交通流车辆检测技术及应用

1、交通流（车辆）检测技术及应用1第1页交通流检测作用实时准确地检测道路车辆交通流信息并预测未来道路交通情况，能够有效地诱导交通防止交通阻塞，降低出行时间和交通事故发生；准确可靠交通数据是交通控制中进行合理信号配时优化基础；交通信息采集系统车辆检测器技术水平高低直接影响ITS系统整体运行管理水平。概述2第2页车辆检测器车辆检测器用来实时采集经过检测点车辆相关交通信息设备，主要是经过数据采集和设备监视等方式，向监控系统中信息处理和信息公布单元提供各种交通参数，是监控中心分析、判断、发出信息和提出控制方案主要依据。 功效检测车流量、车速、车间距、车辆类型、道路占用率、车辆违章信息、交通事故检测等在内基

2、础交通信息和交通事故数据。3第3页车辆检测器应用信号自适应控制交通诱导；事故事件检测；主辅路出入口车流控制；停车场车位管理；事故事件警报。4第4页分类按安装方式分为永久式安装（固定式安装）、暂时性安装（便携式安装）；按采集时间长短分为连续式采集设备（普通采取永久式安装设备）、间隙式采集设备（多采取暂时性安装设备）；按检测技术方法分为感应线圈检测、视频检测、微波检测、气压管检测、超声波检测、磁映像检测、红外检测、激光检测等；按检测目划分为综合数据调查、专题数据调查。车辆检测器5第5页1、基于磁频车辆检测技术2、基于视频车辆检测技术3、基于微波（雷达）车辆检测技术4、基于超声波车辆检测技术5、基于

3、红外线车辆检测技术6、基于激光车辆检测技术7、其它6第6页7第7页一、基于磁频车辆检测技术8第8页 依据磁性物理量改变情况，经过对磁性标识反应，来测量相关物理量。9第9页2磁频车辆检测技术是指以电磁感应为检测参数、以磁频车辆检测器为检测设备能够检测车辆经过或存在于检测区域技术。磁频车辆检测技术属于固定型检测技术，其取得交通参数基本方法都是经过分析车辆经过检测区域后引发传感器脉冲信号方法对交通流信息进行检测。使用磁频车辆检测技术采集动态交通流信息设备主要有环形线圈式车辆检测器、 地磁式车辆检测器、电磁式车辆检测器、微型线圈检测器、磁成像检测器、摩擦电检测 器、磁力检测器等，其中环形线圈检测器应用

4、最为广泛。10第10页感应（环形）线圈检测是当前应用最广泛、准确率最高检测器；基于电磁感应原理11第11页 环形线圈感应式检测器（以下简称线圈检测器）自应用以来，在世界各地城市交通控制系统中，一直是首选车流量信息检测伎俩。 环形线圈检测器主要应用于交通流数据信息采集系统、交通信号控制系统、 交通诱导及停车管理系统。检测需求大多是交通流量、流向、车速、车道拥有率 以及车长、排队长度等，这些都能够经过不一样感应线圈设置方式来实现。环形线圈检测器是轻易设置和安装，其主要应用在道口收费、交通控制、停 车场及车辆计数等方面。1、基本原理12第12页环形线圈车辆检测器是一个基于电磁感应原理车辆检测技术，其

5、传感器是一个埋 在路面下、经过一定工作电流环形线圈。当车辆经过线圈或停在线圈上时，车辆引发线圈回路电感量改变，检测器检测出改变量就能够检测出车辆存在，从而到达检测交通流信息目标。1. 环形线圈检测器结构 环形线圈式车辆检测器通常由环形线圈传感器、传输馈线、信号检测处理单元（检 测电路及调谐电路）及背板框架4部分组成。信号检测处理单元检测电路包含检测信 号放大单元、数据处理单元和通信接口；信号检测处理单元调谐电路由调谐电容、调 谐电阻及环形线圈组成。13第13页环形线圈感应式检测技术 环形线圈感应式检测技术是利用环形线圈作为检测传感器来检测车辆经过或存在于检测区域技术。多个线圈检测到信息经控制单

6、元、调制解调后传给控制中心，组成整个车辆检验系统。以下列图所表示：环形线圈检测器结构车辆检测系统组成框图14第14页3.环形线圈检测器分类环形线圈检测器主要分经过型环形线圈检测器和存在型环形线圈检测器两类。经过型环形线圈检测器检测线圈是无源地磁感应线圈，即环形线圈无源激励。当 汽车从环形线圈上方经过时，因汽车系钢铁制成（铁磁材料），必定干扰环形线圈周围 地磁场，改变线圈周围磁力线分布，从而造成磁通量发生改变。因为这一改变，依据 法拉第电磁感应原理，即线圈两端有感应电动势产生。15第15页存在型环形线圈检测器属于有源激励检测。它需要在环形线圈两端加上一个含有一 定振荡频率激励源。检测器经过检测该

7、电感改变量就能够检测出车辆存在，在微处理器（更强信号处理功效）参加下，输出电路先将脉冲信号进行放大，然后以频率、模拟量或数字输出。环形线圈检测器可检测： 流量、拥有率、车速、排队长度等，用于流量检测时，线圈长度应尽可能地小于车间距；对于车速和拥有率检测，在实际应用中，大多采取两个技 术参数完全相同线圈，既可用来检测车速，又可用来检测拥有率。16第16页2、安装应敷设在路面之中，普通使用高温导线。切割路面线槽提议使用盘式切割机或类似设备，为预防线槽直角拐角损坏线圈，提议在直角拐弯处切一个45斜角，减小线槽对线圈破坏。表1-2 安装指标线圈匝数46圈线圈材料耐高温导线电感量大小20微亨，视详细检测

8、卡而定引线要求不超出500米，且在引入控制柜之前需双绞屏蔽，普通每米在十五绞左右，接入车检底版之前不得用其它线引接提议槽宽4毫米提议槽深3060毫米17第17页为提升检测灵敏度普通绕法线圈尺寸略小于车辆宽度为宜可绕成其它形状（如菱形、8字形等）自行车检测，常将长方形线圈与路通行方向呈45度布设。环形线圈采取特殊8字形绕线方法。如右图所表示：环形线圈传感器布设18第18页环形线圈传感器布设城市道路感应线圈布设图不一样系统、不一样控制要求可有不一样布设放案19第19页环形线圈传感器布设线圈布设参数以下 地面30 50mm 下 挖掘一个2m 1. 5m 左右长方形沟槽 沟槽宽度约4 10mm，45度

9、倒角。 电感线圈通常为4 6匝。 注：依据实际需要，能够改变线圈形状、尺寸等。20第20页环形线圈尺寸：环形线圈宽度取决于车道宽度，通常是覆盖一个车道7080，不应小于0.3米。举例来说，在3米宽车道上，环行线圈宽度（垂直行车方向）应为2米，长度（行车方向）最少0.8米。经验：环形线圈宽度可用公式： 环形线圈宽度 = 车道宽度 0.5 x 2（米）来计算。 21第21页基于环形线圈交通量获取技术环形线圈检测器能够用于统计道路某一断面车辆经过情况，依据确定采样时间间隔，计算得到所需交通参数。 * 流量 * 时间拥有率 * 速度（单线圈、双线圈） * 车型识别及分类 * 平均车长 22第22页（1

10、）优点测速精度和交通量计数精度较高；稳定性好，可在一定时期保持较高检测精度，故障率低；不受气象和交通环境改变影响，抗干扰能力强；成本低、安装方便。3、优缺点及适用性23第23页（2）缺点需要在每条车道下埋设线圈，所以对路面有破坏作用，影响路面寿命；长久使用后线圈易受损损坏，维护时要封闭车道、开挖路面，影响交通运输，造成成本升高，维护工作量也很大；路面大修时往往挖断检测棒，给路面重铺和大修增加了困难，道路改扩建也受牵制；受感应线圈本身测量原理限制，当车流拥堵、车间距小时，检测精度大幅度降低；另外，市场上产品优劣不一，有些逻辑识别功效不足或缺失，无法正确处理车道变换行为。3、优缺点及适用性24第2

11、4页（3）适用性由本身安装条件、维护要求决定，感应线圈检测器更适合用于高速公路、桥梁、隧道，不适于城市道路交通检测。作为传统固定式交通信息检测设备，当前感应线圈检测器已广泛应用于交通信息采集系统，如ITS系统交通信号协调控制系统、道口收费系统、停车场管理、车辆计数等。感应线圈检测以其高可靠性、高性价比、使用方便优点在未来较长时期会继续使用。伴随科技进步，感应线圈检测应用领域一定会更广泛。3、优缺点及适用性25第25页二、基于视频车辆检测技术26第26页1. 视频检测技术概述（定义）基于视频车辆检测技术能够经过非物理伎俩检测到经过车辆，是利用视频图像进行车辆检测一个交通检测技术。视频车辆检测是以

12、采取摄像机作为检测装置，经过检测车辆进入监测区时视频图像一些特征改变，从而得知车辆存在，并以此来检测交通流参数获获取车辆特征信息。它包括计算机图像处理、模式识别、信号处理和信号融合等多个学科。27第27页视频图像和电脑化模式识别技术结合；高速公路车流检测较先进技术之一。28第28页1、基本原理经过软件在视频图像上按车道设置虚拟车道检测器，当车辆经过虚拟检测器时，就会产生一个检测信号，再经过软件数字化处理并计算得到所需交通数据，如车型、车流量、车速、车距、拥有率等。监控人员还能够经过监视器上视频图像实时观察检测范围内车辆行驶情况，得到所需交通数据。29第29页视频图像检测器工作原理视频图像检测器

13、利用电视图像摄像机提供图像信息对交通情况进行确认。右图是视频图像摄像机和视频图像检测器示意图。30第30页 视频检测软件处理图31第31页图1-4 视频车辆检测器系统结构图 32第32页图像传感器(电荷藕合器件, Charge Coupled Device)把光线转变成电荷，经过模数转换器芯片转换成数字信号。33第33页视频检测功效移动或停顿车辆存在或经过检测；行车方向检测；速度测量；基于车辆状态值各种报警；经过逻辑算法把多个检测器与相位状态结合起来给出一个参数输出；如用户需要，各种检测器检测状态可在监视器里显示。34第34页2、安装图1-5 视频检测摄像机安装与检测区域设置示意图 35第35

14、页（1）优点系统设置灵活，检测点改变只需在监视器图像上设定虚拟检测器位置；安装简单，使用方便，不破坏路面，维修时不需封闭车道，保养较轻易且时间较短；单台摄像机和处理器可检测多个车道，可得到大范围交通信息；精度高，尤其是测速、交通量计数精度；能够得到可视图像，将图像连接到监控中心监视器上，能很直观实时显示出车流量、车速、车型等交通流信息。3、优缺点及适用性36第36页（2）缺点检测精度稳定性不好，需重复维护与调试；检测精度受现场照明限制；易受环境影响，抗干扰性能弱，雨、雪、雾等恶劣条件下检测精度降低；大型车遮挡小型车、阴影、积水反射、昼夜转换均可造成误差；图像处理实时性较差；价格偏高，而且车辆检

15、测精度受整个系统软、硬件限制。3、优缺点及适用性37第37页（3）适用性主要用于车辆检测及分类、交通拥堵分类、交通流预测、交通参数预计、字符辨识、驾驶员行为模拟等，能够为交通监控提供大量监测信息，还能够用于信号灯控制交叉口车辆存在检测、隧道内交通检测、交通事故检测等。 3、优缺点及适用性38第38页视频图像检测器Traficon VIP/D交通流检测车流量、车速、车型、车头时距、拥有率等数据39第39页视频图像检测器Traficon VIP/P路口信号灯控制在信号灯控制交叉口进行车辆存在检测40第40页视频图像检测器Traficon VIP/I事件检测检测抛洒物、逆向行驶、违章停车、交通事故等

16、41第41页视频图像交通事件检测器CITILOGAt Present Popular Traffic Detector Types当车辆发生异常交通事件后，经系统判断认定为异常事件时，10秒钟内发出报警，为交通管理人员及时处理提供依据。42第42页4 视频检测技术概述（检测内容）视频可检测内容:- 道路条件- 交通流- 交通事件- 交通环境- 其它43第43页5 视频检测技术概述（系统结构）路口视频采集网络视频传输中心管理系统44第44页6 视频检测技术概述（交叉口安装）交叉口摄像机安装与配置。45第45页7 视频检测技术应用（违法检测）判断车辆右/左转、逆向行驶、压线、跨线、违反禁止线等违法

17、行为。46第46页8 视频检测技术应用（违法检测）对图像范围进行速度点位标定，结合视频分析车辆轨迹，测量车速。47第47页9 视频检测技术应用（违法检测）经过L1和L2标定，确定车辆经过时间t，计算车辆行驶速度v。48第48页10 视频检测技术应用（交通流量）交通流量统计用于在高速公路或环线公路上监视交通情况。49第49页12 视频检测技术应用（小结）光照改变、阴影、雨雪天气、单一视角下遮挡等问题严重影响了视频车辆检测准确性。未来这一领域发展应用主要围绕上述问题处理而展开。未来视频检测与跟踪从一定范围来说会朝着更智能化和大区域检测发展，同时，大范围、多车辆检测与跟踪也将使当代交通未来研究热点。

18、50第50页 视频检测技术概述（流程与功效）图像平滑、去噪，增强。计算交通量、速度，密度。目标检测与跟踪算法是视频检测技术基础，这一步需要发觉目标，并获取其轨迹。51第51页三、基于微波（雷达）车辆检测检测器52第52页 微波车辆检测仪雷达测速仪利用微波（雷达）检测原理，工作时检测单元连续发射微波，经过被反射波束来检测车辆存在。图1-6 手持式测速设备Stalker雷达测试仪 53第53页能同时检测双向多条车道车流量、车速、车型并提供车头时距和车道占用率统计数据，其分型方式是按车长来划分。从检测单元出来数据能够经过RS232串口传输到管理计算机，能够实现数据实时上传。它能够测量微波投影区域内目

19、标距离，经过距离来实现对多车道静止车辆和行驶车辆检测。 3、优缺点及适用性图1-7 微波（雷达）检测器SS10554第54页1、基本原理微波检测器主要由微波发射、接收探头及其控制器、调制解调器等组成，普通采取10.525GHz或24.45GHz频率，利用微波（雷达）检测原理，工作时检测单元连续发射微波，经过被反射波束来检测车辆存在。55第55页1、基本原理RTMS在微波束发射方向上以2m为一层面分层面探测，RTMS微波束发射角为40，方位角为15。安装好以后，它向公路投影形成一个能够分为32个层面椭圆形波束，这个椭圆宽度取决于选择工作方式，并因检测器安装角度和安装距离不一样稍有改变。图1-8

20、微波（雷达）检测器检测原理56第56页2、安装表1-3 RTMS安装后置距离（m）车道数要求最小后置距离X2型要求最小后置距离X3型13342.544.53663.587.548+中间隔离带94.5 有两种安装模式：侧向安装和正向安装，普通采取侧向安装，设备安装在路旁杆子上，保持微波投影与车道正交，分层面波束能够提供相互独立八个探测区域。57第57页（1）优点安装简易方便，不破坏路面，维修时不需封闭车道微波频率决定了其有多个检测区域显著优势，即可检测静止车辆，还能够侧向方式检测多车道交通量、车速、拥有率等多项交通流信息；可全天候工作，抗干扰能力强。能穿透雨滴、浓雾和大雪，安装立柱弯曲和振动也不

21、会影响检测精度；交通量计数精度较高。3、优缺点及适用性58第58页（2）缺点无法像视频检测提供视觉监视能力，不能统计车辆或交通可视特征；流量小、速度差距大情况下测速精度差；安装精度要求高，检测精度受周围地形条件影响，需安装在路侧没有丘陵或其它障碍物平坦路段；道路含有铁制分割带时，检测精度下降。3、优缺点及适用性59第59页（3）适用性适合于车流量大、车辆行驶速度均匀道路。当前主要应用于高速公路、城市快速路、普通公路交通流量调查站和桥梁交通参数采集；提供车流量、速度、车道拥有率和车型等实时信息，信息可用隔离接触器连接到现行控制器或经过串行通信线路连接到其它系统，为交通控制管理，交通信息公布等提供

22、数据支持。3、优缺点及适用性60第60页交通微波检测器功效和作用可准确检测各车道交通流量、道路占用率、平均速度和车流量及排队情况信息；与常见检测器兼容，代替传统多感应线圈检测器，能够存放检测数据，以各种形式发送到交通信息中心；干扰交通少，易于维护，全天候工作；61第61页交通微波检测器应用领域高速公路路段多车道监测与高速公路匝道或T型路口信号管理远程交通量管理侧向安装于多车道十字路口违章自动监测系统62第62页四、基于超声波车辆检测技术63第63页1、基本原理利用超声波传感器发射脉冲波，经过测量由路面或车辆表面发射脉冲超声波波形，可确定从传感器到路面或车辆表面距离；同时，因路上有车和路上无车时

23、传感器所测信号有差异，可借此确定车辆出现；传感器再利用接收声信号转换为电信号，经过信号处理模块进行分析和处理，就能够得出车流量、车速、车型等参数，并提供车头时距和车道占用率统计数据；其分型方式是按车辆外形轮廓划分。64第64页2、安装-顶置式安装65第65页（1）优点价格低、体积小、可移动、使用寿命较长，易于安装与维护；方向性好；不受车辆遮挡影响，对密集车流适应性好；超声波检测经过检测车辆高度分车型，与人工调查分型方式相近，所以得出分型结果最靠近人工调查；对雨、雾、雪穿透能力强，可在恶劣气候条件下工作。3、优缺点及适用性66第66页（2）缺点仪器反应时间长、误差大，波束发散角大、分辨率低、衰减

24、快，有效测量距离小；性能受环境影响，如温度和气流。3、优缺点及适用性67第67页（3）适用性主要用于车速测量、停车场车位检测，也用于交通信号机中，替换感应线圈检测器作为车辆检测器，以降低环境干扰。3、优缺点及适用性68第68页69第69页70第70页五、基于红外线车辆检测技术71第71页红外线检测是经过线性排列红外光发射和接收来实现对车辆同时扫描，并将光信号转换为电信号，从而实现对车辆数据综合检测，是波束检测装置一个，有主动式和被动式，都能够用于交通管理。72第72页红外线检测器TIRTL73第73页1、基本原理 主动式红外线检测基本原理类似于微波检测，检测器本身配有指向测量车道红外线光源，当

25、驶近车辆靠近红外检测器时，就会将红外光反射回红外检测器，经过由红外线发射或反射与接收信号，来提供公路车流中不一样车辆各种参数，如车辆流量值、车道拥有率、车辆速度、车辆长度和车辆排队长度及车辆分类。被动式红外检测技术能提供汽车经过时多角度数据，使用探测器来测量物体发出红外线能量：当汽车经过被动式红外线检测器检测区域时，检测器会自动检测到汽车发动机热辐射所发出红外线，增量驱动检测器会向控制系统输出信号，就能够检测来往车辆运动轨迹，被动式红外检测器有效距离约6.1m。74第74页（1）优点安装简便，无需布线、无需破坏路面、无电源、使用寿命长；能取得汽车经过时多角度数据及交叉口不一样方向同一车辆同一时

26、间不一样交通信息；高速响应，抗干扰性强，可输出丰富车辆数据信息，能可靠检测各种特殊车辆，能够准确实现车辆分离；不受光线条件影响，能在完全黑暗情况下工作。2、优缺点及适用性75第75页（2）缺点单道性太强，一个红外线检测器仅能检测一条车道，所以交叉口和多车道检测需要装多个红外线检测器；能够在不一样方向上取得同一车辆同一时间不一样信息信号，统一路口上多个红外线检测器，会发生不一样红外线检测器在发射红外线和接收红外线间相互干扰。受周围环境影响太大，比如大气温度和湿度；穿透灰尘、云雾、雨滴和雪花能力很弱。3、优缺点及适用性76第76页（3）适用性 红外检测器能够用于采集交通流中不一样车辆各种参数流量、

27、车道拥有率、车速、车长和排队长度及车型，还可应用在公路收费系统，非常适合于不破坏地面安装和应用。3、优缺点及适用性77第77页六、基于激光车辆检测技术78第78页 便携式激光检测设备，测量单车车速时，测量瞄准性比很好。手持式激光测速仪79第79页1、基本原理 利用安全激光探测原理，当车辆从检测单元下方经过时，接收机接收到阻断信息或反射信息，经过计算激光返回时间来感知车辆，能够实现对经过车辆车流量、速度、高度、长度等信息检测。80第80页2、安装-顶置式安装 依据不一样工作原理和应用场所，发射机或接收机能够安装在公路旁立柱上或公路正上方信号灯柱、高架横梁、过街天桥上。81第81页（1）优点测量距

28、离远、反应速度快、测速精度高、误差小准确，环境适应性好。3、优缺点及适用性（2）缺点成本高，安装难度大；只能在静止状态下应用；因为被测车辆距离太远、且处于移动状态，或者车体平面不大，而造成执勤警员工作强度很大、很易疲劳。82第82页（3）适用性激光测速器不能在运动中使用，所以普通交警都把仪器放在巡查车上，停车静止使用。当前大部分国家所采取激光测速仪使用是一类安全激光，对人眼睛安全，激光测速仪取证能力远远大于雷达测速仪，因而受到全世界广泛认可和推广。激光车检器主要用于流量车速车辆高度和宽度检测。3、优缺点及适用性83第83页七、其它被动声波检测 是当前市场上最新一个检测技术，利用车辆在路上行驶时

29、产生噪声来检测车辆存在，并计算车速、车长、拥有率等数据。采取侧向安装能同时检测多条车道。84第84页 被动声波检测器-SAS 1可用于车辆识别，当前来看，因为研究时间短，系统可靠性差些。永久式安装85第85页被动声波检测器SAS-186第86页交通流检测发展趋势1、努力提升单个检测器性能，克服技术障碍；（1）感应线圈检测新技术微型线圈经过安装在路面下方超微线圈，检测路面上方磁通量改变，进而得出车辆金属分布特征，给出识别结果。Never Fail Loop Systems免维修环形线圈系统（Never Fail Loop Systems），克服了以往环形线圈所存在安装要求高、线圈易损坏等问题，线

30、圈寿命确保。87第87页交通流检测发展趋势2、促进单一检测器交通信息采集向检测器组合应用发展；（2）PIR+US+MW 三种技术被动式红外PIR、超声波US、微波MW三种技术联合应用ASIM检测器，结合了静态和动态检测通道，可形成两个或多个检测域，当车辆进入或经过检测域时，检测器经过车辆本身与其背景热辐射对比，检测出车辆经过或存在信息。88第88页交通流检测发展趋势3、新型检测技术开发4、交通信息采集系统化、智能化、光电一体化发展89第89页交调设备选取标准1、所需要数据类型主要是哪些？ 车流量？车速？车型？还是都要？2、所需要数据精度要求怎样？ 高精度？普通精度即可？3、所要调查断面是什么类型？ 十字路口？城市路段？高速公路？省路？乡路？4、所要调查断面有几条车道？ 单车道？双车道？多车道？5、现有设备都是那些？ 要充分利用现有设备，以此为基础考