地感觸發車牌識別停車計時裝置的計時原理及檢定方法

山西  陽泉市質量技術監督檢驗測試所　葛　君
河南  鄭州市先達電子技術有限公司　郜大華
浙江 紹興市質量技術監督檢測院  陳  文
                
一、引言
     JJG 1010-2013《電子停車計時收費表》檢測規程發布實施后，我們采用了XDJ-5電子計時裝置檢定儀對咪表和停車場的計時收費表（或裝置）的計時進行了檢測。這種收費表一般在路邊或停車場的出入口，有固定式和手持式。收費載體有磁卡、接觸式IC卡、射頻IC卡和紙制條碼等。檢定儀通過同步刷卡傳感器器和射頻控制器，實現了檢定儀和計時收費表的同步啟動和同步停止。
隨著城市智能交通的發展，停車場的計時收費置也呈現出了新的模式，即車牌拍照識別模式。目前市場上安裝的比較多的是基于地感線圈觸發的車牌識別停車計時收費裝置。
本文首先對這種新的計時裝置進行分析，然后提出了基于地感泊車模擬器的同步計時檢測方法，這種首次提出的檢測方法非常新穎、科學和實用。
二、地感觸發車牌識別停車計時裝置的計時原理
    1.地感車輛檢測器原理
地感車輛檢測器也稱環形線圈 車輛檢測器。有二部分組成，一部分是埋在路面下的金屬線圈(如長2m,寬1m)；另一部分是檢測器，二者通過饋線相連。通電后，這二部分構成LC振蕩電路，輸出信號的頻率為f0。當由金屬部件構成的車輛停在地感線圈上時，由于電磁感應原理，車輛要產生渦流，這個渦流反過來會影響原來的LC振蕩電路，輸出信號頻率就會變化到f1。汽車駛離，振蕩頻率又回到f0。根據振蕩頻率的改變，就可以檢測汽車是停在地感線圈之上或者通過地感線圈。
2.車牌識別計時收費系統工作過程
（1）在停車場入口
當汽車進入觸發地感線圈范圍時，停車系統一體化攝像機就會被觸發拍照，系統識別出車牌號后，記錄車牌號和入場時刻等信息，道閘桿自動抬起。車輛經過線圈防砸線圈后，道閘桿自動落下,車輛進入停車場內停車。
（2）在停車場出口
當車輛進入觸發線圈區域時，停車系統攝像機就會被觸發而拍照，系統識別出車牌號后，比對入場車輛信息,記錄出場時刻，根據出場入場時刻差，得到停車計時時長，然后提示收費。收費后,道閘桿抬起，車輛通過防砸線圈后，離開停車場,道閘桿落下。
    三、 計時測試方法和測試過程
    對停車計時收費裝置的計時測試的關鍵問題如下：（1）檢定儀計時準確；（2）檢定儀和這個計時收費裝置同步計時（即同時啟動和同時停止）；（3）檢測方法綠色環保；（4）檢測效率要高。
    檢定儀計時的準確性可以上級部門的檢測或校準證書來保證。
    實際開車過去，掐秒表的方法顯然不符合上面要求的（2）（3）（4）點。為此我們首次提出了地感泊車模擬器的思想，并研發了泊車模擬器，在此基礎之上，開展了對地感觸發車牌識別停車計時裝置的計時測試。
    1. 地感泊車模擬器工作原理
地感泊車模擬器（以下簡稱泊車模擬器）, 它放置于車檢器的地感線圈內，用來模擬實際經過或停在它上面的汽車，組成框圖見圖2。
泊車模擬器由檢測線圈、頻率計、控制電路、直接數字頻率合成（DDS）信號源（含驅動）、激勵線圈和控制電路六部分組成。通過接口電路與檢定儀以電纜線或無線方式相連。
泊車模擬器放在車位后，會通過檢測線圈和頻率計自動測量車檢器中地感線圈的振蕩頻率。當檢定儀發出開始模擬的控制信號后，泊車模擬器的DDS信號源發出相應頻率的信號，并驅動激勵線圈。由于電磁感應原理，車輛檢測器的地感線圈受到影響,振蕩頻率就會發生改變，車檢器就會認為(或檢測到)有車輛存在,當然實際上是泊車模擬器在工作。
    2. 計時收費裝置計時檢測所用設備
    對于停車場車牌識別系統計時的檢測,可以采用基于泊車模擬器的檢測方法。檢測時必需的三種設備：
(1)XDJ-5電子計時裝置檢定儀，它作為主設備，控制泊車模擬器，并進行準確計時；
(2)地感泊車模擬器，配合檢定儀，觸發車檢器的地感線圈，從而實現檢定儀和停車計時裝置同步啟動計時，同步停止。
(3)車輛車牌和車牌支撐架，檢測必須的輔助設備。
下面我們通過詳細的檢測過程來說明其計時檢測原理。
3. 任意時間間隔檢測

    ①如圖3，檢測人員封閉車道，暫停其它車輛進入。
    ②連接主機與模擬器,將模擬器放置在車輛檢測地感線圈內部,并開啟電源。
③在地感線圈和攝像頭之間放置一個車牌。
④主機上電，進入“計時誤差檢測”菜單，按啟動計時鍵,啟動儀器第1道計時，同時泊車模擬器工作，觸發停車系統攝像頭拍照，圖像經一體化攝像機處理后，識別出車牌號，記錄入場時刻，道閘桿自動抬起。
⑤可將模擬器放在防砸線圈上，在其它計時通道上進行一次模擬, 道閘桿自動下落�；蛘咄＼囀召M人員操作相關軟件按鈕，使道閘桿下落。
⑥收好儀器，開啟車道，允許其它車輛進入。
⑦將儀器移至出口處，等待。
（2）出口處操作流程
①封閉車道。
②將模擬器放在地觸發線圈區域內，與主機連接好，開啟模擬器電源,并放置同一個號碼的車牌。
③在檢定儀上按停止計時鍵，儀器再次泊車模擬，并停止計時。停車場收費系統檢測到車輛，拍照并識別到車牌號后，與入口車輛信息比對，記錄一個停止時刻，據此得出計時時長t1，并給出收費金額。
④記錄計時收費裝置的計時時長t1和檢定儀的計時t0，收好儀器，開啟車道，允許其它車輛出場。
最后得到,計時收費裝置的計時誤差為t1-t0。
4.計時檢測誤差來源分析
（1）檢定儀計時誤差：
（2）檢定儀和泊車模擬器通過有線聯接，檢定儀開始或停止計時，模擬器開始模擬，其時間滯后在ms級，所以這個滯后就不用考慮了。
（3）查閱國內典型的地感觸發車牌識別停車計時裝置說明書可知，車輛進場和出場時收費系統的處理時長通常都小于1s(對計時誤差沒有貢獻)，而二者之差對計時誤差有很小貢獻。
（4）計時收費裝置計時t1本身誤差主要來自：入場時鐘誤差，出場時鐘誤差以及二者的時刻同步誤差。
從以上分析可知,計時收費裝置計時誤差為t1-t0,而誤差主要來源為計時收費裝置本身誤差t1。
以上給出了收費裝置任意時間間隔的檢測,而依據規程要求，一般檢測要在一些關鍵時間點（如免費時間點和計時單元時間點）上進行，而我們所提出的這個方法也能很好的滿足，下面來詳細敘述定時間點的檢定。
4.固定時間間隔檢測
    （1）檢定儀主機進入“標準時間間隔”菜單。選擇時間點（如30分鐘），其余入口操作同第3條操作。
（2）在時間點到達前幾分鐘，封閉出口車道。其操作基本與第3條操作基本相同，所不同的是無需按停止鍵，到30分鐘（t0）時，儀器進行泊車模擬，自動停止計時。
收費裝置的計時時長為t1,所以計時誤差為t1-t0。
5.二個以上時間點的檢測
主機二個計時通道同時工作，配合泊車模擬器，可同時檢測二個時間點。比如放置第一個車牌，用第1通道定時20分鐘。放置第2個車牌（號碼與第一個不同），用第2個通道定時60分鐘。
多個車牌和多個通道聯合工作，配合泊車模擬器，可在同一時間段內檢測多個時間點。
四、結論
通過分析地感觸發車牌識別停車計時收費裝置的計時原理，我們首次提出了基于地感泊車模擬器的同步計時檢測方法。通過自主研發的泊車模擬器，我們對停車場計時收費裝置的計時進行了檢測，達到了預想的效果，驗證了我們的設想。
我們的檢測方法不用實際車輛，是一種綠色環保的檢測方法。采用多個車牌和檢定儀的多通道計時功能，配合泊車模擬器，可在同一時間段內檢測多個時間點，說明本檢測方法又是一個高效的檢測方法。目前該方法已在全國多個計量部門推廣，產生了明顯的經濟效益和社會效益。

本文發表于《大眾標準化》2018年第1期 。