Патент на изобретение №2170437

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

(57) Реферат:

Устройство предназначено для дистанционного измерения скорости движения транспортных средств, организации и контроля транспортных потоков. Введение источника света, RS-триггера, объектива, линейного прибора с зарядовой связью, точечного фотопреобразователя, усилителя, переключателя, блока вычитания, усилителя-формирователя, инвертора, дифференцирующей цепи, дополнительного счетчика, второго регистра, блока вычислений, а также опорного усилителя-формирователя, линии задержки и логического элемента ИЛИ обеспечивает повышение точности измерения скорости. 1 ил.

Предложение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для измерения скорости транспортных средств, и может быть использовано для работы в органах, предназначенных для организации и контроля движения транспортных потоков, например в работе патрульно-постовой службы Государственной Инспекции Безопасности Дорожного Движения.

Устройства для измерения скорости транспортного средства известны. Обычно в данных устройствах скорость измеряется путем подсчета количества импульсов от датчика, совмещенного механически с дорожным покрытием [1]. Такие устройства включают, как правило, 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 высчитывается среднее значение скорости как частное от деления числа импульсов со счетчика на число импульсов времени, подсчитанных вторым счетчиком с выхода эталонного датчика импульсов. Недостаток данных устройств состоит в том, что точность работы такого устройства зависит от качества сцепления между дорожным полотном и датчиком импульсов и поэтому резко ухудшается с ухудшением дорожного полотна. Известно такое устройство для измерения скорости движения транспортного средства, в котором скорость измеряется с помощью портативного радиолокатора, излучение которого направляется навстречу движущемуся транспортному средству [2]. Скорость определяется по доплеровскому сдвигу частоты. Недостаток известного устройства состоит в низкой точности измерения скорости, ухудшающейся с уменьшением расстояния между измерителем и транспортным средством, а также в наличии “мертвой зоны” на расстояниях от нуля до десятка метров, в пределах которой принципиально невозможно измерение скорости.

Цель настоящего предложения состоит в повышении точности измерения скорости движения транспортного средства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введен объектив, в задней фокальной плоскости которого располагаются линейный прибор с зарядовой связью и точечный фотопреобразователь, структура которых ориентирована параллельно полотну дороги и направлена в сторону уходящего транспортного потока под углом (0^o 90^o) к осевой линии полотна дороги. Выход линейного прибора с зарядовой связью через усилитель с помощью переключателя присоединяется к первому входу блока вычитания через блок задержки и к второму входу напрямую. Факт наличия транспортного средства в поле зрения объектива фиксируется благодаря точечному фотопреобразователю, на который направлен источник света, размещенный на противоположной стороне полосы движения. При изменении освещенности точечного фотопреобразователя опорный усилитель-формирователь формирует одиночный импульс, запускающий два цикла считывания видеосигнала с линейного прибора с зарядовой связью, синхронизирующий работу двух счетчиков и управляющий переключателем так, что на входы блока вычитания одновременно поступают два видеосигнала, считанные с некоторым интервалом времени . Один счетчик считает импульсы, поступающие с генератора тактовых импульсов, до поступления на его вход прекращения счета передней границы фронта импульса разностного сигнала, другой – до поступления на его вход прекращения счета сигнала, сформированного инвертором и дифференцирующей цепью от задней границы фронта импульса разностного сигнала. По окончании счета подсчитанные значения записываются в соответствующие регистры, откуда поступают на входы блока вычислений, рассчитывающего скорость движения автомобиля, значение которой выдается на индикатор.

Измеритель скорости движения транспортного средства содержит источник света 1, линейный прибор с зарядовой связью 2 и точечный фотопреобразователь 3, размещенные в задней фокальной плоскости объектива 4. Оптическая ось Y объектива 4 ориентирована в сторону уходящего транспортного потока и составляет с осевой линией полотна дороги угол ( 0 < < 90^o). Объектив 4 располагается на обочине полотна дороги. Источник света 1 располагается либо на противоположной обочине полотна дороги, либо на противоположной границе полосы движения таким образом, чтобы направление его диаграммы излучения было ориентировано на точечный фотопреобразователь 3. Линейный прибор с зарядовой связью 2 и точечный фотопреобразователь 3 предназначены для преобразования светового потока в электрический сигнал. Эталонный датчик импульсов 5 через датчик импульсов управления 6 соединен с управляющими входами линейного прибора с зарядовой связью 2. Датчик импульсов управления 6 предназначен для обеспечения одного цикла считывания информации с линейного прибора с зарядовой связью 2 и может быть выполнен в виде стандартного генератора сдвиговых импульсов. Выход точечного фотопреобразователя 3 через усилитель-формирователь 7 подключен к первому входу логического элемента ИЛИ 8, входу линии задержки 9 и входу установки в условно нулевое состояние RS-триггера 10. Второй вход RS-триггера 10 присоединен параллельно со вторым входом логического элемента ИЛИ 8 к выходу линии задержки 9. Выход логического элемента ИЛИ 8 подключен к управляющему входу генератора сдвиговых импульсов 6. Выход линейного прибора с зарядовой связью 2 через усилитель 11 подключен к информационному входу переключателя 12, управляющий вход которого соединен с выходом RS-триггера 10. Первый выход переключателя 12 соединен через линию задержки 13 с первым входом блока вычитания 14, второй вход которого подключен ко второму выходу переключателя 12 непосредственно, а выход подсоединен через усилитель-формирователь 15 к входу прекращения счета счетчика импульсов 16 и через инвертор 17 и дифференцирующую цепь 18 к входу прекращения счета счетчика импульсов 19. Счетный вход каждого счетчика 16 и 19 соединен с выходом эталонного датчика импульсов 5, а вход обнуления каждого счетчика 16 и 19 соединен с выходом опорного усилителя-формирователя 7. Выход счетчика 16 соединен с информационным входом регистра 20, а выход счетчика 19 соединен с информационным входом регистра 21. Вход разрешения записи каждого регистра 20 и 21 соединен с выходом дифференцирующей цепи 18. Выход каждого регистра 20 и 21 подключен к соответствующему входу блока вычислений 22, предназначенного для вычисления скорости движения транспортного средства. Выход блока вычислений 22 подключен к входу индикатора 23.

Измеритель скорости движения транспортного средства работает следующим образом.

Проходящий автомобиль прерывает световой поток от источника света 1, направленный на точечный фотопреобразователь 3. Изменение освещенности точечного фотопреобразователя 3 приводит к резкому уменьшению сигнала на его выходе. Опорный усилитель-формирователь 7 в момент резкого уменьшения сигнала формирует одиночный импульс, который, во-первых, через логический элемент ИЛИ 8 запускает один цикл генерирования датчиком импульсов управления 6 импульсов экспонирования и считывания видеосигнала с линейного прибора с зарядовой связью 2; во-вторых, переводит RS-триггер 10 в условно нулевое состояние, который подключает с помощью переключателя 12 выход усилителя 11 линейного прибора с зарядовой связью 2 к входу блока задержки 13; в-третьих, поступает на вход линии задержки 9; в-четвертых, поступает на входы разрешения счета счетчиков 16 и 19, которые начинают считать импульсы, приходящие на их счетные входы от эталонного датчика импульсов 5. Время задержки сигнала в линии задержки 9 выбрано постоянным и большим времени одного цикла экспонирования и считывания видеосигнала с линейного прибора с зарядовой связью 2. Время задержки сигнала в блоке задержки 13 также равно . Следовательно, через интервал времени на выходе линии задержки 9 будет действовать одиночный импульс, который, во-первых, через логический элемент ИЛИ 8 запускает второй цикл считывания информации с линейного прибора с зарядовой связью 2; во-вторых, переводит RS-триггер 10 в условно единичное состояние, переключая тем самым переключатель 12 с входа блока задержки 13 на второй вход блока вычитания 14. Так как время задержки сигналов в блоках 9 и 13 одинаково, на первом и втором входах блока вычитания 14 будут действовать видеосигналы от идентичных ячеек линейного прибора с зарядовой связью 2 для соответственно первого и второго циклов считывания. Если во время первого и второго считывания видеосигнала в поле зрения объектива 4 изменений не происходит, то есть движущееся транспортное средство отсутствует, то на выходе блока вычитания 14 сигнал отсутствует. Если в поле зрения объектива 4 попадает движущееся транспортное средство, то в видеосигнале на выходе блока задержки 13 и втором выходе переключателя 12 будет замешан видеосигнал, соответствующий изображению движущегося транспортного средства. При этом видеосигнал, соответствующий транспортному средству, будет смещен на втором входе блока вычитания 14 по сравнению с первым входом блока вычитания 14 на некоторое время t= kV , где R – коэффициент пропорциональности, определяемый фокусным расстоянием объектива 4, параметрами линейного прибора с зарядовой связью 2, фиксированным для данного устройства углом между оптической осью Y объектива 4 и осевой линией полотна дороги, а также тактовой частотой датчика импульсов управления 6;
V – скорость движения транспортного средства.

На выходе блока вычитания 14 будет действовать разность входных видеосигналов, представляющая собой двухполярный сигнал. Усилитель-формирователь 15 приводит двухполярный сигнал к сигналу бинарной логики, когда положительный импульс приводится к сигналу логической единицы, а отрицательный сигнал и сигнал, равный нулю – к сигналу логического нуля. Поэтому на выходе усилителя-формирователя 15 будет действовать импульс с длительностью t. Одиночный импульс с выхода усилителя-формирователя 15 поступает на вход прекращения счета счетчика импульсов 16, а через инвертор 17 и дифференцирующую цепь 18 одновременно поступает на вход прекращения счета счетчика 19 и входы разрешения записи регистров 20 и 21. По окончании счета счетчиком 19 в регистр 20 записывается число импульсов, поступивших от эталонного датчика импульсов 5 на счетчик 16 с момента прерывания автомобилем светового потока от источника света 1 до поступления на вход прекращения счета передней границы фронта импульса разностного сигнала, а в регистр 21 – число импульсов, поступивших на счетчик 19, с того же момента до поступления на вход прекращения счета сигнала, сформированного инвертором 17 и дифференцирующей цепью 18 от задней границы фронта импульса разностного сигнала. Блок вычислений 22 ставит в соответствие числу импульсов интервал времени и вычисляет скорость движения автомобиля, значение которой выдается на индикатор 23.

При составлении описания были использованы следующие источники патентной и научно-технической информации:
1. 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.

2. Измеритель скорости движения транспортного средства дистанционный “Барьер 2М” (СФ-100 СЦМ). Техническое описание АПФ 2.248.000.Т01.

Формула изобретения

Измеритель скорости движения транспортного средства, содержащий эталонный датчик импульсов, датчик импульсов управления, счетчик импульсов, блок задержки, индикатор скорости, отличающийся тем, что в устройство дополнительно введены источник света, RS-триггер, размещенный на обочине дороги объектив, оптическая ось которого ориентирована в сторону движения транспортного потока, в задней фокальной плоскости которого на одной линии размещены линейный прибор с зарядовой связью и точечный фотопреобразователь, ориентированные параллельно полотну автомобильной дороги, последовательно соединенные усилитель, переключатель, блок вычитания, усилитель-формирователь, инвертор, дифференцирующая цепь, дополнительный счетчик, второй регистр, блок вычислений, а также последовательно соединенные опорный усилитель-формирователь, линия задержки и логический элемент ИЛИ, причем выход эталонного датчика импульсов подключен одновременно к счетному входу каждого счетчика и к синхронизирующему входу датчика импульсов управления, управляющий вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ, а выход – с управляющим входом линейного прибора с зарядовой связью, выходом подключенного к входу усилителя, причем второй вход логического элемента ИЛИ соединен с выходом опорного усилителя-формирователя параллельно с входом обнуления каждого счетчика и первым
входом RS-триггера, второй вход которого подключен к выходу линии задержки, а выход соединен с управляющим входом переключателя, второй выход которого соединен с вторым входом блока вычитания через блок задержки, при этом выход усилителя-формирователя соединен с входом прекращения счета основного счетчика, выходом подключенного к входу первого регистра, выход которого соединен с вторым входом блока вычислений, а вход прекращения счета дополнительного счетчика подключен параллельно вторым входам первого и второго регистров к выходу дифференцирующей цепи, причем источник света размещен на другой стороне транспортного потока так, что его диаграмма излучения ориентирована на точечный фотопреобразователь.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 10.06.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 8-2004

Извещение опубликовано: 20.03.2004