马勇平

0 引言

道路上车辆不断增多，导致道路上经常发生交通拥堵现象，交通拥堵很大程度上制约着经济社会的发展，交通拥堵问题是世界各国亟待解决的问题。由于城市对智能交通系统[1]的需求，车流量检测技术在近些年发展迅速，出现了多种检测方法。以下对车流量检测技术及相关专利进行分析。

1 车流量检测的传统技术

车流量检测技术分为接触式和非接触式，传统的车流量检测技术主要有：空气管道检测、磁感应检测、波频检测、视频检测以及RFID 检测。

1.1 空气管道检测

空气管道检测通过在待检测路段固定安装一条空心管道，空心管道的一端封闭，另一端连接计数器，当车辆从空心管道上面经过时车轮碾压空心管道，由于管道内存在空气导致管道内的空气受挤压触动计数器对车辆进行计数实现对车流量的检测，其为一种接触式的检测方法。

1.2 磁感应检测

磁感应检测器分为线圈和磁阻传感器两种，它们均是通过检测磁场变化检测交通参数。

1.2.1 线圈传感器检测

环形金属线圈检测是将线圈埋设于路面下，车辆从线圈上面经过时引起线圈磁场的变化，根据磁场的变化可计算出车流量、车速、占有率等交通参数。

上海宝信软件股份有限公司于2006 年申请了发明名称为“车流量线圈检测系统及其方法”的专利申请（公开号CN1776767A），公开了安装环形线圈检测车辆信息，GPRS设备将车辆信息发送给流量检测服务器，流量检测服务器将车辆检测信息发送给用户从而使得用户能够了解道路车流量信息。

1.2.2 磁阻传感器检测

磁阻传感器属于电感式传感器，车辆经过磁阻传感器时引起线圈自感或互感系数的变化，导致线圈电感量变化，通过检测线圈电感量变化可实现交通参数的测量。AMR磁阻传感器是常用的磁阻传感器，其能够检测车辆的存在及识别车型。

北京科技大学于2008 年申请了发明名称为“一种车型自动识别和车流量自动检测系统及其方法”的专利申请（公开号CN101110161A），公开了采用磁阻传感器检测车辆静止或者运动时对地磁场的扰动，对扰动信号进行放大、滤波以及A/D 转换得到数字信号，将数字信号输入信号处理单元进行处理得到识别结果，进而可检测出车流量。

1.3 波频检测

波频检测是对车辆发射电磁波并接收车辆反射的回波信号的检测方法，根据发射电磁波的不同分为雷达检测、超声波检测和红外线检测等。

1.3.1 雷达检测

雷达检测是采用雷达天线发射出电磁波，电磁波遇到车辆反射回来，不同车道上车辆与雷达之间的距离不相同，因此反射回来的回波信号也不相同，雷达通过对中频信号进行频谱分析可确定各车道上是否有车辆。采用雷达检测可获得车流量、车速、占有率等交通参数。

西安大昱光电科技有限公司于2013 年申请了发明名称为“一种道路交通路口车流量获取系统”的专利申请（公开号CN103164956A），公开了采用微波雷达发射调频连续波并接收由车辆反射的回波信号，中频处理单元将通过混频之后获得的能够反应道路车辆状况的中频信号进行预处理，DSP 处理器根据中频处理单元传输的信息和时钟芯片定时记录的数值计算出车流量、车速、占有率等交通参数。

1.3.2 超声波检测

超声波检测是通过超声波发射设备发射超声波，超声波遇到车辆反射，超声波接收器接收反射波，根据发射到接收的时间差以及回波信号的变化能够获得车辆与检测器之间的距离以及车辆行驶的距离，处理模块对接收的回波信号进行处理获得车流量、车速等交通参数。

武汉市路安电子科技有限公司于2009 年申请了发明名称为“超声波固定式交通流量调查设备”的专利申请（公开号CN101383095A），公开了超声波探头包括超声波发射器和超声波接收器，超声波发射器发射超声波，超声波接收器接收反射回来的回波信号，超声波检测器接收超声波探头采集的车辆信息，获得车辆类型、车速等交通参数，并将交通参数通过网络发送给后台数据中心。

1.3.3 红外线检测

红外线检测由红外线发射器和红外线接收器组成，红外线发射器发射红外线，当有车辆通过时，红外线遇到车辆被反射回来，红外线接收器接收反射回来的信号，数据处理模块对接收的信号进行处理得到检测参数。

沈阳新一代信息技术有限公司于2012 年申请了发明名称为“一种利用红外技术测量车流量和车速的装置及方法”的专利申请（公开号CN102842235A），公开了红外传感器将采集的信号上传至PLC 控制器，PLC 控制器根据采集到的信号计算车流量和车速信息。

1.4 视频检测

视频检测通过摄像头拍摄车辆，并通过图像处理识别车辆，进而获得车流量和车速，视频检测可检测车流量、车速、交通事件等交通信息参数。

昆明利普机器视觉工程有限公司于2003 年申请了发明名称为“基于视频车辆光学特征识别匹配的交通流量检测系统”的专利申请（公开号CN1464487A），公开了通过摄像头拍摄道路上行驶的车辆视频，对车辆视频进行图像处理识别出车辆的光学特征，进而能够计算出车流量、车速、密度、车速、逆行、超速等。

1.5 RFID 检测

RFID 检测采用射频识别技术，在车辆上安装RFID 标签，在待测路段安装阅读器识别车辆上安装的RFID 标签，通过网络进行实时数据共享，可得到实时的车流量。

福州大学于2012 年申请了发明名称为“基于无线射频识别的道路车流量检测方法与系统”的专利申请（公开号CN102592458A），公开了在每辆车上设置无源车载RFID 标签，待检测路段设置RFID 标签阅读器，当装有无源车载RFID 标签的车辆处于阅读器的读取范围内时，RFID 标签阅读器读取标签信息，统计得到车流量信息，并通过无线网络发送给远程服务器，用户向远程服务器发送查询请求可获得车流量信息，远程服务器还可将车流量信息发布到道路上的可变信息板。

2 车流量检测的新技术

通过安装各种检测器检测车流量在现今已广泛采用，但各种检测器各有优缺点，如:空气管道检测获取的信息比较单一且寿命短。磁感应检测准确度较高，气候和光照等外界条件不影响其检测精度，但由于其埋设于路面下，需要破坏路面，车辆在其上面频繁通过导致其使用寿命短。视频检测安装简便，无须破坏路面，维护费用低，但检测精度受天气条件影响大。超声波检测存在信号不稳定，误差较大，系统耐用性、可靠性差，检测精度难于达到要求等问题[2]。不管采用哪种检测器，都需要一定的成本。

目前有研究发明了不需要额外安装检测器，基于车辆位置信息进行车流量检测技术。中国移动通信集团公司于2015 年申请了发明名称为“一种交通灯控制方法及装置”的专利申请（公开号CN106683447A）,公开了在车流量检测中，通过车辆终端发送的位置信息计算得到车流量。鲁捷于2017 年申请了发明名称为“一种智能红绿灯”的专利申请（公开号CN109872543A），公开了在车流量检测中，预先将车辆与司机的手机绑定存储，当车道上出现手机的位置信息时，交通监控中心视它为一辆车，这样手机的位置就是车辆所在的位置，手机把本车的位置信息发送到交通监控中心，交通监控中心根据接收到的手机发出的位置信息确定车流量并进一步确定路口交通灯的配时。

3 结论

车流量检测是实现智能交通系统的研究方向之一，目前对车流量检测技术的研究不断深入，通过检测车流量可以对路口的交通灯进行智能配时避免交通拥堵提高通行效率，检测车流量还可以获得交通拥堵信息进行路径规划、以及便于交警疏导交通，改善道路交通拥堵状况。车流量检测对城市道路建设、高速公路建设、隧道桥梁建设、智能交通的发展起着重要的作用。各种车流量检测技术都有各自的优缺点，基于车辆位置信息的车流量检测由于不需要额外安装检测器已被纳入研究方向，对于车流量检测，如何实现成本低且检测精度高是今后的研究重点。