УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1999 года по МПК G01P3/68 

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.

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.

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.