车辆自动识别系统设计

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1、一种汽车车型自动识别系统的设计刘志勇，张红艳（辽宁抚挖重工机械股份有限公司）摘要：汽车车型自动识别系统是集多种现代信息处理技术为一体的人工智能系统，它把超声波回波测距原理和现代计算机技术集于一体，实现了对车辆高度、长度、速度的自动检测，通过计算机编制程序，根据车辆几何特征对过往车辆进行分类，对汽车车型进行自动识别，本系统用于公路收费和智能停车场收费系统。关键词：超声波；车型自动识别系统；发射电路；接收电路汽车车型自动识别技术在理论上已经很成熟，但在具体实现过程中由于受到现场的各种干扰问题的限制。如红外检测受光线、被测物颜色等影响；图像采集受光线、

2、控制器存储容量影响；地感线圈检测安装在地下，维护比较困难等。超声波测距具有定向性好、能量集中、在传输过程中衰减较小,反射能力较强，在介质中传播的距离较远等优点，本系统采用了超声波检测方法。我国交通部门车辆的收费标准是依据车型的外型尺寸，其收费标准见表1.1。表1.1我国交通部门公路收费标准车型车辆参数(米)车高（h）、车长（L）主要车型收费金额（元）Ⅰ类车1.5＜h＜2.0，2.5＜L＜4.0吨位t＜2.5吨小型货车、19座以下小型客车、各种型号轿车、农用三轮车等5元Ⅱ类车2.0＜h＜3.04.0＜L＜8.0吨位2.5吨＜t＜5.0吨中型货车、2

3、0~39座中型客车10元Ⅲ类车3.0＜h＜3.58.0＜L＜12吨位5＜吨t＜10吨大型货车、40座以上大型客车15元Ⅳ类车h＞3.5或L＞12吨位t＞15吨特大货车、特种车（推土机、挖掘机、吊车等）20元根据表1.1数据分析，只要测得过往车辆的高度、长度、速度，就能分析出过往车辆的分类信息。1、系统组成本系统结合超声波检测技术和单片机控制技术，利用超声波回波检测原理，对公路过往车辆的高度、长度、速度进行测量，计算机编制算法，自动根据车辆几何特征对过往车辆分类，然后输出过往车辆的车型信息，具有较高的智能化。本系统由主机电路、超声波发射/接收电路。

4、1.1主机电路主机电路由AT89C52芯片、6242存储芯片，看门狗电路、键盘输入电路，显示电路、控制执行电路，电源电路组成。主机电路原理图如图1.1所示。图1.1主机电路原理图1.2超声波发射和接收电路本系统中的超声波传感器采用T40-16的压电陶瓷传感器，它的工作电压是40kHz的脉冲信号，由NE555接成多谐振荡，通过调节R1和C产生40KHz脉冲信号。接收探头采用与发射头配对的R40-16，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经运算放大器LF357两极放大后加至LF311。由于在距离较远的情况下，声的回波很弱，因而转换为电信号的幅值也较小，

5、为此要求将信号放大1500倍左右。采有二级放大：放大倍数均为40倍，采用高速精密放大器LF357，放大倍数为40倍时，能充分满足要求；放大后的信号经光电隔离送入比较器LF311，比较器的作用是将交流信号整形输出一个方波信号，向CPU发中断申请。其电路图如1.2图所示。图1.2超声波发射/接收电路图1、系统工作原理：1#、2#发射探头连续的向地面方向发射超声波脉冲，当没有车辆经过时，1#超声波接收探头接收不到回波信号，只有有车辆经过时，才能接收到车顶反射回来的回波信号，此时启动定时器T2开始计时，1#探头连续的发射超声波脉冲，当1#接收探头到10次

6、回波脉冲时，T2停止计时，捕获此时T2定时器值，存入内存单元，这里计做t1；同时启动定时器T0，再次启动定时器T2，2#接收探头接收到回波信号时刻，定时器T0停止计时，读此时定时器T0值，计做t0。当1#接收探头接收不到回波信号时刻，二次捕获定时器T2值，存入内存单元计做t2。这里采用软硬件相结合的方式，当定时器T0、T2有溢出时，有中断程序记录溢出次数。各时刻记录时间值如下：lt1=10次回波时间l二次T2定时值=定时器T2量程*溢出次数+t2lT0定时值=定时器T0量程*溢出次数+t0l从车顶的回波时间为：⊿T1=t1/10l车经过1#探头的

7、时间间隔为：⊿T2=定时器T2量程*溢出次数+t2+t1/10l车从1#探头到2#探头的时间间隔为：⊿T3=定时器T0量程*溢出次数+t0+t1/10单片机这些信号经过处理运算，得到车辆的速度、高度和长度等一系列参数。同时单片机调用程序存储器中的程序，用计算得到的数据与程序存储器中的参数进行程序上的判别，以确定目标车辆的类型，将分型后的信号分门别类的进行累加，进行统计分析后列表，存放在寄存器中，以便传输给上位机。系统对各种数据的累加功能通过设置键盘，由软件实现。3、本系统数学模型的建立：超声波传感器的安装：如图3.1所示，将超声波发射探头安装于道

8、路上方高为H处，一般由空中架线或安装专用龙门架解决，探头为成组安装于道路上方，每个车道上相距L的两个探头同时工作。图3.1传感器安装图和