近年來，隨著汽車保有量的快速增長(zhǎng)，交通需求和交通現(xiàn)狀的矛盾日趨突出，交通擁堵、交通事故、環(huán)境污染已成為影響人們生活質(zhì)量與束縛國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展 的主要社會(huì)問題。在謀求解決現(xiàn)代交通給社會(huì)帶來的一系列難題中，控制車輛增長(zhǎng)與增加交通類基礎(chǔ)設(shè)施投入是解決現(xiàn)代交通問題的兩大抓手。但這兩大抓手又會(huì)制 約國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)(汽車制造產(chǎn)業(yè)鏈)的發(fā)展和消耗國(guó)家大量的財(cái)力。解決這樣的的難題，就需要尋求高科技手段來滿足日益增長(zhǎng)的交通需求。智能交通系統(tǒng) (Intelligent Transportation System, 簡(jiǎn)稱ITS)正是解決這一矛盾的途徑之一。ITS是在較完善的道路設(shè)施基礎(chǔ)上，將先進(jìn)的電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)集成運(yùn)用于地面交通 管理所建立的一種實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效、區(qū)域性、全方位發(fā)揮作用的交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。
ITS實(shí)現(xiàn)的技術(shù)核心是電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等，各種信息傳感和傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)，依賴于各類傳感器的開發(fā)與研制，其中各類車輛信息的檢測(cè)傳感器是 整個(gè)系統(tǒng)的前端，因其工作環(huán)境一般是在繁忙的道路上，要求施工量小，抗損性強(qiáng)，工作壽命長(zhǎng)，傳感多種信息，對(duì)信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性都有嚴(yán)格的要求。為此有 針對(duì)性開發(fā)的無線磁映像車輛檢測(cè)器，使用無線磁映像車輛檢測(cè)器具有可靠性高，受環(huán)境影響小，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)路面破壞小，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是優(yōu)勢(shì)顯著的道 路車輛檢測(cè)和停車場(chǎng)車位檢測(cè)方法。
無線磁映像車輛檢測(cè)器利用地磁傳感器技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路面或停車場(chǎng)車輛信息的檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)功能，檢測(cè)功能包括流量、車速、車長(zhǎng)檢測(cè)和車型判斷。并通過無線通訊的方式把所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到指揮中心，便于指揮中心及時(shí)下發(fā)的相應(yīng)控制命令。
無線磁映像車輛檢測(cè)器是通過利用地磁傳感器檢測(cè)車輛對(duì)地磁的影響來采集路面的車輛信息。地磁傳感器有很多種，其中巨磁電阻(GMR)傳感器將四個(gè)巨磁電 阻(GMR)構(gòu)成惠斯登電橋結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以減少外界環(huán)境傳感器輸出穩(wěn)定性的影響，增加傳感器靈敏度。經(jīng)過一定的工藝控制，GMR電阻的阻值與外加磁場(chǎng)強(qiáng) 度能夠接近一定的線性關(guān)系。GMR電阻的阻值與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，與磁極的種類無關(guān)，整個(gè)傳感器的電壓信號(hào)輸出在一定范圍內(nèi)與地磁強(qiáng)度接近線性關(guān)系。在具體應(yīng) 用中，給傳感器提供一定強(qiáng)度的偏置磁場(chǎng)，使傳感器工作在線性區(qū)域。
車輛本身含有的鐵磁物質(zhì)會(huì)對(duì)車輛存在區(qū)域的地磁信號(hào)產(chǎn)生影響，使車輛存在區(qū)域的地球磁力線發(fā)生彎曲。當(dāng)車輛經(jīng)過傳感器附近，傳感器能夠靈敏感知到信號(hào)的變化，經(jīng)信號(hào)分析就可以得到檢測(cè)目標(biāo)的相關(guān)信息。基于本原理研制出兩款無線磁映像車輛檢測(cè)器,如圖2和圖3，
圖2中所示車輛檢測(cè)器為存在型車輛檢測(cè)器，可檢測(cè)車輛經(jīng)過與否，主要用于統(tǒng)計(jì)車流量;圖3中所示車輛檢測(cè)器為速度型車輛檢測(cè)器，不僅統(tǒng)計(jì)車流量、還可檢測(cè)車速、進(jìn)行車輛分類。
傳統(tǒng)的道路交通流檢測(cè)與統(tǒng)計(jì)可采用各種探測(cè)技術(shù)檢測(cè)車輛存在來完成。傳統(tǒng)的傳感方式有感應(yīng)線圈探測(cè)，目前紅外光電技術(shù)、微波技術(shù)、視頻技術(shù)等被應(yīng)用在車 輛檢測(cè)領(lǐng)域。傳感線圈體積龐大、鋪設(shè)對(duì)路面破壞嚴(yán)重、使用壽命短、系統(tǒng)維護(hù)成本高等。其他各種探測(cè)技術(shù)也有各個(gè)方面的有優(yōu)缺點(diǎn)，各種探測(cè)技術(shù)性能比較如表 1所示。
表1 各種探測(cè)技術(shù)性能比較
| 技 術(shù) | 優(yōu) 點(diǎn) | 缺 點(diǎn) |
| 感應(yīng)線圈探測(cè) | *線圈電子放大器已標(biāo)準(zhǔn)化
*技術(shù)成熟、易于掌握 *計(jì)數(shù)非常精確 |
*可靠性差和壽命短
*施工時(shí)間長(zhǎng)，破壞路面大，需中斷交通 *難以移動(dòng)，無法適應(yīng)路面改造 *易被重型車輛、路面修理等損壞 |
| 磁映像探測(cè)器 | *穩(wěn)定性強(qiáng)
*功耗極低，使用壽命長(zhǎng) *安裝方便，對(duì)路面破壞很小 *全天候工作 |
*技術(shù)新，不為廣大客戶認(rèn)知 |
| 微波探測(cè) | *體積小，易于安裝
*在惡劣氣候下性能出色 *可以側(cè)向方式探測(cè)多車道 *直接探測(cè)速度 |
*不能探測(cè)靜止或低速行駛的車輛
*易被遮擋 *功耗大、成本高 |
| 可見光視頻探測(cè) | *可為事故管理提供可視圖像
*可提供大量交通管理信息 *單臺(tái)攝像機(jī)和處理器可探測(cè)多車道 |
*大型車輛能遮擋隨行的小型車輛
*陰影、積水反射或晝夜轉(zhuǎn)換可造成探測(cè)誤差 *功耗大、成本高 |
| 紅外線視頻探測(cè) | *晝夜可采用同一算法解決晝夜轉(zhuǎn)換問題
*可提供大量交通管理信息 |
*需要紅外線焦平面探測(cè)器，功耗大，成本高
*降低可靠性來實(shí)現(xiàn)高靈敏度 |
| 磁力計(jì)探測(cè) | *可探測(cè)小型車輛，包括自行車
*適合在不便安裝線圈場(chǎng)合采用 |
*很難分辨縱向過于靠近的車輛 |
應(yīng)用無線磁映像車輛檢測(cè)器與其他通信設(shè)備儀器構(gòu)成交通信號(hào)控制系統(tǒng)，對(duì)路口每個(gè)車道的車流量進(jìn)行自動(dòng)采集、處理和存儲(chǔ)，可改善城市交通控制和城市規(guī)劃提供決策依據(jù)，構(gòu)成先進(jìn)的交通信息服務(wù)系統(tǒng)(ATIS)、先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)(ATMS)的基礎(chǔ)。
交通信號(hào)控制系統(tǒng)主要功能包括：
1、交通信號(hào)控制功能
為提高系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性，系統(tǒng)設(shè)置了實(shí)時(shí)自適應(yīng)、固定配時(shí)控制功能。
2、交通數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與存儲(chǔ)功能
每一車道的車流信息通過無線車輛檢測(cè)器進(jìn)行自動(dòng)采集，通過車輛檢測(cè)器采集交通流量、速度、時(shí)間占有率等車輛信息。
3、特殊控制功能
系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際交通需求，由指揮中心發(fā)出命令進(jìn)行特殊控制，主要有：綠波控制，在特殊情況下，如警衛(wèi)、消防、救護(hù)、搶險(xiǎn)等，信號(hào)燈按預(yù)定的路線進(jìn)行綠波 推進(jìn)，以保證車輛暢通無阻，系統(tǒng)可預(yù)先設(shè)置的綠波線路的數(shù)量只受計(jì)算機(jī)硬盤容量的限制;單點(diǎn)控制，各路口的信號(hào)燈由各路口交通信號(hào)控制機(jī)獨(dú)立控制;閃光控制，信號(hào)燈黃燈按一定的頻率閃爍，向車輛和行人發(fā)出警告或提示;指定相位控制，根據(jù)路口交通需求，由指揮中心發(fā)出命令控制信號(hào)相位的執(zhí)行時(shí)間，進(jìn)行交通疏導(dǎo)。
