解析車輛檢測(cè)傳感技術(shù)

孫迪 李大千 廣州海關(guān)技術(shù)中心

秦旭 廣汽豐田汽車有限公司

智能交通系統(tǒng)是建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，綜合各種現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、進(jìn)行交通管理和服務(wù)的體系。車輛檢測(cè)傳感技術(shù)是智能交通系統(tǒng)的重要一環(huán)，通過車輛檢測(cè)傳感技術(shù)，可以為交通管理部門提供諸如車流量、車速、道路狀況和車輛的基本狀況等信息，并為管理部門的檢控、疏導(dǎo)、分析和決策等提供數(shù)據(jù)參考。車輛檢測(cè)傳感技術(shù)主要可分為以下幾種：

一、激光檢測(cè)

激光雷達(dá)可以分為多線束和單線束激光雷達(dá)，如果按照有無機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件劃分又可分為固態(tài)激光雷達(dá)和機(jī)械激光雷達(dá)兩類。激光雷達(dá)主要用于對(duì)車輛的距離、所處方位、速度、高度、大小、姿態(tài)、形狀等的檢測(cè)。檢測(cè)的理論依據(jù)是利用激光的穩(wěn)定性和速度的恒定，通過激光器產(chǎn)生并發(fā)射激光束脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)遇到障礙物后返回并被雷達(dá)接收端接受，同時(shí)進(jìn)行計(jì)算得到相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)。一些具備自動(dòng)駕駛工能的汽車，就是利用激光雷達(dá)的這一特性，發(fā)射激光束對(duì)汽車周邊的視場(chǎng)內(nèi)的物體進(jìn)行掃描，測(cè)量物體輪廓和其與車輛的距離，及其高度、角度等信息，結(jié)合全球定位技術(shù)測(cè)出障礙物的三維坐標(biāo)，進(jìn)行繪制位置圖。激光雷達(dá)技術(shù)可以探測(cè)200米內(nèi)的物體，精度可達(dá)厘米級(jí)，有效滿足了車輛的需求。

二、紅外檢測(cè)

紅外檢測(cè)系統(tǒng)是用發(fā)射和接收紅外線進(jìn)行車輛檢測(cè)的方法，用以探測(cè)車距等，一般可分為發(fā)射器和接收器。主要有反射能量法和時(shí)間測(cè)距法兩種方法。其中反射能量法是較為常用的一種方法，是利用發(fā)光二極管發(fā)射近紅外光束，遇到障礙物后返回。如果障礙物離得近，則反射的光能量強(qiáng)，如果離得遠(yuǎn)則反射的光能量弱；而完成接受并感應(yīng)光能量強(qiáng)弱的就是光敏元件。時(shí)間差測(cè)距法是利用發(fā)射出去的一定頻率的光波，在遇到障礙物后返回，對(duì)返回的光波進(jìn)行整流、放大、濾波等處理，輸出光波信號(hào)，再通過計(jì)算發(fā)射與接受的時(shí)間差而得出障礙物的距離。

三、超聲波檢測(cè)

超聲波檢測(cè)是一種機(jī)械波，主要用于車輛防撞輔助駕駛、采集交通參數(shù)、檢測(cè)停車場(chǎng)的停車位等?？梢詫?duì)車輛進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)檢測(cè)，檢測(cè)交通車流量、車輛的高度及時(shí)間和空間占有率等數(shù)據(jù)。原理是利用發(fā)射裝置發(fā)射超聲波并將開始計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳輸時(shí)遇到障礙物會(huì)出現(xiàn)反射，這時(shí)再由接收裝置進(jìn)行接收并計(jì)時(shí)，由系統(tǒng)計(jì)算出超聲波由發(fā)出到返回的時(shí)間差，完成檢測(cè)。在具體探測(cè)方面比較簡(jiǎn)單快捷，如在常溫下，聲速是340米/秒，時(shí)間差為t，那么障礙物到超聲波發(fā)射點(diǎn)的距離應(yīng)為340t/2，即170t，由此可以得知在這個(gè)時(shí)間和距離內(nèi)，有無車輛通過。

四、地磁檢測(cè)

地磁檢測(cè)技術(shù)是利用磁通量檢測(cè)汽車、采集相關(guān)交通參數(shù)的技術(shù)。主要設(shè)備為檢測(cè)器，內(nèi)部為絕緣防水材料包裹的裝有高導(dǎo)磁率的鐵芯和線圈的保護(hù)套，可以作為磁棒。地磁檢測(cè)器在安裝時(shí)，在路面開設(shè)以垂直小孔，將磁棒埋進(jìn)其中。當(dāng)路面有車輛經(jīng)過時(shí)，磁棒的線圈的磁通量發(fā)生相應(yīng)的變化，進(jìn)行產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)并被放大，于是繼電器獲得能源開始工作，發(fā)送信號(hào)，告訴系統(tǒng)有車輛經(jīng)過。

五、環(huán)形線圈檢測(cè)

環(huán)形線圈檢測(cè)技術(shù)與地磁檢測(cè)的形式有些類似，常應(yīng)用于采集交通量、占有率等交通參數(shù)。該技術(shù)設(shè)備的組成較為復(fù)雜，有多個(gè)部分組成，有環(huán)形線圈、信號(hào)放大單元、數(shù)據(jù)處理單元等。該技術(shù)設(shè)備的安裝與地磁檢測(cè)技術(shù)一樣，要將環(huán)形線圈埋設(shè)在公路下面，產(chǎn)生信號(hào)后通過放大單元和數(shù)據(jù)處理單元檢測(cè)和處理信號(hào)。其中，環(huán)形線圈和饋線線路共同構(gòu)成作為諧調(diào)電路的檢測(cè)單元，作為決定電感作用的部分；而電容器則決定電路中電容的大小。工作原理為：當(dāng)電流通過環(huán)形線圈時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生電磁場(chǎng)。當(dāng)有車輛從設(shè)備上方通過時(shí)，因?yàn)殡姶艌?chǎng)的作用在金屬車體周圍會(huì)出現(xiàn)渦流電流，產(chǎn)生的電磁場(chǎng)與環(huán)形線圈的電磁場(chǎng)出現(xiàn)耦合，兩種電磁場(chǎng)方向相反，有互感作用，進(jìn)而減弱線圈的電感量，提高電路的諧振頻率。

六、檢測(cè)診斷技術(shù)在汽車維修中的應(yīng)用形式

（一）人工診斷技術(shù)的應(yīng)用。以往的汽車診斷檢修工作都單純依靠人工干預(yù)方式。同時(shí)，相關(guān)人員也只是單純依靠專業(yè)技術(shù)和以往積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)開展汽車診斷檢修工作。在此過程中，通過對(duì)汽車內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行系統(tǒng)性、專業(yè)性和綜合性分析，進(jìn)一步明確各部位的基本功能，并利用一系列簡(jiǎn)單工具判斷汽車故障問題，制定完整可行的維修方案。

（二）現(xiàn)代診斷儀器的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代科技水平的不斷提高，汽車診斷檢修工作也取得了實(shí)質(zhì)性的突破。尤其是電子技術(shù)和現(xiàn)代診斷儀器的應(yīng)用，有助于快速且精確的判斷汽車已經(jīng)出現(xiàn)的故障問題，以及潛在的故障問題。再者，依靠現(xiàn)代診斷儀器設(shè)備，還可以全面了解汽車的內(nèi)部零配件參數(shù)、曲線參數(shù)以及波形數(shù)據(jù)參數(shù)等。借助對(duì)參數(shù)的分析，判斷汽車故障問題。技術(shù)人員利用使用流量計(jì)、示波儀以及測(cè)速儀，可以獲取一系列的參數(shù)信息，之后結(jié)合自身以往積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，快速判斷并解決故障問題。

（三）智能診斷技術(shù)的運(yùn)用。在現(xiàn)代科技日益完善的大環(huán)境背景下，智能診斷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，智能診斷技術(shù)憑借其諸多優(yōu)勢(shì)被拓展應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域，并且取得了良好的應(yīng)用成效。其中，尤為關(guān)鍵的是在汽車診斷檢修工作中的應(yīng)用。

將智能診斷技術(shù)拓展應(yīng)用到汽車診斷檢修中，能夠推動(dòng)整個(gè)行業(yè)逐步向著自動(dòng)化、智能化與集成化方向發(fā)展。尤其是在對(duì)汽車底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行診斷檢修時(shí)，合理應(yīng)用智能診斷技術(shù)，可以在很大程度上提高診斷檢修效率。但是智能診斷技術(shù)的應(yīng)用也對(duì)技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平和綜合素質(zhì)提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)要求。為此，汽車診斷檢修人員應(yīng)不斷完善自身技能水平，強(qiáng)化綜合素質(zhì)，以滿足行業(yè)發(fā)展對(duì)技能型人才的需求。

結(jié)束語：上述幾種技術(shù)是目前使用的主要的幾種車輛檢測(cè)傳感技術(shù)，各有優(yōu)缺點(diǎn)，有的受能見度影響較大，有的使用成本高，有的不易維護(hù)。因此要根據(jù)具體的使用功能和使用環(huán)境進(jìn)行選擇，以發(fā)揮出車輛檢測(cè)傳感技術(shù)的最大效用。