幕和五條壓電薄膜傳感器，該兩個(gè)紅外測高光幕相對的設(shè)置在檢測區(qū)的車道兩側(cè)，該五條壓電薄膜傳感器沿行車方向依次鋪設(shè)在檢測區(qū)的車道內(nèi)，彼此無交叉重疊，其中，第一壓電薄膜傳感器和第二壓電薄膜傳感器相互平行，第三壓電薄膜傳感器和第四壓電薄膜傳感器相互平行，并與第一、第二壓電薄膜傳感器的夾角為30 60度，第五壓電薄膜傳感器與第一、第二壓電薄膜傳感器平行。
2.如權(quán)利要求1所述的高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)紅外測高光幕的中心連線與發(fā)卡機(jī)之間的垂直距離為18 35m。
3.如權(quán)利要求1所述的高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)，其特征在于，所述車型識別控制器與兩個(gè)紅外測高光幕的中心連線之間的垂直距離為0. 3 5m。
4.如權(quán)利要求1所述的高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)，其特征在于，所述壓電薄膜傳感器的長度均為1. 5 3. 5m。
5.如權(quán)利要求1所述的高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)，其特征在于，所述第一壓電薄膜傳感器與兩個(gè)紅外測高光幕的中心連線之間的垂直距離為0. 2 0. 5m。
6.如權(quán)利要求1所述的高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)，其特征在于，所述第一壓電薄膜傳感器與所述第二壓電薄膜傳感器之間的距離為0. 1 0. 6m。
7.如權(quán)利要求1所述的高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)，其特征在于， 所述第三壓電薄膜傳感器與所述第四壓電薄膜傳感器之間沿行車方向上的距離為0. 3 0. 6mο
8.如權(quán)利要求1所述的高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)，其特征在于，所述第一壓電薄膜傳感器與所述第五壓電薄膜傳感器之間的距離為1. 6 2. an。
專利摘要一種高速公路入口發(fā)卡機(jī)專用自動車型識別系統(tǒng)，包括車型識別控制器、兩個(gè)紅外測高光幕和五條壓電薄膜傳感器，該兩個(gè)紅外測高光幕相對的設(shè)置在檢測區(qū)的車道兩側(cè)，該五條壓電薄膜傳感器沿行車方向依次鋪設(shè)在檢測區(qū)的車道內(nèi)，彼此無交叉重疊，其中，第一壓電薄膜傳感器和第二壓電薄膜傳感器相互平行，第三壓電薄膜傳感器和第四壓電薄膜傳感器相互平行，并與第一、第二壓電薄膜傳感器的夾角為30～60度，第五壓電薄膜傳感器與第一、第二壓電薄膜傳感器平行。本實(shí)用新型采用的壓電薄膜傳感器和紅外測高光幕相結(jié)合的方式來識別車型，通過調(diào)整壓電薄膜傳感器的數(shù)量、安裝的角度以及相互之間的距離使得自動車型識別系統(tǒng)的識別正確率達(dá)到95％以上。
文檔編號G06K9/00GK201936359SQ20102066349
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者劉艷麗, 李毓麟, 沈美龍, 王宏實(shí), 趙夢杰 申請人:北京市中山新技術(shù)設(shè)備研究所