比較當前主流交通流量檢測系統(tǒng)技術特點

2013-06-13 09:18 作者：ly 瀏覽量：

三種檢測技術的優(yōu)劣勢比較
　　1、基于線圈技術
　　原理：以金屬環(huán)形線圈埋設于路面下，利用車輛經過線圈區(qū)域時因車身鐵材料所造成的電感量的變化來探測車輛的存在。該探測技術可測車速，車流量，占有率等基本交通信息參數，但是不能多車道同時探測。
　　安裝：埋設式。在路面開一條深槽，將探測線圈埋入其中，信息處理部分安裝于路邊的控制箱。
　　優(yōu)點：首次投資較少、準確度高、不受氣候和光照等外界條件影響。
　　缺點：安裝與維修因為需要中斷交通、破壞路面而變得很復雜，加上車輛重壓等因素導致壽命不長，因而維護成本很高。另外特殊路段如橋梁、隧道等難以安裝。
　　技術：最簡單也最成熟
　　應用成本：首次投資相對較少，但維護成本極高。
　　應用范圍：可應用于除不能破壞路面情況外的所有地方。
　　與其他系統(tǒng)的兼容性：與交通信號燈控制系統(tǒng)兼容性很好，但是與基于其它技術的交通信息采集系統(tǒng)的兼容性較差。目前常規(guī)的線圈交通信息檢測系統(tǒng)信息傳輸采用的是輪循，而基于其它技術的系統(tǒng)主要采用的是主動上報的方式。
　　2、基于視頻技術
　　原理：使用計算機視頻技術檢測交通信息，通過視頻攝象頭和計算機模仿人眼的功能，在視頻范圍內劃定虛擬線圈，車輛進入檢測區(qū)域使背景灰度發(fā)生變化，從而感知車輛的存在，并以此檢測車輛的流量和速度。該探測技術可測車速，車流量，占有率等基本交通信息參數，但是難以實現很多車道同時探測。
　　安裝：正向安裝于龍門架或者L型橫梁上。
　　優(yōu)點：在氣候和光照等外界條件理想的情況下準確度高。
　　缺點：極易受氣候和光照等外界條件等影響，因為需要正向安裝于龍門架或者L型橫梁上而使得安裝與維修變得很復雜。
　　技術：不成熟，主要問題是需要克服外界條件的影響。
　　應用成本：首次投資相對線圈要高，但是維護成本很低。
　　應用范圍：可應用于能架設龍門架或者L型橫梁的所有地方。
　　與其他系統(tǒng)的兼容性：好。
　　3、基于微波技術
　　基于微波技術的交通信息采集系統(tǒng)可分為側向安裝與正向安裝2種。
　　1)側向安裝
　　原理：利用雷達天線發(fā)射出電磁波，當有車輛經過時，則會將波反射回來，再由雷達檢測器接收并計算處理，不同車道由于其目標反射距離不同而導致回波信號不同，從而能同時檢測多車道的交通信息。該探測技術可測車速，車流量，占有率等基本交通信息參數，但是不能準確測量單一車輛速度。
　　安裝：側向安裝于道路邊的立桿上。
　　優(yōu)點：安裝維護簡單(不用破壞路面和中斷交通)、準確度高、不受氣候和光照等外界條件影響、壽命長。可安裝于橋梁與隧道等線圈難以安裝的路段。
　　缺點：不能準確測量單一車輛速度。
　　技術：復雜，成熟
　　應用成本：首次投資相對較高，但維護成本極低。
　　應用范圍：可應用于所有地方
　　其他系統(tǒng)的兼容性：好。
　　2)正向安裝
　　原理：利用雷達天線發(fā)射出電磁波，當有車輛經過時，則會將波反射回來，再由雷達檢測器接收并計算處理，采用FMCW和Doppler雙波束體制，因從既能準確測量車輛速度又能準確測量車流量等其他交通信息。
　　安裝：正向安裝于龍門架或者L型橫梁上。
　　優(yōu)點：既能準確測量車輛速度又能準確測量車流量等其他交通信息、不受氣候和光照等外界條件影響、壽命長。可安裝于橋梁與隧道等線圈難以安裝的路段。
　　缺點：因為需要正向安裝于龍門架或者L型橫梁上而使得安裝與維修變得很復雜。
　　技術：最復雜，成熟
　　應用成本：首次投資相對較高，但維護成本極低。
　　應用范圍：可應用于所有地方。
　　與其他系統(tǒng)的兼容性：好。
　　未來的發(fā)展方向
　　據了解，目前基于線圈技術的交通信息檢測器占據90%以上市場，而視頻手段幾乎沒有大范圍的應用。這是因為：1、微波和視頻技術是最近隨著科學技術的發(fā)展而發(fā)展起來的，技術的成熟和被市場的認可都需要一定的時間;2、視頻技術由于受天氣和光照等外界條件影響的難關目前還沒有很好的克服，因而還不是很成熟。
　　由于存在固有而又致命的缺點，基于線圈的技術必將被基于微波和視頻的技術所替代。目前基于微波的交通信息采集技術要比基于視頻的成熟得多。另外，正向安裝的微波交通信息檢測器由于采用Doppler測速，而可以用于超速抓拍。
　　未來三種檢測方式的市場發(fā)展要根據用戶的具體需求來分析。線圈技術成熟，首次投入成本低，目前市場普及率最高，但是他的安裝維護困難、維護成本高等固有的局限性決定了其必將逐步淡出市場。從市場的反饋來看也確實如此，我們接觸的大部分用戶和專家也是這種觀點，但在一些經濟欠發(fā)達地區(qū)還有一定的市場，畢竟它的首次投入相對其他檢測方式還是比較低的。但從長遠來看，隨著其他檢測方式越來越成熟，性價比越來越高，它必將被其他檢測方式所取代;視頻檢測方式直觀，能直接看到現場情況，但是精確度相比其他檢測方式要低，受環(huán)境因素影響較大，其技術上還有一些難點需要攻克，目前不夠成熟。隨著他們技術的成熟，市場前景還是不錯的，特別是那些需要了解現場情況的用戶。微波雷達檢測方式技術比較成熟，特別是我們目前承接的863項目雙波正向雷達加側向雷達的綜合運用，從技術層面上是目前最能滿足用戶需要的，只是直觀性不如視頻。
　　隨著微波雷達的價格越來越低，首次投入成本也會逐步被大多數用戶所接受，是最有可能大規(guī)模應用，從而全面取代線圈的一種方式。
　　據了解，日前，上海的一些智能化企業(yè)已經成功完成了國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)課題：雙波束微波交通信息采集技術與裝置，并已經在國內部分城市試點。本課題研究一種新的交通信息采集技術--基于FMCW體制的K波段(中心頻率24GHz)雙波束全芯片集成微型雷達技術，它具有以下特點：①車流量檢測精度高、能準確給出車速、車道占有率、車頭時距以及基于長度的車輛分型等基本信息;②不存在由于安裝引起的缺點;③不受雨、霧、雪、風暴以及光照度等外界環(huán)境的影響;④采用具有自主知識產權的高新技術成果;⑤成本低。
　　基于FMCW體制雙波束微波雷達技術的基本原理是：雷達同時發(fā)射2束具有一定夾角的高頻連續(xù)調頻微波束，從路邊立桿上以垂直車輛行駛方向投射到各車道上，并接收目標的反射信號。發(fā)射波的頻率隨時間按調制電壓(三角波)的規(guī)律變化，反射波與發(fā)射波的頻率隨時間變化形狀相同，只是在時間上有一個延遲?t，?t與目標距離R成正比。發(fā)射信號與反射信號的頻率差即為混頻輸出的中頻信號頻率IF。通過分析可以得出目標距雷達的距離與雷達前端輸出的中頻信號頻率成正比，車輛存在時中頻信號強度將明顯高于本底噪聲。據此就可以判定車輛是否存在，存在于第幾車道以及其他信息。
　　該技術特點：雙波束投射到路面上在車行方向形成2道檢測線，相當于2個具有相關性的單波束雷達放置在相鄰位置;檢測時安裝于道路邊立桿上因而克服了安裝帶來的問題;高頻微波短距離傳輸不受氣候和光照影響因而可全天候工作;雙波束所形成的2道檢測線用來準確測量車速和車輛長度;同時由于2道檢測線具有相關性，降低了誤判，檢測精度得到提高;另外采用全芯片集成收發(fā)前端(基于具有自主知識產權的K波段微波單片集成電路芯片)技術和平面陣列天線技術降低成本。因此雙波束微波雷達技術既克服了當前技術的主要缺點又保留了優(yōu)點。
　　中科院對該課題的成功研發(fā)也非常重視，考慮將在中科院浦東新建的科技園區(qū)專門建立生產流水線，大幅度的降低成本，從而讓該產品可以和線圈一樣進行普及。