Устройство для измерения скорости транспортного средства

Устройство для измерения скорости транспортного средства

Реферат

 

Устройство предназначено для дистанционного измерения скорости движения транспортных средств. Два канала, содержащие объектив, фотопреобразователь, ключ, аналоговый регистр памяти, блок вычитания и интегратор определяют факт наличия движущегося изображения на постоянном фоне. Компаратор, блок задержки, третий блок вычитания, блок совпадения, усилитель-ограничитель, инвертор, эталонный датчик импульсов, счетчик импульсов и индикатор скорости по разности времени появления движущегося изображения в двух каналах вычисляют скорость движения транспортного средства. Обеспечивается повышение точности измерения и автономность функционирования. 1 ил.

Предложение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для измерения скорости транспортных средств и может быть использовано в органах, предназначенных для организации и контроля движения транспортных потоков, например, в патрульно- постовой службе Государственной Автомобильной Инспекции.

Устройства для измерения скорости транспортного средства известны. Они обычно выполняются в виде портативного радиолокатора, излучение которого направляется навстречу движущемуся транспортному средству [1]. Скорость движения при этом определяется по доплеровскому сдвигу частоты. Недостаток известного устройства состоит в низкой точности измерения скорости, ухудшающейся с уменьшением расстояния между измерителем и транспортным средством; наличием "мертвой" зоны на расстояниях от нуля до десятка метров, в пределах которой принципиально невозможно измерение скорости; ухудшение точности измерения скорости при отклонении вектора скорости транспортного средства от прямой, соединяющей измерителя и транспортное средство. В частности, известное устройство не работает в случае перпендикулярного расположения указанных вектора и прямой, то есть в случае, когда транспортное средство проезжает мимо измерителя. Известно такое устройство для измерения скорости транспортного средства, в котором скорость измеряется путем подсчета количества импульсов от датчика совмещенного механически с дорожным покрытием [2] . Устройство включает эталонный датчик импульсов, который по мере движения транспортного средства выдает импульсы в счетчик импульсов и через блок управления во второй счетчик импульсов. При этом в блоке вычисления отсчитывается среднее значение скорости как частное от числа импульсов из счетчика 2 на число импульсов времени, подсчитанных вторым счетчиком с выхода эталонного датчика импульсов. Недостаток известного устройства состоит в том, что его функционирование не возможно вне транспортного средства; кроме того, точность работы такого устройства зависит от качества сцепления между дорожным полотном и датчиком импульсов и поэтому резко ухудшается с ухудшением качества дорожного полотна.

Цель настоящего предложения состоит в повышении точности измерения скорости движения транспортного средства и обеспечения автономности его функционирования. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены два объектива, в задней фокальной плоскости которых размещен соответствующий фотопреобразователь, структура фотопреобразователя ориентирована в сторону движения транспортного средства, а оптические оси объективов параллельны и разнесены на базовое расстояние. Выход каждого преобразователя через соответствующий ключ, аналоговый регистр памяти и блок вычитания присоединен к входу соответствующего интегратора. Сигнал на выходе каждого интегратора появляется только в случае наличия в поле зрения соответствующего фотопреобразователя транспортного средства. Факт наличия транспортного средства в поле зрения первого фотопреобразователя фиксируется в блоке задержки с помощью компаратора и блока порогового напряжения. Компаратор через блок совпадения открывает ключ, и импульсы эталонного датчика импульсов фиксируются в счетчике импульсов до тех пор, пока транспортное средство не переместится от первого фотопреобразователя до второго. Напряжение на выходе второго интегратора повысится и станет равным напряжению на выходе блока задержки, в этот момент напряжение на выходе блока вычитания и на выходе усилителя-ограничителя станет равным нулю. Нулевой сигнал с выхода усилителя-ограничителя закрывает блок совпадения и через инвертор закроет счет импульсов в счетчике, а также сбросит показания счетчика в индикатор скорости. Индикатор скорости по известному базовому расстоянию, тактовой частоте эталонного датчика импульсов и подсчитанному количеству импульсов определяет искомую скорость транспортного средства.

Устройство (фиг. 1) содержит два объектива 1, в задней фокальной плоскости каждого из которых размещен соответствующий линейный фотопреобразователь 2, выполненный, например, в виде линейного прибора с зарядовой связью. Структура каждого линейного с зарядовой связью ориентирована вдоль направления движения транспортного средства, обозначенного на фиг. 1 стрелкой. Оптические оси объективов 1 ориентированы параллельно в сторону транспортного средства и разнесены на расстояние В, меньшее минимальной длины транспортного средства. Выход каждого фотопреобразователя 2 через последовательно соединенные соответствующие ключи 3, аналоговый регистр памяти 4 и блок вычитания 5 присоединен к входу соответствующего интегратора 6. Одновременно выход каждого фотопреобразователя 2 подключен ко второму входу соответствующего блока вычитания 5. Управляющий вход каждого из фотопреобразователей 2, аналогового регистра памяти 4 и интегратора 6 соединен с выходом датчика импульсов управления 7. Управляющий вход каждого из ключей 3 подключен к выходу блока управления 8. Выход одного из интеграторов 6 соединен с первым входом компаратора 9 и через блок задержки 10 с первым входом блока вычитания 11, второй вход которого подключен к выходу другого интегратора 6, Выход блока вычитания 11 соединен через усилитель-ограничитель 12 с первым входом блока совпадения 13 и входом инвертора 14. Второй вход блока совпадения 13 подключен к выходу компаратора 9, вторым входом соединенному с выходом блока порогового напряжения 15. Выход инвертора 14 подключен одновременно к управляющему входу счетчика импульсов 16 и управляющему входу блока задержки 10. Информационный вход счетчика импульсов 16 подключен к выходу ключа 17, первый вход которого соединен с блоком совпадения 13, а второй вход присоединен к выходу эталонного датчика импульсов 18. Выход счетчика импульсов соединен с входом индикатора скорости 19.

Устройство работает следующим образом. Оптическое изображение, находящееся в поле зрения устройства объективами 1 проецируется на соответствующие линейные фотопреобразователи 2, где преобразуются в пропорциональные напряжения. Считывание получаемого в каждом фотопреобразователе 2 видеосигнала изображения осуществляется непрерывно с помощью датчика импульсов управления 7. Полученный видеосигнал изображения поступает на первый вход соответствующего ключа 3 и первый вход блока вычитания 5. Оператор, убедившись, что в поле зрения устройства нет объекта, скорость которого подлежит измерению, через блок управления 8 подает сигналы на ключи 3. Ключи 3 открываются и видеосигнал строки изображения с входа каждого преобразователя 2 записывается в соответствующий аналоговый регистр памяти 4, с помощью датчика импульсов управления 7 непрерывно считывается на второй вход соответствующего блока вычитания 5. Разностное напряжение с выхода каждого блока вычитания 5 интегрируется в соответствующем интеграторе 6. В случае отсутствия транспортного средства в поле зрения устройства напряжение на выходе каждого блока вычитания стремится к нулю, а напряжение на выходе каждого из интеграторов минимально. В том случае, когда в поле зрения устройства появляется транспортное средство, перемещающееся со скоростью V в направлении, указанном стрелкой, это средство попадает сначала в поле зрения первого объектива, а через время t=B/V в поле зрения второго объектива 1. В этом случае на выходе каждого блока вычитания 5 будет действовать напряжение пропорциональное разности изображений с транспортным средством и без него, а напряжение на выходе соответствующего интегратора 6 будет пропорционально отличию этих изображений. С помощью блока порогового напряжения 15 задается уровень отличия этих изображений, при превышении напряжения на первом входе компаратора 9 по сравнению с пороговым напряжением со второго входа на выходе компаратора 9 начинает действовать напряжение логической единицы, которое поступает на первый вход блока сравнения 13 и вход записи блока задержки 10. По этой команде напряжение с первого из интеграторов 6 записывается в блок задержки 10 и поэтому будет постоянно подаваться на первый вход блока вычитания 11. В этот момент напряжение на выходе блока вычитания 11, равное разности между напряжениями с выхода блока задержки 10 и выхода второго интегратора 6 будет больше нуля, с помощью усилителя-ограничителя 12 оно приводится к уровню логической единицы и через блок совпадения 13 включает ключ 17, и счетчик импульсов 16 начинает подсчет импульсов с выхода эталонного датчика импульсов 18. По мере движения транспортного средства через интервал времени t=B/V оно сформирует на втором фотопреобразователе изображение, аналогичное сформированному в первом фотопреобразователе 2 в момент срабатывания компаратора 9, поэтому напряжение на выходе второго интегратора 6 будет равно напряжению с выхода блока задержки 10. В результате напряжение на выходе блока вычитания уменьшится до нуля, усилитель-ограничитель вместо логической единицы сформирует логический ноль. Сигнал логического нуля через блок совпадения 13 закроет ключ 17 и через инвертор 14 сбросит показания счетчика импульсов 16 в индикатор скорости 19, одновременно очистив содержимое счетчика импульсов 16 и содержимое блока задержки 10. Индикатор скорости по подсчитанному количеству импульсов N, частоте эталонного датчика импульсов F, базовому расстоянию В рассчитывается скорость движения транспортного средства V по формуле: V=BF/N и представляет полученное значение в любой требуемой форме.

При составлении описания были использованы следующие источники патентной и научно-технической информации: 1) Измеритель скорости движения транспортного средства дистанционный "Барьер 2М" (СФ-100 СЦМ). Техническое описание АПФ 2.248.000. ТО 1 2) Дикарев В. И.,Медведев В. М., Шилим И. Т. Устройство для измерения скорости транспортного средства. Патент РФ N 2003109, Кл G 01 P 3/48 1993 г.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости транспортного средства, содержащее датчик импульсов управления, блок управления, эталонный датчиков импульсов, выходом соединенный через ключ с первым входом счетчика импульсов, второй вход которого подключен к управляющему входу блока задержки, а выход соединен с входом индикатора скорости, отличающееся тем, что в устройство введены два объектива, в задней фокальной плоскости каждого из которых размещен соответствующий линейный фотопреобразователь, структура которого ориентирована в направлении движения транспортного средства, выходом соединенный через соответствующие последовательно включенные дополнительные ключи, аналоговый регистр памяти и блок вычитания с входом соответствующего интегратора, причем выход первого интегратора соединен одновременно с первым входом блока задержки и через компаратор со вторым входом блока задержки, выходом соединенным через последовательно включенный третий блок вычитания и усилитель-ограничитель с первым входом блока совпадения и через инвертор с управляющим входом блока задержки и управляющим входом счетчика импульсов, а второй вход блока совпадения подключен к выходу компаратора, второй вход которого присоединен к выходу блока порогового напряжения, при этом выход второго интегратора подключен ко второму входу третьего блока вычитания, управляющие входы каждого фотопреобразователя, каждого аналогового регистра памяти и каждого интегратора присоединены к выходу датчика импульсов управления, а вход блока управления соединен с управляющим входом каждого из дополнительных ключей, входом соединенному со вторым входом соответствующего блока вычитания, а управляющий вход основного ключа соединен с выходом блока совпадения.

РИСУНКИ

Рисунок 1