本发明公开一种交通流检测综合实验平台及其实验方法，实验平台包括顺次连接的传感装置、信号采集与传输模块和信号处理与检测装置；实验方法包括：控制模型小车经过可拖拉式模拟车道，传感装置感应交通信息，信号采集与传输模块负责采集传感器感应数据并传输，信号处理与检测装置负责传感器感应数据的处理，实现交通信息检测。信号采集与传输模块还接收信号处理与检测装置发送过来的控制信号，实现对各信号采集板的数据上传的选择控制。本发明集成了多种传感器，便于比较各种传感器优缺点；可进行多传感器融合的实验探索；能直观观测各类传感器下交通信息的检测过程；采用模块化设计，支持各模块的拆解、插拔，可培养操作者的实践及维护能力。
1.一种交通流检测综合实验平台，其特征在于包括安装在实验台上的顺次连接的传感装置、信号采集与传输模块和信号处理与检测装置，传感装置用于模拟交通环境及感应交通信息，信号采集与传输模块负责采集传感器感应数据并传输给信号处理与检测装置，信号处理与检测装置负责传感器感应数据的处理，实现交通信息检测。
2.根据权利要求1所述的一种交通流检测综合实验平台，其特征在于所述的传感装置包括可拖拉式模拟车道、模型小车、地磁传感器、地感线圈传感器、气压管传感器、压电传感器、红外对射传感器、雷达测速传感器、超声波传感器、视频摄像枪和传感器接线区，其中地磁传感器、地感线圈传感器、气压管传感器、压电传感器以及红外对射传感器都安装在可拖拉式模拟车道上；而雷达测速传感器、超声波传感器以及视频摄像枪安装在可拖拉式模拟车道上方，传感器接线区用于连接各个传感器的航空头底座，航空头底座与各个传感器线缆末端的航空头相连接；所述视频摄像枪采集模拟信号，通过视频采集卡将视频摄像枪传送过来的模拟信号转化为数字信号，最后数字信号经PCI总线传送到信号处理与检测装置。
3.根据权利要求1所述的一种交通流检测综合实验平台，其特征在于所述的信号采集与传输模块包括七块信号采集板及一块信号传输主控板，其中七块信号采集板分别是地磁传感器信号采集板、地感线圈传感器信号采集板、气压管传感器信号采集板、压电传感器信号采集板、红外对射传感器信号采集板、雷达测速传感器信号采集板、超声波传感器信号采集板，每个信号采集板均包括顺次连接的放大电路、 A/D采样电路、单片机和CAN收发器，通过各工作传感器的信号采集板采集到的模拟信号，经运放电路放大， A/D采样电路将该模拟信号变成数字信号，单片机对采集到的数字信号进行数据进行校验、出错处理，最后由CAN收发器传输到信号传输主控板。
4.根据权利要求1所述的一种交通流检测综合实验平台，其特征在于信号传输主控板包括CAN收发器、单片机和USB接口， CAN收发器接收信号采集与传输模块传输的数据，单片机对这些数据进行校验、出错处理以及数据打包，通过USB2.0高速传输到信号处理与检测装置；信号采集与传输模块又通过USB接收信号处理与检测装置发送过来的控制信号，进而经由CAN总线实现对各传感器数据上传的选择控制，从而实现了多个传感器的数据融合与传输。
5.根据权利要求1所述的一种交通流检测综合实验平台，其特征在于所述信号处理与检测装置为PC机。
6.权利要求1～5任一项所述的交通流检测综合实验平台的实验方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，选择需要进行实验的传感器，将其连接到实验台的传感器接线区，打开总电源开关，此时传感器开始工作；
步骤2，控制模型小车经过可拖拉式模拟车道时，各传感器感应模型小车经过时的环境变化，并通过各信号采集板对信号进行采集及数据进行校验、出错处理，再通过CAN收发器传输给信号传输主控板，信号传输主控板对所有信号采集板所采集的数据进行数据校验，并通过USB接口传输到信号处理与检测装置；信号采集与传输模块还通过USB接口接收信号处理与检测装置发送过来的控制信号，进而经由CAN总线实现对各信号采集板的数据上传的选择控制；同时视频摄像枪采集模拟信号，通过视频采集卡将视频摄像枪传送过来的模拟信号转化为数字信号，最后数字信号经PCI总线传送到信号处理与检测装置；
步骤3，经过信号处理与检测装置处理，得到车辆数、车型、车辆出现、车速、占有率等检测信息数据以及实时波形和处理波形。
7.根据权利要求6所述的实验方法，其特在在于步骤3中，允许用户自定义算法，操作者通过接口设计自己的算法，进行数据处理，实现交通信息检测。
交通流检测综合实验平台及其实验方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种与智能交通相关的实验装置，尤其是一种适用于交通信息工程专业教学的交通流检测综合实验平台及其实验方法。
背景技术
[0002] 目前，在交通信息工程中，已出现诸多不同种类的交通流检测器，如线圈检测器、视频检测器等。纵观我国各高等专职院校，交通信息检测实验设备基本采用工程类产品。一方面这类设备只能得出最终检测结果，无法观测数据处理过程，学生无法对各检测方式的原始数据及检测原理建立直观的印象；一方面大多设备仅采用单一的检测方式，无法进行多种检测方式融合的实验，也很难比较各类检测方式的优缺点；另外，这类设备基于实际的检测场景，安装工程庞大、实验操作复杂。因此，现有的交通信息检测实验设备已难以满足交通信息工程专业的实验教学需求，亟需开发一套适用于实验教学的交通流检测设备。
发明内容
[0003] 为了解决上述现有技术所存在的问题，本发明提供交通流检测综合实验平台及其实验方法。
[0004] 本实验新型的上述技术问题主要是通过以下的技术方案得以解决的：本发明提供了一种交通流检测综合实验平台，包括安装在实验台上的顺次连接的传感装置、信号采集与传输模块和信号处理与检测装置，传感装置用于模拟交通环境及感应交通信息，信号采集与传输模块负责采集传感器感应数据并传输。信号处理与检测装置负责传感器感应数据的处理，实现交通信息检测。
[0005] 上述的交通流检测综合实验平台中，所述的传感装置包括可拖拉式模拟车道、模型小车、地磁传感器、地感线圈传感器、气压管传感器、压电传感器、红外对射传感器、雷达测速传感器、超声波传感器、视频摄像枪和传感器接线区。其中地磁传感器、地感线圈传感器、气压管传感器、压电传感器以及红外对射传感器都安装在可拖拉式模拟车道上；而雷达测速传感器、超声波传感器以及视频摄像枪安装在可拖拉式模拟车道上方。传感器接线区用于连接各个传感器的航空头底座，可与各个传感器线缆末端的航空头相连接；所述视频摄像枪采集模拟信号，通过视频采集卡将视频摄像枪传送过来的模拟信号转化为数字信号，最后数字信号经PCI总线传送到信号处理与检测装置。
[0006] 上述的交通流检测综合实验平台中，所述的信号采集与传输模块包括七块信号采集板及一块信号传输主控板。其中七块信号采集板分别是地磁传感器信号采集板、地感线圈传感器信号采集板、气压管传感器信号采集板、压电传感器信号采集板、红外对射传感器信号采集板、雷达测速传感器信号采集板、超声波传感器信号采集板。每个信号采集板均包括顺次连接的放大电路、 A/D采样电路、单片机和CAN收发器。通过各工作传感器的信号采集板采集到的模拟信号，经运放电路放大， A/D采样电路将该模拟信号变成数字信号，单片机对采集到的数字信号进行数据进行校验、出错处理，最后由CAN收发器传输到信号传输主控板。其中CAN是ISO国际标准化的串行通信协议。
[0007] 上述的交通流检测综合实验平台中，其中信号传输主控板包括CAN收发器、单片机和USB接口。所述信号传输主控板的工作原理如下：CAN收发器接收数据，单片机对这些数据进行校验、出错处理以及数据打包，通过USB2.0高速传输到信号处理与检测装置；信号采集与传输模块又通过USB接收信号处理与检测装置发送过来的控制信号，进而经由CAN总线实现对各传感器数据上传的选择控制，从而实现了多个传感器的数据融合与传输。
[0008] 上述的交通流检测综合实验平台中，所述的信号处理与检测装置，负责传感器感应数据的处理，实现交通信息检测。同时，我们的信号处理与检测装置允许用户自定义算法，操作者可通过该算法，进行数据处理，实现交通信息检测。
[0009] 上述的交通流检测综合实验平台中，所述的实验台还包含供电系统及外围设备，其中供电系统包括总电源控制开关、电源过流保护器、电源防雷器以及总电源指示灯。
[0010] 上述的交通流检测综合实验平台的实验方法，其步骤如下：步骤1，选择需要进行实验的传感器，将其连接到实验台的传感器接线区，打开总电源开关，此时传感器开始工作。
[0011] 步骤2，控制模型小车经过可拖拉式模拟车道时，各传感器感应模型小车经过时的环境变化，并通过各信号采集板（即七块信号采集板）对信号进行采集及数据进行校验、出错处理，再通过CAN收发器传输给信号传输主控板，信号传输主控板对所有信号采集板所采集的数据进行数据校验，并通过USB接口传输到信号处理与检测装置（PC机），最高速度可到达480Mbps；信号采集与传输模块还通过USB接口接收信号处理与检测装置发送过来的控制信号，进而经由CAN总线实现对各信号采集板的数据上传的选择控制；同时视频摄像枪采集模拟信号，通过视频采集卡将视频摄像枪传送过来的模拟信号转化为数字信号，最后数字信号经PCI总线传送到信号处理与检测装置。
[0012] 步骤3，经过信号处理与检测装置处理，可以得到车辆数、车型、车辆出现、车速、占有率等检测信息数据以及实时波形和处理波形。
[0013] 上述方法的步骤3中，允许用户自定义算法，操作者可通过接口设计自己的算法，进行数据处理，实现交通信息检测。
[0014] 由于采用了以上的方案，使本发明具备的有益效果在于：1、本发明结构设计独特，它将地磁传感器、压电传感器、气压传感器、地感线圈传感器、视频传感器、红外对射传感器、超声波传感器以及雷达传感器等八种常用传感器集成在一起上，便于使用者全面对比各类传感器的优缺点。
[0015] 2、本发明通过平台软件能直观观测各类传感器下交通信息的检测过程，使操作者能深入了解各类检测器的检测方式与原理。
[0016] 3、本发明的检测方式配置灵活，可进行多传感器融合的实验探索。操作者可选择一种传感器进行单传感器的交通信息检测实验，也可配置多种传感器同时工作以进行多传感器融合的交通信息检测实验。
[0017] 4、本发明允许用户自定义算法，操作者可通过接口设计自己的算法，进行数据处理，实现交通信息检测。
[0018] 5、本发明采用模块化设计，支持各模块的拆解、插拔，有利于培养操作者的实践及维护能力。
[0019] 本发明的目的，特征及优点将结合实施例，参照附图作进一步的说明。
附图说明
[0020] 图1是交通流检测综合实验平台结构示意图；图2是信号采集与传输模块的结构示意图。
[0021] 其中：1为可拖拉式的模拟车道；2为地磁传感器；3为地感线圈传感器；4为气压传感器；5为压电传感器；6为一组对射式的红外传感器；7为雷达传感器；8为超声波传感器；9为视频传感器；10为传感器接线区；11为信号采集与传输模块；12为信号处理与检测装置；13为供电系统。
具体实施方式
[0022] 参照上图，提供下述实施例；通过实施例将有助于理解本发明，但不限制本发明的内容。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形均应认为是本发明的保护范围。
[0023] 本实施例交通信息检测综合实验平台，包括安装在实验台上的顺次连接的传感装置、信号采集与传输模块和信号处理与检测装置，传感装置用于模拟交通环境及感应交通信息，信号采集与传输模块11负责采集传感器感应数据并传输，信号处理与检测装置12负责传感器感应数据的处理，实现交通信息检测。
[0024] 所述的传感装置包括可拖拉式模拟车道、模型小车、地磁传感器2、地感线圈传感器3、气压管传感器4、压电传感器5、红外对射传感器6、雷达测速传感器7、超声波传感器8、视频摄像枪9和传感器接线区10。其中地磁传感器2、地感线圈传感器3、气压管传感器
4、压电传感器5以及红外对射传感器6都安装在可拖拉式模拟车道上；而雷达测速传感器
7、超声波传感器8以及视频摄像枪9安装在可拖拉式模拟车道上方。各种传感器都具有可插可拔可移动的特点，从而可以方便操作者自由选择传感器。传感器接线区10用于连接各个传感器的航空头底座，可与各个传感器线缆末端的航空头相连接；所述视频摄像枪9采集模拟信号，通过视频采集卡将视频摄像枪传送过来的模拟信号转化为数字信号，最后数字信号经PCI总线传送到信号处理与检测装置12。
[0025] 所述的信号采集与传输模块11如图2所示，包括七块信号采集板，及一块信号传输主控板。其中七块信号采集板分别是地磁传感器信号采集板101、地感线圈传感器信号采集板102、气压管传感器信号采集板103、压电传感器信号采集板104、红外对射传感器信号采集板105、雷达测速传感器信号采集板106、超声波传感器信号采集板107。其中，该信号采集与传输模块11工作原理如下：通过各工作传感器的信号采集板（七块）采集到的模拟信号，经运放电路放大， A/D采样电路将该模拟信号变成数字信号，单片机对采集到的数字信号进行校验、出错处理（每帧数据包括帧头、帧格式、数据域、帧结束符及校验码，采用异或校验方式，当效验码或帧头或帧结束符出错时，则判断此帧为错误帧，舍去该帧数据），最后由CAN收发器传输到信号传输主控板（各信号采集板采集到的数据，均传输到信号传输主控板中）。另外，图2中信号传输主控板主要包括CAN收发器、单片机和USB接口。其中CAN是ISO国际标准化的串行通信协议。该信号传输主控板的工作原理如下：CAN收发器接收数据，单片机对这些数据进行校验、出错处理以及数据打包，通过USB2.0高速传输到信号处理与检测装置12；信号采集与传输模块11又通过USB接收信号处理与检测装置12发送过来的控制信号，进而经由CAN总线实现对各传感器数据上传的选择控制，从而实现了多个传感器的数据融合与传输。另外，七块信号采集板还具有可插可拔的特点，支持操作者拆解、插拔，有利于培养操作者的实践及维护能力。
[0026] 所述的信号处理与检测装置12，负责传感器感应数据的处理，实现交通信息检测。
[0027] 所述的实验台包含供电系统13及外围设备。其中供电系统13包括总电源控制开关、电源过流保护器、电源防雷器以及总电源指示灯。
[0028] 本发明提供了一种交通流检测综合实验平台的实验方法，其步骤如下：步骤1，选择需要进行实验的传感器，将其连接到实验台的传感器接线区10，打开总电源开关，此时传感器开始工作；
步骤2，控制模型小车经过可拖拉式模拟车道1时，各传感器感应模型小车经过时的环境变化，并通过各信号采集板（即七块信号采集板）对信号进行采集及数据进行校验、出错处理(每帧数据包括帧头、帧格式、数据域、帧结束符及校验码，采用异或校验方式，当效验码或帧头或帧结束符出错时，则判断此帧为错误帧，舍去该帧数据)，再通过CAN收发器传输给信号传输主控板，信号传输主控板对所有信号采集板所采集的数据进行数据校验，并通过USB接口传输到信号处理与检测装置12（PC机），最高速度可到达480Mbps；信号采集与传输模块11还通过USB接口接收信号处理与检测装置12发送过来的控制信号，进而经由CAN总线实现对各信号采集板的数据上传的选择控制；同时视频摄像枪9采集模拟信号，通过视频采集卡将视频摄像枪传送过来的模拟信号转化为数字信号，最后数字信号经PCI总线传送到信号处理与检测装置12。
[0029] 步骤3，经过信号处理与检测装置12处理，可以得到车辆数、车型、车辆出现、车速、占有率等检测信息数据以及实时波形和处理波形。
[0030] 上述方法的步骤3中，允许用户自定义算法，操作者可通过接口设计自己的算法，进行数据处理，实现交通信息检测。
[0031] 进行实验时，学生可在老师的指导下，根据实验需要，自行制作各传感器的接线插头以更好的让学生了解每个传感器的信号线连接和传输方式。也可自由组合传感器和相应的控制模块进行实验，能直观的显示各传感器检测到的各种数据如原始数据、波形的变化情况以及车速、车型等交通流信息，而且系统软件操作简单，另外学生可以自定义算法，更适用于教学。
