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原文传递基于单线圈的车辆检测技术研究

论文题名：	基于单线圈的车辆检测技术研究
关键词：	单线圈;车辆检测;智能交通系统
摘要：	智能交通系统是从整个道路交通的全局出发建立起的一种高效、实时的交通管理和运输系统。它综合运用了计算机技术、传感器技术、信息技术、通信技术和电子控制技术等多种先进技术，显著提高了整个交通运输管理体系的科学化水平。智能交通系统利用现有的交通设施，提高了交通运输效率，缓解了交通拥堵，改善了路网的通行能力，减少了交通事故的发生，同时减轻了环境污染，是解决交通问题最为有效的手段，代表了道路交通发展的方向。　　本文重点研究了智能交通系统中的车辆检测技术，在环形线圈车辆检测技术的基础上，设计了基于单线圈的车辆检测系统。车辆检测设备作为交通控制系统中的基础设施，通过对车辆的速度、交通流量、道路占有率等基本的交通数据进行检测，为智能交通系统建模、控制和决策诱导提供依据。单线圈车辆检测器避免了传统双线圈车辆检测器临近的两个线圈之间存在交叉串扰的问题，且电路简单，可靠性高，成本低，特别对于现有路网已大量铺设单线圈车辆检测器的事实，研究基于单线圈的车辆检测技术具有相当的经济价值。但目前单线圈车辆检测器可以直接获得的交通参数是车流量和道路占有率，并不能直接获得车辆的速度。基于此，文中提出了一种基于单线圈车辆检测系统实现车速直接测量的方法，该方法算法简单，测量精度高，满足智能交通系统对车辆信息检测的要求。　　本文在理论研究的基础上，建立了单线圈车辆检测系统实现速度测量的理论模型，提出了基于单线圈实现车速直接测量的新方法。该方法通过对单线圈车辆检测系统采集到的频率数据进行变换，使不同类型的车辆在不同情况下通过检测线圈的时间-频率曲线与标准曲线具有相同的频率变化量，从而利用时间-频率曲线上升沿的斜率进行车速的测量，实现了基于单线圈车辆检测系统对车速的直接测量，同时可以获得车长、车流量、道路占有率等交通信息。　　由于车辆通过单环形线圈的时间是非常短暂的，这就要求测量系统必须能够快速而准确的响应，采集过往车辆的交通信息，并能与其它设备进行通信。为此，系统选用基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103ZET6系列微处理器组成车辆信息的处理单元，该系列微处理器强大的处理能力、存储能力和通信能力为交通信息的快速采集、处理和传输提供了保障。本文在需求分析的基础上，给出了车辆检测器软硬件结构设计的整体方案。　　为了进一步验证单线圈车辆检测系统车速测量的有效性，设计了基于红外线对射方法的车速测量系统。该系统测速简单，容易实现，具有较高的测量精度，满足速度标定的要求。文中详细阐述了红外测速系统的硬件设计和软件设计，并分析了系统的测量误差，证明了应用红外测速系统进行速度标定的可行性。实验证明本文提出的基于单线圈实现车速直接测量的方法具有较高的测量精度和良好的鲁棒性，为单线圈车辆检测系统大范围实际应用奠定了基础。
作者：	姚亚军
专业：	动力工程及工程热物理
导师：	韩念琛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	太原理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文