基于復(fù)合傳感器的交通流參數(shù)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及交通流參數(shù)獲取技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用單個(gè)地磁傳感器檢測(cè)交 通流參數(shù)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 道路交通流參數(shù)獲取是交通管理、交通安全保障和交通基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控維護(hù)的重要 基礎(chǔ)性問(wèn)題。多年的實(shí)踐表明，智能交通系統(tǒng)為解決城市交通問(wèn)題提出了理論、技術(shù)支持和 實(shí)踐方向。智能交通系統(tǒng)的子系統(tǒng)先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)和先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)都是建 立在完善的路網(wǎng)交通信息的基礎(chǔ)上。
[0003] 現(xiàn)有的采用傳感器組檢測(cè)交通流參數(shù)的方法中，大多采用多個(gè)地磁傳感器檢測(cè)車(chē) 輛信息，再通過(guò)數(shù)據(jù)融合計(jì)算得出所需的各項(xiàng)交通流數(shù)據(jù)。然而，這種傳感器組結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 檢測(cè)結(jié)果精度不高，且費(fèi)用較高。對(duì)于車(chē)型識(shí)別技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)中大多只進(jìn)行簡(jiǎn)單的一級(jí)分 類(lèi)，即只分為小型車(chē)、中型車(chē)、大型車(chē)等，并沒(méi)有對(duì)車(chē)輛的具體類(lèi)型有進(jìn)一步的細(xì)分，所提供 的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類(lèi)型有限，限制了對(duì)智能交通及交通規(guī)劃研究的范圍。
[0004] 本發(fā)明僅僅利用單個(gè)地磁傳感器，實(shí)現(xiàn)了交通流參數(shù)復(fù)合檢測(cè)，尤其是對(duì)車(chē)型進(jìn) 行分級(jí)識(shí)別，減少了特征計(jì)算量，提高了檢測(cè)效率，為智能交通系統(tǒng)、交通規(guī)劃等提供了基 礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一是為了提供一種成本低、檢測(cè)效率高的交通流參數(shù)檢測(cè)方法， 目的之二是提供一種能夠識(shí)別多種車(chē)型的分類(lèi)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0006] 該方法中復(fù)合傳感器包括兩個(gè)壓電傳感器和一個(gè)地磁傳感器，車(chē)輛經(jīng)過(guò)復(fù)合傳感 器時(shí)，依次經(jīng)過(guò)第一個(gè)壓電傳感器S1，地磁傳感器S2和第二個(gè)壓電傳感器S 3，所述方法包括 如下步驟：步驟1 :判斷車(chē)輛通過(guò)復(fù)合傳感器的情況，對(duì)車(chē)輛正?；蛘邏旱劳ㄟ^(guò)復(fù)合傳感器 的車(chē)輛進(jìn)行計(jì)數(shù)：若It I tjuagnetic-arrive I ^thred Jlt magnetic-leave 彡Tthrad 2，則車(chē)輛正常 或者壓道通過(guò)復(fù)合傳感器；其中h是車(chē)輛第一個(gè)車(chē)軸通過(guò)壓電傳感器S i的時(shí)刻，12是車(chē)輛 第一個(gè)車(chē)軸通過(guò)壓電傳感器S3的時(shí)刻，t3是最后一個(gè)車(chē)軸離開(kāi)壓電傳感器的時(shí)刻；tmagm;ti。+amTC是車(chē)輛到達(dá)地磁傳感器S 2的時(shí)刻；t 車(chē)輛離開(kāi)地磁傳感器S 2的時(shí)刻，T thrad l和 Tthrad 2是分別給定的時(shí)間閾值。步驟2 :根據(jù)車(chē)輛同一車(chē)軸通過(guò)復(fù)合傳感器中的兩個(gè)壓電傳 感器的時(shí)間差計(jì)算車(chē)輛通過(guò)速度：
，其中D是兩個(gè)壓電傳感器的固定距離；步驟3 : 根據(jù)車(chē)輛通過(guò)地磁傳感器的時(shí)間差計(jì)算車(chē)長(zhǎng)，車(chē)長(zhǎng)#
步驟4 :利用復(fù)合傳感器采集的車(chē)軸數(shù)、車(chē)長(zhǎng)、速度信息對(duì)車(chē)型進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)I級(jí)車(chē)型分 類(lèi)，具體分為小型車(chē)、中型車(chē)、大型車(chē)、特大型車(chē)：小型車(chē)為2軸且6m;中型車(chē)為2軸且 6m〈L彡12m ;大型車(chē)為3軸或4軸且6m彡L彡12m ;特大型車(chē)為4軸以上且L>12m。
[0007] 優(yōu)選地，還包括如下步驟：步驟5 :根據(jù)I級(jí)車(chē)型分類(lèi)結(jié)果，利用車(chē)輛波形特征，進(jìn) 行II級(jí)車(chē)型分類(lèi)：如果I級(jí)分類(lèi)結(jié)果是小型車(chē)，進(jìn)而區(qū)分小客車(chē)、SUV、面包車(chē)、小型貨車(chē)； 如果I級(jí)分類(lèi)結(jié)果是中型車(chē)，則區(qū)分大客車(chē)、中型貨車(chē)；如果I級(jí)分類(lèi)結(jié)果是大型車(chē)和特大 型車(chē)，則無(wú)需進(jìn)一步分類(lèi)。
[0008] 優(yōu)選地，步驟5中進(jìn)行II級(jí)車(chē)型分類(lèi)的具體方法為：在I級(jí)車(chē)型分類(lèi)結(jié)果基礎(chǔ)上， 對(duì)于需要進(jìn)一步分類(lèi)的小型車(chē)和中型車(chē)的地磁信號(hào)進(jìn)行曲線(xiàn)歸一化處理，選擇坐標(biāo)z軸上 的信號(hào)Spi = 1，2，···，πι，計(jì)算需要縮放的比例
'其中，m為信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)，g為縮放 比例，V為車(chē)輛通過(guò)傳感器的實(shí)際速度，％為設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)速度，任意具有m個(gè)采樣點(diǎn)的信號(hào) 曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)歸一化處理后的樣點(diǎn)數(shù)為gm，若g < 1，則對(duì)波形信號(hào)進(jìn)行樣本抽取；若g > 1，則 對(duì)波形信號(hào)進(jìn)行插值；
[0009] 選擇的波形特征為：
[0017] 其中，μ是均值是方差；nMax是有效波形信號(hào)起點(diǎn)到最大波峰的樣本數(shù)； Oi1, S1)表示有效波形信號(hào)起點(diǎn)位置；(n2, S2)表示最大波峰值位置；(n3, S3)表示最大波谷 值位置；(n4, S4)表示有效波形信號(hào)終點(diǎn)位置坐標(biāo)。
[0018] 優(yōu)選地，對(duì)小型車(chē)進(jìn)一步分類(lèi)的具體方法為：
[0019] ①以峰度Y和偏度β作為輸入量，計(jì)算分類(lèi)函數(shù).
^和匕是分類(lèi)函數(shù)的系數(shù)。若f\<0則該車(chē)型為面包車(chē)，分類(lèi)結(jié)束；否則需要進(jìn)一步分 類(lèi)，同時(shí)轉(zhuǎn)到②。
[0020] ②以波峰數(shù)np和最大波峰時(shí)間比α作為輸入量，計(jì)算分類(lèi)函數(shù)./2 = +Λ2，其 中X2= [np，a]T，?3Pb2是分類(lèi)函數(shù)的系數(shù)。若f2<0則該車(chē)型為SUV，分類(lèi)結(jié)束；否則 需要進(jìn)一步分類(lèi)，同時(shí)轉(zhuǎn)到③。
[0021] ③以最大波峰的角度tan ( Θ J和最大波谷的角度tan ( Θ 2)作為輸入量，計(jì)算分類(lèi) 函數(shù):/3 =61? + ?，其中= [tM輯),tan(02 )f，《f和b3是分類(lèi)函數(shù)的系數(shù)。若f 3< O則該 車(chē)型為小客車(chē)，分類(lèi)結(jié)束；若f3>0為小型貨車(chē)，分類(lèi)結(jié)束。
[0022] 優(yōu)選地，對(duì)中型車(chē)進(jìn)一步分類(lèi)的具體方法為：以最大波峰的角度tan( Θ D 和最大波谷的角度tan(02)作為輸入量，計(jì)算分類(lèi)函數(shù)/4=<；χ4+δ 4其中X4 =
[tan( Θ J，tan( θ 2)]τ，^和比是分類(lèi)函數(shù)的系數(shù)。若f 4< 0則該車(chē)型為大客車(chē)；若f 4彡0 為中型貨車(chē)。
[0023] 本發(fā)明具有如下有益效果：
[0024] (1)采用單個(gè)地磁傳感器，易安裝，易維護(hù)。
[0025] (2)采用地磁傳感器和壓電傳感器組成復(fù)合傳感器，接收到的交通流參數(shù)類(lèi)型豐 j ' -> 邑。
[0026] (3)采用二級(jí)分類(lèi)方法對(duì)車(chē)型進(jìn)行細(xì)分，算法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為復(fù)合傳感器布置示意圖。
[0028] 圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)處理流程圖。
[0029] 圖3為車(chē)型分類(lèi)流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說(shuō)明僅僅是示例 性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。
[0031] 復(fù)合傳感器包括兩個(gè)壓電傳感器和一個(gè)地磁傳感器，兩個(gè)壓電傳感器中放置一個(gè) 地磁傳感器，兩個(gè)壓電傳感器的固定間距設(shè)為3m。通過(guò)復(fù)合傳感器采集車(chē)輛車(chē)軸數(shù)和車(chē)長(zhǎng) 信息。車(chē)軸數(shù)信息統(tǒng)計(jì)是通過(guò)統(tǒng)計(jì)車(chē)軸對(duì)壓電傳感器施加壓力產(chǎn)生的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)得到。 圖1是復(fù)合傳感器的布置示意圖，圖2是數(shù)據(jù)處理流程圖。
[0032] 對(duì)符合定義的車(chē)輛進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果車(chē)輛是正常行駛或者壓道通過(guò)傳感器，則利用 公式
汁算車(chē)長(zhǎng)，否則忽略此車(chē)輛不計(jì)。其中L是車(chē)輛長(zhǎng) 度，^是車(chē)輛到達(dá)地磁傳感器的感應(yīng)時(shí)間；t ^車(chē)輛離開(kāi)地磁傳感器的感 應(yīng)時(shí)間；D是兩個(gè)壓電傳感器的固定距離山是車(chē)輛第一個(gè)車(chē)軸通過(guò)傳感器S1的時(shí)間；t2是 車(chē)輛第一個(gè)車(chē)軸通過(guò)傳感器&的時(shí)間。
[0033] ⑴若卿netlc-arrive)彡 Tthred-1 且（t magnetic-leave t3)彡Tthrad 2，則車(chē)輛正?；蛘邏?道通過(guò)傳感器；
[0034] (2)若（t I tjuagnetic-arrive^ ^ (t magnetic-leave t3) >Tthrad2車(chē)輛在通過(guò)傳感器時(shí) 換道。
[0035] t3是最后一個(gè)車(chē)軸離開(kāi)壓電傳感器的時(shí)間；L是車(chē)輛長(zhǎng)度；T thra(U和T thrad_2是分別 給定的時(shí)間閾值。
[0036] 通過(guò)統(tǒng)計(jì)車(chē)軸對(duì)壓電傳感器施加壓力產(chǎn)生的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)；同時(shí)利用車(chē)輛同一 車(chē)軸通過(guò)復(fù)合傳感器中的兩個(gè)壓電傳感器的時(shí)間差計(jì)算車(chē)輛通過(guò)速度，利用的公式為
[0037] 利用車(chē)輛通過(guò)地磁傳感器中同一個(gè)芯片的時(shí)間差，計(jì)算車(chē)長(zhǎng)，計(jì)算車(chē)長(zhǎng)公式為：L
(tmagnetic-arrive ^magnetic leave^
[0038] 利用車(chē)軸數(shù)、車(chē)長(zhǎng)、速度信息對(duì)車(chē)型進(jìn)行識(shí)別，具體實(shí)施步驟為：
[0039] (1)對(duì)復(fù)合傳感器中地磁傳感器接收的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，根據(jù)車(chē)軸數(shù)、車(chē)長(zhǎng)信息， 實(shí)現(xiàn)I級(jí)車(chē)型分類(lèi)：小型車(chē)、中大型車(chē)、特大型車(chē)，所述I