比较当前主流交通流量检测系统技术特点

2013-06-13 09:18 作者：ly 浏览量：

三种检测技术的优劣势比较
　　1、基于线圈技术
　　原理：以金属环形线圈埋设于路面下，利用车辆经过线圈区域时因车身铁材料所造成的电感量的变化来探测车辆的存在。该探测技术可测车速，车流量，占有率等基本交通信息参数，但是不能多车道同时探测。
　　安装：埋设式。在路面开一条深槽，将探测线圈埋入其中，信息处理部分安装于路边的控制箱。
　　优点：首次投资较少、准确度高、不受气候和光照等外界条件影响。
　　缺点：安装与维修因为需要中断交通、破坏路面而变得很复杂，加上车辆重压等因素导致寿命不长，因而维护成本很高。另外特殊路段如桥梁、隧道等难以安装。
　　技术：最简单也最成熟
　　应用成本：首次投资相对较少，但维护成本极高。
　　应用范围：可应用于除不能破坏路面情况外的所有地方。
　　与其他系统的兼容性：与交通信号灯控制系统兼容性很好，但是与基于其它技术的交通信息采集系统的兼容性较差。目前常规的线圈交通信息检测系统信息传输采用的是轮循，而基于其它技术的系统主要采用的是主动上报的方式。
　　2、基于视频技术
　　原理：使用计算机视频技术检测交通信息，通过视频摄象头和计算机模仿人眼的功能，在视频范围内划定虚拟线圈，车辆进入检测区域使背景灰度发生变化，从而感知车辆的存在，并以此检测车辆的流量和速度。该探测技术可测车速，车流量，占有率等基本交通信息参数，但是难以实现很多车道同时探测。
　　安装：正向安装于龙门架或者L型横梁上。
　　优点：在气候和光照等外界条件理想的情况下准确度高。
　　缺点：极易受气候和光照等外界条件等影响，因为需要正向安装于龙门架或者L型横梁上而使得安装与维修变得很复杂。
　　技术：不成熟，主要问题是需要克服外界条件的影响。
　　应用成本：首次投资相对线圈要高，但是维护成本很低。
　　应用范围：可应用于能架设龙门架或者L型横梁的所有地方。
　　与其他系统的兼容性：好。
　　3、基于微波技术
　　基于微波技术的交通信息采集系统可分为侧向安装与正向安装2种。
　　1)侧向安装
　　原理：利用雷达天线发射出电磁波，当有车辆经过时，则会将波反射回来，再由雷达检测器接收并计算处理，不同车道由于其目标反射距离不同而导致回波信号不同，从而能同时检测多车道的交通信息。该探测技术可测车速，车流量，占有率等基本交通信息参数，但是不能准确测量单一车辆速度。
　　安装：侧向安装于道路边的立杆上。
　　优点：安装维护简单(不用破坏路面和中断交通)、准确度高、不受气候和光照等外界条件影响、寿命长。可安装于桥梁与隧道等线圈难以安装的路段。
　　缺点：不能准确测量单一车辆速度。
　　技术：复杂，成熟
　　应用成本：首次投资相对较高，但维护成本极低。
　　应用范围：可应用于所有地方
　　其他系统的兼容性：好。
　　2)正向安装
　　原理：利用雷达天线发射出电磁波，当有车辆经过时，则会将波反射回来，再由雷达检测器接收并计算处理，采用FMCW和Doppler双波束体制，因从既能准确测量车辆速度又能准确测量车流量等其他交通信息。
　　安装：正向安装于龙门架或者L型横梁上。
　　优点：既能准确测量车辆速度又能准确测量车流量等其他交通信息、不受气候和光照等外界条件影响、寿命长。可安装于桥梁与隧道等线圈难以安装的路段。
　　缺点：因为需要正向安装于龙门架或者L型横梁上而使得安装与维修变得很复杂。
　　技术：最复杂，成熟
　　应用成本：首次投资相对较高，但维护成本极低。
　　应用范围：可应用于所有地方。
　　与其他系统的兼容性：好。
　　未来的发展方向
　　据了解，目前基于线圈技术的交通信息检测器占据90%以上市场，而视频手段几乎没有大范围的应用。这是因为：1、微波和视频技术是最近随着科学技术的发展而发展起来的，技术的成熟和被市场的认可都需要一定的时间;2、视频技术由于受天气和光照等外界条件影响的难关目前还没有很好的克服，因而还不是很成熟。
　　由于存在固有而又致命的缺点，基于线圈的技术必将被基于微波和视频的技术所替代。目前基于微波的交通信息采集技术要比基于视频的成熟得多。另外，正向安装的微波交通信息检测器由于采用Doppler测速，而可以用于超速抓拍。
　　未来三种检测方式的市场发展要根据用户的具体需求来分析。线圈技术成熟，首次投入成本低，目前市场普及率最高，但是他的安装维护困难、维护成本高等固有的局限性决定了其必将逐步淡出市场。从市场的反馈来看也确实如此，我们接触的大部分用户和专家也是这种观点，但在一些经济欠发达地区还有一定的市场，毕竟它的首次投入相对其他检测方式还是比较低的。但从长远来看，随着其他检测方式越来越成熟，性价比越来越高，它必将被其他检测方式所取代;视频检测方式直观，能直接看到现场情况，但是精确度相比其他检测方式要低，受环境因素影响较大，其技术上还有一些难点需要攻克，目前不够成熟。随着他们技术的成熟，市场前景还是不错的，特别是那些需要了解现场情况的用户。微波雷达检测方式技术比较成熟，特别是我们目前承接的863项目双波正向雷达加侧向雷达的综合运用，从技术层面上是目前最能满足用户需要的，只是直观性不如视频。
　　随着微波雷达的价格越来越低，首次投入成本也会逐步被大多数用户所接受，是最有可能大规模应用，从而全面取代线圈的一种方式。
　　据了解，日前，上海的一些智能化企业已经成功完成了国家高技术研究发展计划(863计划)课题：双波束微波交通信息采集技术与装置，并已经在国内部分城市试点。本课题研究一种新的交通信息采集技术--基于FMCW体制的K波段(中心频率24GHz)双波束全芯片集成微型雷达技术，它具有以下特点：①车流量检测精度高、能准确给出车速、车道占有率、车头时距以及基于长度的车辆分型等基本信息;②不存在由于安装引起的缺点;③不受雨、雾、雪、风暴以及光照度等外界环境的影响;④采用具有自主知识产权的高新技术成果;⑤成本低。
　　基于FMCW体制双波束微波雷达技术的基本原理是：雷达同时发射2束具有一定夹角的高频连续调频微波束，从路边立杆上以垂直车辆行驶方向投射到各车道上，并接收目标的反射信号。发射波的频率随时间按调制电压(三角波)的规律变化，反射波与发射波的频率随时间变化形状相同，只是在时间上有一个延迟?t，?t与目标距离R成正比。发射信号与反射信号的频率差即为混频输出的中频信号频率IF。通过分析可以得出目标距雷达的距离与雷达前端输出的中频信号频率成正比，车辆存在时中频信号强度将明显高于本底噪声。据此就可以判定车辆是否存在，存在于第几车道以及其他信息。
　　该技术特点：双波束投射到路面上在车行方向形成2道检测线，相当于2个具有相关性的单波束雷达放置在相邻位置;检测时安装于道路边立杆上因而克服了安装带来的问题;高频微波短距离传输不受气候和光照影响因而可全天候工作;双波束所形成的2道检测线用来准确测量车速和车辆长度;同时由于2道检测线具有相关性，降低了误判，检测精度得到提高;另外采用全芯片集成收发前端(基于具有自主知识产权的K波段微波单片集成电路芯片)技术和平面阵列天线技术降低成本。因此双波束微波雷达技术既克服了当前技术的主要缺点又保留了优点。
　　中科院对该课题的成功研发也非常重视，考虑将在中科院浦东新建的科技园区专门建立生产流水线，大幅度的降低成本，从而让该产品可以和线圈一样进行普及。