Способ измерения скорости движения и длины транспортных средств

 

Изобретение относится к способам контроля движения транспорта и может быть использовано для определения таких характеристик транспортных потоков, как скорость и состав. С целью повышения точности и диапазона измерения скоростей транспортных средств формируют направленный световой поток, периодически перемещают его с постоянной угловой скоростью вдоль траектории движения транспортного средства в пределах контролируемой зоны, формируют последовательности импульсов на выходе фотоприемника при отсутствии и наличии транспортного средства в контролируемой зоне, сравнивают во времени эти последовательности импульсов, по результатам сравнения формируют разностную последовательность импульсов, определяют число импульсов разностной последовательности импульсов от момента въезда до момента полного перекрытия транспортным средством контролируемой зоны, и вычисляют скорость движения по приведенной в-описании изобретения формуле. Для определения длины транспортного средства подсчитывают число периодов сканирования световым потоком контролируемой зоны от момента въезда до момента выезда из нее транспортного средства и вычисляют значение длины по формуле, приведенной в описании изобретения. 5 ил. I /

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) (51) С 08 С 1 /01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4422762/24 (22) 10. 05.38 (46) 15.05.91. Бюл. У 18 (71) Харьковский автомобильно-дорожный институт им. Комсомола Украины (72) О.В,Денисенко, А.И.Левтеров и В.Е.Тырса (53) 531.767(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1015413, кл, С 08 Г 1/01, 1981. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ И ДЛИНЫ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ (57) Изобретение относится к способам контроля движения транспорта и может быть использовано для определения таких характеристик транспортных потоков, как скорость и состав. С целью повышения точности и диапазона измерения скоростей транспортных средств формируют направленный свето, вой поток, периодически перемещают его с постоянной угловой скоростью вдоль траектории движения транспортИзобретение относится к способам контроля движения транспорта и может быть использовано для определения таких характеристик транспортных потоков, как скорость и состав.

Цель изобретения — повышение точности и диапазона измерения скорос-: тей транспортных средств.

На фиг. 1 изображены временные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ; ла фиг. 2 — устройство, 2 ного средства в пределах контролируемой зоны, формируют последовательности импульсов на выходе фотоприемника при отсутствии и наличии транспортного средства в контролируемой зоне, сравнивают во времени эти последовательности импульсов, по результатам сравнения формируют разностную последовательность импульсов, определяют число импульсов разностной последовательности импульсов от момента въезда до момента полного перекрытия транспортным средством контролируемой эоны, и вычисляют скорость движения по приведенной в описании изобретения формуле. Для определения длины транспортного средства подсчитывают число периодов сканирования световым потоком контролируемой зоны от момента въезда до момента выезда из нее транспортного средства и вычисляют значение длины по формуле, приведенной в описании изобретения.

5 ил. реализующее предлагаемый способ; на фиг. 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 4 — структурная схема микропро= цессора; на фиг. 5 — блок-схема алгоритма, который реализует микропроцессор.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит блок 1 развертки оптического луча 2, протяженный фотоприемник 3, бло . 4 памяти, блок 5

1649587 формирователей, состоящий из формирователей 6, 7,8 и 9 остроконечных (коротких) импульсов, блок 1А счета импульсов, состоящий из элемента ИЛИ 11:, триггеров 12 и 13, элементов И 14 и 15 и счетчика 16 импульсов, блок

17 счета периодов импульсов, состоящий из элементов И 18 и 19, триггера

20, одновибратора 2 1 и счетчика 22 импульсов, и микропроцессор 23.

Микропроцессор 23 содержит регистры 24, 25 и 26 хранения, арифметикологическое устройство 27, блок 28 управления и блок 29 определения знака. 1

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Остронаправленный световой поток сканируют в горизонтальной плоскости контролируемой зоны, длина которой определяется длиной чувствительной поверхности протяженного фотоприемника, причем ее длина меньше наименьших размеров транспортных средств . Прием светового. потока, сканирующего контролируемую зону, осуществляют протяженным фотоприемником, который формирует электрические импульсы.

Пока транспортное средство не пересекает контролируемую зону„ на выходе 30 фотоприемника формируются импульсы определенной одинаковой длительности, пропорциональные скорости сканирования и длине фотоприемника, следующие с частотой сканирования f лазерного луча (фиг. 1,a). При въезде транспорт- ного средства в контролируемую зону сформированные фотоприемником импульсы от импульса к импульсу укорачиваются (фиг. 1,а) на величину Т про40 порционально перемещению транспортного средства (фиг. 1,б), при этом значение Т определяется как

n„

A T=-- (1)

NI)

45 где g— длительность импульсов на выходе фотоприемника, когда транспортное средство не въехало в контролируемую зону;

N< — число укороченных импульсов, образованных на выходе фото50 приемника при въезде транспортного средства в контролируемую зону (фиг ° 1,a9e) ° и

Так как c — это время сканирова ния контролируемой зоны длиной 1 оп 55 тическим лучом со скоростью VC 9 то

A 1 1, 1 ((2)

Ч, Q) R 27fс R9

Я где R — радиус сканирования;

Я =-,— — частота сканирования оптичес

2Г ким лучом контролируемой зоны„ откуда

АТ=- — " — —" с г1 (3) Таким образом при въезде транспортного средства в контролируемую зону на выходе фотоприеиника формируется последовательность импульсов переменной длительности (фиг. f 6) с периодом Tc=1/f =Т +bT, где 5T — разностно-периодный квант (фиг. 1,в). При этом

fc fc

Ьт=Т -Т (4) с. с .у

Подставляя (3) в (4), получим с с с с 2"11 с и откуда

f c

C 1 (5).

1+-, — ——

27 В. N !

Но так как за время Tс транспортное. средство перемещается вдоль контролируемой зоны на величину El=1/Ип, то справедливо соотношение Т =61/Чд9

I с учетом которого выражение (5) примет вид

N Чд fe

Р

1 9

I+-x —-2 1 " а откуда

fe 1

V а 1 (6)

N +-—

2 йй

Для определения значения N> срав нивают во времени последовательности импульсов, формируемые на фотоприемнике при отсутствии (фиг. 1,a) и при наличии (фиг. 1,6} в контролируемой зоне транспортного средства. В результате сравнения выделяют разностную последовательность импульсов (фиг. 1,в), начало формирования кото-. рой соответствует моменту въезда транспортного средства в контролируемую зону, а конец — моменту ее полного перекрытия. Затеи подсчитывают число,,импульсов N в разностFl ной последовательности и по заранее известным .значениям Е, 1 и R onpegesra ox искомое значение Ч согласно выражению (6).

При этом линейная скорость перемещения лазерного луча и транспорт5 164958 ного средства вдоль контролируемой зоны может бьггь определена как Ч =

=2 К ñ и VQ=2èК й0 где йol — ис. кусственно введенная частота скани5 рования контролируемой зоны движущимся транспортным средством. В этом случае последовательность импульсов с периодом Т с выхода фотоприемника

f может рассматриваться как результат сканирования оптическим лучом контролируемой зоны с частотой Гс =Й -f к т.е. с линейной скоростью, равной разности линейных скоростей V -V .

При известней скорости Ч по време-15 ни от момента въезда в контролируемую зону транспортного средства до момента выезда из нее, равного t=Np Tc где Np — число периодов сканирования

Т оптическим лучом контролируемой

С зоны от момента въезда в нее транспортного средства до момента выезда из нее (фиг.1,а), можно определить длину транспортного средства

N p 1 25

L=V t= — — —. (7)

2иК

Устройство работает следующим образом.

В заданном сечении автомагистрали 30 на определенном уровне над дорожным полотном в горизонтальном направлении создается сканирующий световой поток. Сканирование оптического луча осуществляется с помощью блока 1 раз- 35 вертки, выполненного, например, в виде вращающегося зеркального приз .. менного барабана, на который падает луч лазера, На противоположной стороне дорожного полотна устанавливается 40 протяженный фотоприемник 3.

С выхода фотоприемника 3 импульсы длительностью О (фиг.3,а,б,в) поступают в блок 5 формирователей на входы формирователей 6.и 7 коротких импуль- 45 сов и одновременно в блок 4 памяти, с выхода которого импульсы также поступают в блок 5 формирователей на входы формирователей 8 и 9 коротких импульсов. По передним и задним фрон- 59 там импульсов, поступающих с фотоприемника 3 и блока 4 памяти, в блоке 5 формирователей импульсов формируются короткие импульсы (фиг . З,д е,ж,s) .

Пока транспортное средство не въехало 55 в контролируемую зону, передний фронт импульса с фотоприемника 3 поступает раньше, чем передний фронт с блока 4 памяти в блок 5 формирователей им7

6 пульсов, поэтому импульс с выхода формирователя 6 импульсов поступает раньше на S-вход триггера 12, чем импульс с выхода формирователя 8 импульсов через элемент ИЛИ 11 íà Rвход триггера 12 (фиг. З,a,á,ä,е).

Триггер 12 перебрасывается сначала в противоположное (единичное) состояние, а через время задержки (э ц) возвращается в исходное (нулевое) состояние (фиг. З,и). Импульс с выхода формирователя 6 импульсов поступает через открьгтый высоким потенциалом одцовибратора 21 элемент И 18 на

R-вход триггера 20 и подтверждает его исходное (нулевое) состояние, а импульс с выхода формирователя 8-! импульсов поступает на S-вход триг- гера 13 и перебрасывает его в противоположное (единичное) состояние.

Сформированный по заднему фронту импульса с фотоприемника 3 короткий импульс с формирователя 7 импульсов поступает на R-вход триггера 13 и возвращает его в исходное состояние.

Одновременно этот импульс поступает на вход элемента И 14, однако он не проходит на его выход, так как элемент И закрыт нулевым сигналом с триггера 12.

Сформированный по заднему фронту импульса с блока 4 памяти короткий импульс с формирователя 9 импульсов поступает через элемент ИЛИ 11 на

R-вход триггера 12 и подтверждает его исходное состояние. Кроме того, этот импульс поступает на входы эле . ментов И 15 и 19, но не проходит на их выход, так как они закрыты нулевыми сигналами с триггеров 13 и 20 соответственно.

При въезде транспортного средства в контролируемую зону передний фронт импульса с выхода блока 4 памяти поступает раньше, чем импульс с выхода фотоприемника 3, в блок 5 формирователей импульсов, поэтому первым поступает короткий импульс с выхода формирователя 8 импульсов через элемент

ИЛИ 11 íà R-вход триггера 12 и подтверждает его состояние. А при поступлении короткого импульса с выхода формирователя 6 импульсов íà S-вход триггера 12 последний перебрасывается в противоположное состояние (фиг. 2,и) и сигналом логической единицы разрешает прохождение импульса с формиро-, 164958 7 вателя 7 импульсов через открытый элемент Й 14 в счетчик 16 импульсов.

Импульс с выхода элемента И 14 поступает на S-вход триггера 20 и пере5 брасывает его в противоположное сос1 тояние и запускает одновибратор 21 с периодом релаксации Т > Т, который нулевым потенциалом закрывает элемент

И 18. Сигнал логической единицы с вы- 1ð хода триггера 20 открывает элемент

И 19.

Короткий импульс, сформированный по заднему Аронту импульса с блока 4 памяти, с выхода формирователя 9 импульсов поступает через элемент ИЛИ

11 на R-вход триггера 12 и возвращает его в исходное состояние. Триггер

12 нулевым потенциалом закрывает элемент И 14 . Одновременно импульс с вы-,20 хода Аормирователя 9 импульсов поступает на входы элементов И 15 и 19, но так как элемент И 15 закрыт нулевым потенциалом триггера 13, то он не про-.; ходит на его выход. Элемент И 19 открыт единичным потенциалом триггера

20, поэтому этот импульс записывается в счетчик 22 импульсов.

В момент следующего сканирования контролируемой зоны оптическим лучом 30 вновь первым поступает импульс с выхода формирователя 8 импульсов и ïðîцесс, описанный выше„ повторяется.

Он повторяется до тех пор, пока транспортное средство полностью не перекроет контролируемую зону и импульсов с выхода фотоприемника 3 не будет.

Тогда короткий импульс с выхода формирователя 8 импульсов поступает на S-вход триггера 13 и перебрасывает 40 его в противоположное состояние. Триггер 13 сигналом логической единицы открывает элемент И 15. Одновременно этот импульс с выхода формирователя 8 импульсов поступает через элемент ИЛИ 45

11 на R-вход триггера 12 и подтверждает его исходное состояние.

Короткий импульс с выхода формирователя 9 импульсов поступает через открытый элемент И 19 в счетчик 22 50 импульсов и одновременно через эле- . мент ИЛИ 11 на К-вход триггера 12 и подтверждает его исходное состояние.

Кроме того, короткий импульс с выхода Аормирователя 9 импульсов поступа- 55 ет через открытый элемент И 15 на вход

"Разрешение записи" микропроцессора 23 и осуществляет запись содержимого (Ж„) счетчика 16 импульсов (Аиг, 3 м) в микропроцессор 23, где по формуле (7) осуществляется вычисление скорости транспортного ср едства.

По,окончании процесса считывания с выхода микропроцессора 23 на установочный вход счетчика 16 импульсов поступает сигнал "Сброс" и устанавливает счетчик в нулевое состояние.

По истечении времени Т г одновибратор 21 возвращается в исходное состояние и сигналом логической единицы открывает элемент И. 18 .

При выезде транспортного средства из контролируемои зоны на выходе Аотоприемника 3 появляется импульс, который поступает в блок 5 Аормирователей импульсов, начиная новый пакет укороченных (удлиняющихся по мере выезда транспортного средства из контролируемой зоны) импульсов.

Передний Аронт импульса с Аотоприемника 3 импульсов поступает в блок 5 формирователей раньше, чем -передний фронт импульса с блока 4 памяти, поэтому короткий импульс с Аормирователя 6 импульсов поступает через открытый, элемент И 18 íà К-вход триггера 20 и возвращает его в исходное состояние. Триггер 20 сигналом логического нуля закрывает элемент И 19.

Одновременно импульс с выхода элемента И 18 поступает на вход "Разрешение записи" микропроцессора 23 и осуще-.. ствляет запись содержимого (Np) счетчика 22 периодов импульсов (Аиг.3,н) в микропроцессор 23.

По окончании процесса считывания содержимого со, счетчика 22 периодов импульсов с выхода микропроцессора 23 на установочный вход счетчика 22 по-. ступает сигнал "Сброс" и устанавли-. вает счетчик в нулевое состояние.

В микропроцессоре 23 осуществляется вычисление длины транспортного средства по формуле

:N» 1 г.=V Т И =---"--- (8)

"и+2 6R где L — длина транспортного средства;

М вЂ” число периодов сканирования

Г оптическим лучом контролируемой зоны от момента въезда в нее транспортного средства до момента его выезда из нее., При поступлении короткого импульса с выхода Аормирователя 8 импульсов, соответствующего переднему фронту им-, пульса с выхода злока 4 памяти, на

Тс= / с

Aп

JVn

Фиг. 1

9 16495

8-вход триггера 13 последний перебрасывается в противоположное состоя ние. Этот же импульс через элемент

ИЛИ 11 возвращает триггер 12 в исход ное состояние, и процесс работы устройства аналогичен процессу, когда транспортное средство не въехало в контролируемую зону, Фо ь ула изобретения

Сцособ измерения скорости движения и длины транспортных средств, основанный на формировании направленного светового потока, периодическом его перемещении с постоянной угловой скоростью вдоль траектории движения транспортного средства в пределах контролируемой зоны, формировании последовательностей импульсов на выходе фотоприемника, расположенного в контролируемой зоне при отсутствии и наличии транспортного средства в этой зоне, отличающийся тем, что, с целью повышения точности 25 и диапазона измеряемых скоростей, сравнивают во времени эти последовательности импульсов, по результатам сравнения формируют разностную последовательность импульсов, ллительность которых определяется разностью периодов последовательностей импульсов при отсутствии и наличии транспортного средства в контролируемой зоне, определяют число импульсов разностной последовательности имйульсов от момента въезда транспорт87 !О ного средства в контролируемую зону -. до ее полного перекрытия транспортным ,средством„ вычисляют скорость движения по формуле о I

V = — —— а 1

N + ——

2ii R где V — скорость транспортного сред"..

И ства; с — частота сканирования контро,лируемой зоны световым потоком;

N — число импульсов разностной и последовательности импуль,сов (укороченных имупльсов на выходе фотоприемника), R — расстояние между блоком развертки оптического луча фото,приемником (радиус сканирования), а дпя определения длины транспортного средства подсчитывают число периодов сканирования световым потоком контролируемой зоны от момента въезда до момента выезда из нее транспортного средства и вычисляют значение длины от формуле

No 1

L= — ——

Y и 2@ где L — длина транспортного средства;

N — число периодов сканирования световым потоком контролируемой зоны от момента въезда до момента выезда из нее транспортного средства.

1649587

1649587 а .д

В г е

3 и

K л

An

1649587

Составитель Е. Оленин

Техред Л.Олийнык, .Корректор А.Обручар

Редактор А.Лежнина,Заказ 1524 Тираж 323 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", .г. Ужгород, ул. Гагарина, 101