主办单位:中国物品编码中心 | 中国自动识别技术协会 | 《中国自动识别技术》杂志社

设为首页 | 加入收藏 | 关于我们

  行业应用  正文

浅谈微波检测技术应用于高速流量自动采集

发布时间:2018年01月04日 来源:中国自动识别网 作者:王镭 张宇英

随着我国经济发展,高速公路在道路交通上占比日益扩大,承载的交通流已经在很多省市超过总流量的70%以上,是名副其实的交通主动脉,具有代表性和典型性。我国公路建设总里程位居世界第二位,有力地支撑和保障着社会运转和人民生活。
高速公路流量采集目前为多种传统方式并存,在当前互联网发展时代,应结合物联网、车联网技术,借助大数据处理采集流量数据并加以利用,最终实现智能交通管理。
 
舟山高速公路交通流量检测的应用
截至2016年底,浙江省公路总里程为119053公里,其中国道7262公里,省道4563公里,县道28775公里,乡道19569公里,专用道620公里,村道58264公里;高速公路4062公里,一级公路6359公里,二级公路10162公里,三级公路8083公里,四级公路60091公里,准四级公路28111公里,等外路2184公里。二级以上公路占公路总里程的17.29%,有铺装路面、简易铺装路面(高级、次高级路面)占公路总里程的98.55%。
舟山高速道路交通流量预警系统是由前端车流量采集设备、信息传输设备、后台预警软件组成。在23公里和28公里处设置了双向4套微波流量检测设备,在50公里处设置了一组线圈车检器。在使用中,由监控人员根据大桥通行流量和通行秩序、事故的关系,分三档在预警系统界面设置大流量告警阈值,如超过预设的阈值时立即作出告警,为跨海大桥指挥中心交通管制提供应急决策依据。
舟山高速公路管理部门采用了双波束交通信息检测雷达,双波束体系可检测多达6个车道运动或静止的车辆,实现对每分钟车流量和单车瞬时速度、道路检测断面平均车速以及各车道车型、占有率和车头时距等交通信息参数的采集,并通过通讯接口经无线链路把信息传到交通信息平台。
经监控中心统计和第三方检测单位检测,当检测断面平均车速>20km/h时:检测断面车流量准确率>98%、单车道流量准确率>95%、单车道车道占有率准确度>95%、断面实时平均速度准确率>98%、单车道实时速度>95%;当检测断面平均车速<20km/h时:检测断面车流量准确率>92%、单车道流量准确率>90%、单车道车道占有率准确度>90%、断面实时平均速度准确率>95%、单车道实时速度>90%。
 
主流流量采集设备的比较分析
智能交通技术框架主要包括交通采集、信息传输、信息处理和信息发布四个部分,交通采集技术是智能交通发展的重要的共性基础技术。根据公安部交通管理研究所统计,“十一五”期间,交通流信息固定采集点由1.6万个增加到7.3万个,交通监控点由9250个增加到5.1万个。
按照被采集车辆是否与采集系统进行交互(即是否独立于采集系统),主流交通信息采集技术分为两大类:独立式采集技术和协作式采集技术。
独立式采集技术主要包括:感应线圈检测、地磁检测、微波检测、红外线检测、视频检测。
协作式采集技术主要包括基于GPS定位的采集技术、基于RFID的采集技术和基于蜂窝网络的采集技术。在协作式采集技术中,被检测车辆上必须安装相应的车载设备,如GPS终端,通过GPS终端与整个采集系统的其他部分进行信息交换,以实现信息采集。
现有技术经济条件下,常用的交通采集方式主要有线圈、视频、地磁、超声波、雷达、红外线、手机移动终端、浮动车、激光等。
雷达(微波)检测
常用的波频检测技术包括微波检测器和红外线检测器。微波检测器利用雷达线性调频技术原理,对检测路面发射微波,通过对反射回来的微波信号进行检测,实现车速、车身长度、车流量、车道占有率等交通信息的采集,即通过发射雷达波和接收雷达波间的频率变化来确定车速等交通信息。连续波多普勒雷达可用于城市快速路及高速公路上的车辆测速,但一般不能检测静止的车辆。通常沿车辆运行方向将观测区域划分成几个车辆监测区,从而使道路上更小区域反射的信号可以被区分和确认,以达到测量车速的目的。
微波雷达交通检测器适用于高速公路、桥梁、城市快速路和普通公路交通流量调查站的技术交通参数采集,提供车流量、道路占有率、速度和车型等实时信息。从1991年起,RTMS(远程交通微波检测器)开始在北美、欧洲和亚洲广泛应用,应用到路口控制系统、高速公路事故检测系统和流量统计系统中。国内市场中,中国航空技术国际工程公司在开展对外工程承包中,开发引进了RTMS,并对RTMS全套设置和分析软件进行了汉化和配套开发工作,在2002-2003年北京市二、三环改造过程中首次得到使用。杭州交警支队在市区范围内安装了629套微波流量检测设备。
磁频检测技术
常见技术有环形线圈检测器和磁力检测器两种。
环形线圈检测器
环形线圈检测器是传统的交通检测器,是目前世界上用量最大的一种检测设备。车辆通过埋设在路面下的环形线圈时,会引起线圈磁场的变化,检测器据此计算出车辆的流量、占有率等交通信息。借助单组环形线圈的平均有效长度,可以粗略计算出车辆速度。如要准确地直接测量速度,可采用两组线圈的方案。跟其他方法相比,环形检测器技术相对成熟,易于掌握,且成本较低。但是,线圈在安装或维护时必须直接埋入车道,这样交通会暂时受到阻碍;埋置线圈的切缝会破坏路面结构的整体性、降低结构强度,软化路面,致使路面受损。尤其是在信号控制的十字路口,车辆启动或者制动时损坏程度更加严重;感应线圈易受冰冻、路基下沉、盐碱等自然环境的影响;感应线圈由于受自身的测量原理所限制,当车流拥堵,车间距小于3m的时候,其检测精度大幅度降低,直至无法检测。
磁力检测器
磁力检测器是被动接收设备,当铁质物体通过检测区域时,会引起磁场强度的变化,磁力检测器通过检测磁场强度的异常来确定是否有车辆通过。当车辆进入并通过磁力检测器的检测区域,且检测器的磁场强度发生超过预设的抗干扰阈值时,说明检测到有车辆通过,磁力检测器可检测小型车辆,包括自行车,但一般不能检测静止的车辆。地磁检测器是磁力感应器的一种。
磁力检测中的一种方法是采用高精度微磁传感器的自动检测系统,能可靠地实现车辆弱磁信号的检测。该方法能可靠地检测出特定车位上车辆的到位情况。有文献指出,基于MEMS的磁检测器成本低、功耗低、体积小、重量轻,辅以嵌入式无线磁传感器的车辆分类,能自动实现4种车辆的分类:摩托车、小汽车、皮卡车和货车,其中摩托车的识别率在95%左右,其他车辆的识别率在70%~80%左右。
视频检测
视频检测系统一般由摄像机、基于微处理器的计算机及处理软件组成。视频检测是一种将视频图像和模式识别相结合并应用于交通领域的新型交通信息采集技术。视频检测将采集到的连续模拟图像转换成离散的数字图像后(或直接采集连续数字图像),经软件分析处理可得到交通流量、车速、车头时距、占有率等交通参数。也可以通过软件进行车牌识别,并依据识别出来的车辆计算所需的交通信息数据。
具有车辆跟踪功能的视频检测系统还可确认车辆的转向及变车道动作,视频检测器能采集的交通参数最多,且采集的图像可重复使用,常用于隧道、道路交叉口的交通控制。视频检测受视场的通透性的影响明显,其最大的缺点是,检测精度易受雪、雾、中到大雨等恶劣气候的影响,在没有检测场景辅助光照明(专用补光灯),仅靠路灯照明时不适用于夜间的交通信息采集。
 微波流量检测设备侧向安装,简易方便、不破坏路面,安装和维修时不需封闭车道,系统全天候运行、抗干扰能力强等特性相比较传统的地感线圈方法更为方便、易推广。同时,微波检测能穿透雨滴、浓雾,在大雪天气条件下受影响不大,安装立柱的弯曲和振动也不会影响检测精度。计数精度也相对较高,国内常用的微波车辆检测器的交通量计数精度一般在98%左右。此外,设备功耗较低,可利用太阳能供电,摆脱电力供应的束缚,减轻高速公路长途敷设电缆施工和长期运维的负担。
微波流量检测作为流量检测的一种方法,在推广中要根据环境的情况,因地制宜,在重点路段、重要节点或者枢纽互通进行补充增强。在省内高速重点路段、重要节点和枢纽互通区域,在地感线圈、视频检测手段检测失效或者精度较低不满足使用需求的节点,建议加装或替换为微波流量检测,补充增强流量检测功能,更好地为上级机关提供精准的交通管控依据。
微波车检器单台价格不低,杭州交警支队购买的微波车检器价格在1.8-2.8万元之间,不同品牌的价格略有不同。而现在高速公路交通管理部门和公安交警卡口设备使用的单组地感线圈价格普遍在300-600元之间(舟山高速线圈车检器4万元的价格主要是桥梁施工费用昂贵),价格相差较大。应该按照“好钢用在刀刃上”的原则,发挥微波车检器的性能优势,重点在桥梁等对结构要求较高,施工封道不方便的应用场景中进行推广使用。
视频检测器利用安装在高处的摄像机图像作为工作平台,可以得到大范围的可视图像,检测范围的调整只需在监视器的图像上设定虚拟检测线圈的位置就可完成,可连续提供现场的视频图像,有设定操作便捷、图像直观可靠,安装调试维护方便,价格便宜等优点。
视频流量检测基于现有设备的二次识别和深层次应用,可以对流量过大等异常事件进行实时分析判断预警,可以跟其它系统联动,应用前景较好。同时应该正视视频方式目前存在受雾霾、大雨、大雪等天气的影响较大,和夜间因照明光线较差导致检测精度下降甚至无法操作的不足。相信随着相关技术的发展,视频流量检测的效能会逐步提高。
(作者单位:王镭/杭州市公安局西湖风景名胜区分局;张宇英/杭州众诚咨询监理有限公司)
《中国自动识别技术》2017年第6期总第69期

延伸阅读:

声明:

    凡本网注明“来源:中国自动识别网、《中国自动识别技术》、《条码与信息系统》”的所有作品,版权均属于中国自动识别网、《中国自动识别技术》、《条码与信息系统》, 未经本网授权不得转载、摘编或利用其他方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明“来源:中国自动识别网、《中国自动识别技术》或《条码与信息系统》”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
    凡本网注明“来源:XXX(非中国自动识别网、《中国自动识别技术》、《条码与信息系统》)”的作品,均转载自其他媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。文章内容仅供参考。 如因作品内容、版权和其他问题需要同本网联系的,请将内容传真至010-84295675,以便本网尽快处理。

高端访谈 更多>>
Fingerprints:开启生物识...
Ted Hansson,作为信息和通信技术(ICT)专家,在亚洲拥有超过十年的创建、管理和支持团队的经验。他于2013年加入Fing...
商品条码服务数字经济进行时
李建辉,中国物品编码中心总工程师、中国ECR委员会秘书长、物品编码与自动识别技术专家。对物品编码与自动识别技术及...
专属eBay的跨境电商谋略
郑长青,现任eBay跨境贸易事业部中国区总经理,eBay全球高级总监,全面负责eBay在中国的业务管理和拓展、品类管理及卖...
英特尔:智能物联 绽放“...
英特尔认为联接、智能、自治是物联网发展的趋势,并将其形象地称之为物联网领域的摩尔定律。过去10年内,处理成本降低...
杂志专区 更多>>

《2018第4期》

《2018第4期》