近年来,车辆检测器作为交通信息采集的重要前端部分,越来越受到业内人士的关注。鉴于公路交通现代化管理和城市交通现代化管理的发展需要, 对于行驶车辆的动态检测技术——车辆检测器的研制在国内外均已引起较大重视。车辆检测器以机动车辆为检测目标,检测车辆的通过或存在状况,其作用是为智能交通控制系统提供足够的信息以便进行最优的控制。
目前,常用的行驶车辆检测器主要有磁感应式检测器,超声波式检测器,压力开关检测器,雷达检测器,光电检测器以及视频检测器等,而环形线圈电磁感应式车辆检测器具有性能稳定、结构简单、检测电路易于实现、成本低、维护量少、适应面广等优点,市场应用范围最广。目前我国实际用于高速公路和城市道路的车辆检测器几乎全部是从国外进口的, 国产车辆检测器存在着诸多问题, 如误检率高、灵敏度低、长时间工作稳定性差等。
在大量现场实验基础上, 本文提出一种新的解决方案, 将稳定性、灵敏性、高速性融为一体,解决了以上所述的诸多问题。
1 工作原理
本系统采用MSP430F1121A单片机与环形线圈相结合的方法对行驶车辆进行检测,是一种基于电磁感应原理的检测器。传感器线圈为通过有一定电流的环形线圈,当被检测铁质物体通过线圈切割磁力线,引起线圈回路电感量的变化,检测器通过检测该电感变化量就可以检测出被测物体的存在。本文利用由环形线圈构成回路的耦合电路对其振荡频率进行检测。但线圈检测易受车辆、湿度、温度等外界环境的影响,基准频率会产生漂移,从而影响检测效果。同时,由于车型、车体、车速的不同,亦会影响检测的准确性。针对这些情况,本文提出了一种软件动态刷新检测基准的方法,以及抗干扰的软件数字滤波方法,充分利用MSP430系列单片机的片上资源对线圈频率进行检测,有效提高了检测的准确性与可靠性。
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由于车型、车体、车速的不同,会对检测的准确性带来一定的影响。同时耦合电路的振荡频率随温度、湿度等外界素变化比较大,如果设置一个固定的基准值可能会造成误判而影响设计的可靠性和准确性。因此,本文在不影响检测速度的前提下,在判断车辆是否进入时,采用限幅滤波与均值滤波进行当前频率的采集,其程序流程图如图4所示。
限幅滤波可以克服输入中窜入尖脉冲干扰,其基本思想是将获得的多个当前频率值与当前基准频率值分别进行比较,根据经验设定允许的最大偏差,如果当前频率值和当前基准频率值的差值超过了允许的最大偏差,则认为本次采样值中窜入了干扰,则抛弃干扰值,再将余下的多个当前频率值取平均值。
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