基于微處理器的車流量數(shù)據(jù)的檢測(cè)與分析

利用AVR單片機(jī)的PD口來(lái)控制選通兩片74HC244芯片中的一個(gè)，即分別選通兩個(gè)接收排中的一排，將接收到的數(shù)據(jù)用AVR的PB口接收，通過(guò)仿真，可檢測(cè)算法在運(yùn)行中的正確性。另外，微處理器的PA口用于與外部進(jìn)行通信，將識(shí)別結(jié)果發(fā)送到上位機(jī)。

6 識(shí)別算法的設(shè)計(jì)過(guò)程

算法的設(shè)計(jì)直接決定識(shí)別的效果，甚至系統(tǒng)的成本。算法中要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是如何確定有車進(jìn)入測(cè)試區(qū)間、判斷車行進(jìn)方向、并排行駛多輛車的識(shí)別、車的型號(hào)以及車流量的確認(rèn)。

本系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編程，軟件調(diào)試通過(guò)硬件測(cè)試、單排識(shí)別測(cè)試、穩(wěn)定雙排識(shí)別測(cè)試和帶外部通信的測(cè)試四個(gè)階段逐步設(shè)計(jì)、修改、優(yōu)化算法和程序，最終達(dá)到比較理想的識(shí)別效果。

（1）在硬件測(cè)試中，用程序檢測(cè)接收電路中所選擇的電阻以及三極管的型號(hào)是否合理，這將直接影響采集靈敏性和采集效果。

（2）完成硬件測(cè)試后，通過(guò)單排檢測(cè)測(cè)試，首先要解決確定有車進(jìn)入測(cè)試區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，本步驟關(guān)鍵一點(diǎn)是測(cè)算兩個(gè)接收點(diǎn)的間距w，首先要保證最小的車型寬度足以擋住n個(gè)接收點(diǎn)，而并排行駛的汽車間最小距離也應(yīng)大于一個(gè)接收間距，這樣對(duì)判斷是一輛車經(jīng)過(guò)還是多輛車在算法設(shè)計(jì)上提供了可行性。可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)中接收點(diǎn)密度選定n的取值，本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭羞x擇n為3。因此，在判斷一排接收信號(hào)中，有連續(xù)3個(gè)以上接收點(diǎn)被擋，即說(shuō)明有車經(jīng)過(guò)。

將一排接收點(diǎn)編號(hào)，為r[0]到r[7]，這樣首次提取到r[i]到 r[j]連續(xù)被擋，將j與i的差值賦給變量l,如果l的值不小于3，即發(fā)現(xiàn)車輛，同時(shí)l*w即可以確定車輛寬度，對(duì)照車寬標(biāo)準(zhǔn)，可以判斷車型。另外，提取第j位以后的各位，如果7-j不小于4，則有并行過(guò)車可能，仿照第一次判斷標(biāo)準(zhǔn)，判斷出是否有并行車輛，以及型號(hào)。

（3）雙排識(shí)別的作用是穩(wěn)定的判斷出車行駛的方向，以及提取通過(guò)測(cè)試區(qū)車流量。這就需要根據(jù)車輛依次通過(guò)兩排測(cè)試排時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)的先后變化，以及對(duì)車通過(guò)測(cè)試區(qū)域的分解動(dòng)作建立模型，設(shè)計(jì)確定車流量的算法。在這個(gè)階段，又會(huì)出現(xiàn)新的干擾問(wèn)題，就是車輛在連續(xù)通過(guò)兩個(gè)測(cè)試排過(guò)程中，剛要經(jīng)過(guò)每個(gè)測(cè)試排時(shí)都會(huì)產(chǎn)生采集信號(hào)的劇烈變化，造成最終識(shí)別的嚴(yán)重錯(cuò)誤，因此，在這一環(huán)節(jié)，需要加入防抖抗干擾措施，對(duì)每一排信號(hào)在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次采樣，設(shè)置采樣標(biāo)志變量，將多次采樣的標(biāo)志變量進(jìn)行綜合匹配，匹配后結(jié)果在置信區(qū)間的，則認(rèn)為采集數(shù)據(jù)真實(shí)。但過(guò)多采樣，會(huì)降低系統(tǒng)運(yùn)行速度，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，在模型中，取兩次采樣，間隔1ms，已經(jīng)能達(dá)到滿意的效果。以第一排為例，設(shè)第一次采集中識(shí)別的車輛標(biāo)志變量為a1(為0表示無(wú)車，為1表示有車)，并行標(biāo)志變量b1(為0表示無(wú)車，為1表示有并行車)；同理，設(shè)第二次采集得到的相應(yīng)變量為a2和b2，則第一排真實(shí)的過(guò)車情況標(biāo)志變量a和b如圖4所示。

通過(guò)類似方式獲得第二排的置信狀態(tài)，綜合兩排車輛運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)設(shè)計(jì)的判斷車輛駛?cè)搿⑼ㄟ^(guò)、駛出和駛離動(dòng)作模型，用算法將完成這一套動(dòng)作作為判斷車行進(jìn)方向以及車輛真正通過(guò)測(cè)試區(qū)，完成一次記數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。綜合，以上各步驟程序以及采集到的數(shù)據(jù)，完成雙向并排車流量的識(shí)別。

（4）系統(tǒng)在處理與外部通信中，根據(jù)外部所連接設(shè)備，用算法讓系統(tǒng)在合適時(shí)機(jī)送出數(shù)據(jù)，避免過(guò)頻通信，占用識(shí)別處理時(shí)間，影響結(jié)果。

7 結(jié)論

本文中有兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)，首先是用矩陣式紅外識(shí)別解決了以往利用紅外線或激光判斷統(tǒng)計(jì)物體經(jīng)過(guò)某區(qū)域時(shí)，只能根據(jù)物體經(jīng)過(guò)時(shí)阻擋信號(hào)的次數(shù)計(jì)數(shù)，需要物體必須按順序逐個(gè)經(jīng)過(guò)測(cè)試區(qū)域，不能對(duì)并行通過(guò)的物體識(shí)別的缺陷，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)高效的在雙向上識(shí)別并排通行的多輛車。

其次根據(jù)車輛通過(guò)測(cè)試區(qū)的不同狀態(tài)，設(shè)計(jì)了多樣的算法，能夠高效識(shí)別車輛通行狀況。