CN101908278A - 一种无线磁感强度车辆检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种无线磁感强度车辆检测方法及装置，方法包括如下步骤：a.感知空间磁感强度，并将其转换成电信号；b.将步骤a的电信号以串行方式传送并放大；c.将步骤b的电信号通过A/D转换转换成数字信号，并推算出磁感强度值；d.将步骤c得到的磁感强度值与空间恒定的磁感强度值比较，得到检测结果，其中，根据超过某一阈值或低于某一阈值判断有无车辆，并对采样信号进行高级信号处理获得流量、车速、占有时间、以及车型等交通信息；e.将步骤d的检测结果通过无线方式发送至信息中心。装置包括依次连接的磁感强度传感器、多路复用器、模拟信号放大器、微控制器和无线数据收发模块，且均与一电源连接。本发明方法简单方便，装置便于设置。
Description
技术领域
本发明涉及交通领域的车辆信号检测与无线传输领域，具体地说是一种无线磁感强度车辆检测方法及装置。
背景技术
现有交通网络负荷过重，提高其运行效率是交通发展的迫切要求。交通管理、评估及规划等重要环节必须在掌握现有交通状况的基础上开展。如何高效采集现代城市***所产生的海量交通信息是一项具有挑战性的课题。运用电子信息技术采集路面交通信息是其基础手段，几十年来的工程实践中出现了电感线圈、视频、微波(RTMS)几类主要的技术。但其分别在某些方面存在不足：电感线圈安装工程量大阻断交通，且容易受损坏维修成本高；基于视频图像处理的技术受自然天气条件、安装位置和路面复杂度影响大，精度不足；RTMS易受遮挡物(如隔离带)影响，对布设要求较高，安装位置影响其检测性能，且成本高，大范围布设投资巨大。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种简单方便，便于实施的无线磁感强度车辆检测方法。
实现上述发明目的的技术方案如下：
一种无线磁感强度车辆检测方法，包括如下步骤：
a.感知空间磁感强度，并将其转换成电信号；
b.将步骤a的电信号以串行发给那时传送并放大；
c.将步骤b的电信号通过A/D转换转换成数字信号，并推算出磁感强度值；
d.将步骤c得到的磁感强度值与空间恒定的磁感强度值比较，得到检测结果，其中，根据超过某一阈值或低于某一阈值判断有无车辆，并对采样信号进行高级信号处理获得流量、车速、占有时间、以及车型的交通信息；
e.将步骤d的检测结果通过无线方式发送至信息中心。
其中，在路面设置多个磁感强度检测器，每个磁感强度检测器进行步骤a至步骤d的操作，每一个磁感强度检测器得到的检测结果通过无线方式发送至一路侧接收器，该路侧接收器实现数据存储、数据下载和数据传输至信息中心。
根据检测器放置地点和接收器距离远近，所述多个磁感强度检测器的检测结果直接或经由一个或多个中继器通过无线方式中转后发送至路侧接收器。
本发明的另一目的为提供一种具有较低生产成本，安装维护简便适合大范围便捷部署，且具有较高检测性能和丰富的检测信息的无线磁感强度车辆检测装置。实现该目的的技术方案如下：
一种无线磁感强度车辆检测装置，包括：
感知空间磁感强度，并将其转换成电信号的磁感强度传感器；
将空间三轴的感应信号时分复用变为串行信号的多路复用器；
将上述信号功率放大的模拟信号放大器；
将放大的电信号通过A/D转换转换成数字信号，并推算出磁感强度值，并与空间恒定的磁感强度值比较，得到检测结果的微控制器，其中，根据超过某一阈值或低于某一阈值判断有无车辆，并对采样信号进行高级信号处理获得流量、车速、占有时间、以及车型的交通信息；
将检测结果以无线方式发送的无线数据收发模块；
其中磁感强度传感器、多路复用器、模拟信号放大器、微控制器和无线数据收发模块依次连接，且均与一电源连接，共同组成磁感强度检测器。
其中所述磁感强度检测器为多个，每个磁感强度检测器还包括一与微控制器和电源连接的无线数据收发模块，其与具有无线数据收发模块的路侧接收器无线连接。所述路侧接收器包括微处理器和与其电连接的无线数据收发模块、本地数据接口模块、数据存储模块和移动通信模块，且各部分与同一电源相连。
所述无线磁感强度车辆检测装置还包括至少一个中继器，所述磁感强度检测器的检测结果通过至少一个中继器以无线方式发送至路侧接收器，所述中继器包括相互电连接的微处理器、无线数据收发模块和电源。
本发明的检测装置最优是包括多个磁感强度检测器、多个中继器和一个路侧接收器。根据检测器放置地点和接收器距离远近，多个磁感强度检测器的检测结果直接发送或通过一个或多个中继器发送至路侧接收器，由路侧接收器提供本地存储、本地数据下载和将检测结果由移动通信模块集中发送至信息中心。
与现有技术相比较，本发明具有如下的优点：
1、检测精度高，基本与现有电感线圈一致，高于视频和RTMS；
2、安装施工快速简便不必大面积破坏路面，一次性植入不需要复杂的调校及维护；
3、成本低，不到电感线圈或RTMS***的1/5，更适合大量部署，可获得路网高分辨率的微循环信息；
4、抗干扰性强，检测性能基本受自然环境变化和路表障碍物影响小；
5、检测信息丰富，能获得细致的车辆个体信息，进而实现车型估计和车辆辨识等比电感线圈和RTMS等更丰富功能，在此基础上可以对路网运行参数进行全面估计；
6、应用范围广，由于其体积小、无源供电、安装快速简便，可应用于室内停车场、桥梁、广场、隧道等施工量限制或无法有线供电的场合。
附图说明
图1为本发明的无线磁感强度车辆检测装置的结构示意图；
图2为本发明的无线磁感强度车辆检测装置的较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
一种无线磁感强度车辆检测方法，包括如下步骤：
a.感知空间磁感强度，并将其转换成电信号；
b.将步骤a的电信号以串行发给那时传送并放大；
c.将步骤b的电信号通过A/D转换转换成数字信号，并推算出磁感强度值；
d.将步骤c得到的磁感强度值与空间恒定的磁感强度值比较，得到检测结果，其中，根据超过某一阈值或低于某一阈值判断有无车辆，并对采样信号进行高级信号处理获得流量、车速、占有时间、以及车型的交通信息；
e.将步骤d的检测结果通过无线方式发送至信息中心。
其中，在路面设置多个磁感强度检测器，每个磁感强度检测器进行步骤a至步骤d的操作，每一个磁感强度检测器得到的检测结果通过无线方式发送至路侧接收器，该路侧接收器实现数据存储、数据下载和数据传输至信息中心。
根据检测器放置地点和接收器距离远近，所述多个磁感强度检测器的检测结果直接或经由一个或多个中继器通过无线方式中转后发送至路侧接收器。
如图1所示，一种无线磁感强度车辆检测装置，包括：
感知空间磁感强度，并将其转换成电信号的磁感强度传感器；
将空间三轴的感应信号时分复用变为串行信号的多路复用器；
将上述信号功率放大的模拟信号放大器；
将放大的电信号通过A/D转换转换成数字信号，并推算出磁感强度值，并与空间恒定的磁感强度值比较，得到检测结果的微控制器，其中，根据超过某一阈值或低于某一阈值判断有无车辆，并对采样信号进行高级信号处理获得流量、车速、占有时间、以及车型的交通信息；
将检测结果以无线方式发送的无线数据收发模块；
其中磁感强度传感器、多路复用器、模拟信号放大器、微控制器和无线数据收发模块依次连接，且均与一电源连接。由磁感强度传感器、多路复用器、模拟信号放大器、微控制器、无线数据收发模块和电源组成磁感强度检测器。
其中所述磁感强度检测器为多个，每个磁感强度检测器还包括一与微控制器和电源连接的无线数据收发模块，所述无线数据收发模块与具有无线数据收发模块的路侧接收器无线连接。所述路侧接收器包括微处理器和与其电连接的无线数据收发模块、本地数据接口模块、数据存储模块和移动通信模块，各部分连接同一电源。
所述无线磁感强度车辆检测装置还包括中继器。根据检测器放置地点和接收器距离远近，所述磁感强度检测器的检测结果直接或通过中继器以无线方式发送至路侧接收器，所述中继器包括相互电连接的微处理器、无线数据收发模块和电源。
如图2所示，无线磁感强度车辆检测装置由磁感强度检测器、中继器和接收器组成，
磁感强度检测器由：磁感强度传感器1、多路复用器2、模拟信号放大器3、微控制器4、无线数据收发模块5、开关电路模块6、电池7、组成。
中继器由数据存储模块由：微处理器8、无线数据收发模块9、及电源10组成。
路侧接收器由：蜂窝移动通信模块11、微处理器12、无线数据收发模块13、数据存储模块14、本地数据接口模块15及电源16组成。
地磁场产生的磁力线稳定的存在于地表的任何位置，不受日照、气候等自然条件变化的影响，但会因含铁、镍、钴等具有铁磁性物质的进入而发生改变。车辆底盘等部件含有大面积铁磁性物质，对其覆盖区地表的地磁感强度会产生明显的影响。通过感知空间磁感强度的变化，可以获得丰富细致的车辆信息。磁感强度传感器1作用是把空间磁感强度的变化转换成电信号，实施例中采用HMC1052L型磁感强度传感器制作，也可采用其它磁感强度传感器。在三维空间X、Y、Z轴方向各采用独立的传感器，经过多路复用器2将三轴的感应信号时分复用变为串行信号，采用MAX4618型多路复用集成电路制作。模拟信号放大器3将信号功率放大，采用INA122型集成电路制作。
电阻率的变化导致磁阻材料对外输出电压的变化。微控制器4(MCU)通过对磁阻材料输出电压的模数采样和转换，推算出磁感强度值。在没有车辆经过时，MCU感知的磁场是某一恒定值。车辆的通过引发了传感器周围磁感强度的变化，和空间恒定的磁感强度值比较，超过某一阈值或低于某一阈值作为判断车辆有无的依据，从而MCU即可通过对磁场的感知而判断车辆的经过。对采样信号进行高级信号处理可以获得流量、车速、占有时间、以及车型等各种交通信息。控制器将检测结果通过无线数据收发模块5和其它硬件单元通信，发送自己的检测结果，并接受其它硬件单元发送来的控制信号。同时控制器输出命令对开关电路模块6进行控制。开关电路模块6的作用是控制磁感强度传感器1和模拟信号放大器3电源的通断，在不需要其工作时切断其供电，从而降低其功耗。电路控制模块采用TPS279730和TPS78230型集成电路制作。电源7采用锂电池。
微控制器4内对采集到的各轴磁感强度的数字信号进行信号处理，可以获得车辆检测起止时间戳、车流量、车速、车型及占有时间等参数。这些数据由MCU输出给无线数据收发模块，经射频电路发送至空间。实施例中微控制器4采用MSP430F149型集成电路制作；无线数据收发模块均采用TI的CC2520型集成电路制作，无线射频采用陶瓷天线。检测器外壳采用高冲击性聚碳酸酯(Bayer high impact polycarbonate)，保证无线信号的传输。防水耐压结构设计，保证在埋藏地下时内部的电路可靠工作。地面安装时灌入的密封材料采用有机硅聚脲酯(epoxy，two-component 100％ solid silicone polyurea-based)。
磁感强度检测器、中继器和路侧接收器以无线的方式通信。检测结果由检测器直接发送至接收器，也可发送至中继器再被转发至接收器。中继器以一级或多级接力的方式将检测结果发送至接收器。其中中继器中的微处理器8采用MSP430F149型集成电路制作，无线数据收发模块9采用TI的CC2520型集成电路制作。电源10采用太阳能供电，在有条件的地方采用有线供电。
路侧接收器负责接收直接由检测点和由中继器转发来的检测结果，根据需要支持将检测结果本地存储、通过硬件接口输出或发送至蜂窝移动通信网络。数据首先由无线数据收发模块13接收，再经微处理器处理以给定的数据格式分别存储或输出。其中无线数据收发模块13采用TI的CC2520型集成电路制作，无线射频采用定向天线。微处理器12采用Coldfire型号集成电路制作。蜂窝移动通信模块11采用符合CDMA1X标准的ECI-CC12型无线数传输模块制作。数据存储14模块采用带USB接口的移动硬盘制作。本地数据接口15采用符合RS232、RJ45及NEMA标准的通用集成电路制作。电源16采用太阳能供电，在有条件的地方采用有线供电。
Claims (9)
1.一种无线磁感强度车辆检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.感知空间磁感强度，并将其转换成电信号；
b.将步骤a的电信号以串行发给那时传送并放大；
c.将步骤b的电信号通过A/D转换转换成数字信号，并推算出磁感强度值；
d.将步骤c得到的磁感强度值与空间恒定的磁感强度值比较，得到检测结果，其中，根据超过某一阈值或低于某一阈值判断有无车辆，并对采样信号进行高级信号处理获得流量、车速、占有时间、以及车型等交通信息；
e.将步骤d的检测结果通过无线方式发送至信息中心。
2.根据权利要求1所述的无线磁感强度车辆检测方法，其特征在于：在路面设置多个磁感强度检测器，每个磁感强度检测器进行步骤a至步骤d的操作，每一个磁感强度检测器得到的检测结果通过无线方式发送至路侧接收器，该路侧接收器进行数据存储、数据下载和数据传输至信息中心。
3.根据权利要求2所述的无线磁感强度车辆检测方法，其特征在于：根据检测器放置地点和接收器距离远近，所述多个磁感强度检测器的检测结果通过无线方式直接或经由一至多个中继器中转后发送至路侧接收器。
4.一种无线磁感强度车辆检测装置，其特征在于，包括：
感知空间磁感强度，并将其转换成电信号的磁感强度传感器；
将空间三轴的感应信号时分复用变为串行信号的多路复用器；
将上述信号功率放大的模拟信号放大器；
将放大的电信号通过A/D转换成数字信号，并推算出磁感强度值，并与空间恒定的磁感强度值比较，得到检测结果的微控制器，其中，根据超过某一阈值或低于某一阈值判断有无车辆，并对采样信号进行高级信号处理获得流量、车速、占有时间、以及车型的交通信息；
将检测结果以无线方式发送的无线数据收发模块；
其中磁感强度传感器、多路复用器、模拟信号放大器、微控制器和无线数据收发模块依次连接，且均与一电源连接。由磁感强度传感器、多路复用器、模拟信号放大器、微控制器、无线数据收发模块和电源共同组成磁感强度检测器。
5.根据权利要求4所述的无线磁感强度车辆检测装置，其特征在于，其中所述磁感强度检测器为多个，每个磁感强度检测器还包括与微控制器和电源连接的无线数据收发模块，所述无线数据收发模块与具有无线数据收发模块的路侧接收器无线连接，所述路侧接收器包括微处理器和与其电连接的无线数据收发模块、本地数据接口模块、数据存储模块和移动通信模块，各部分连接同一电源。
6.根据权利要求4所述的无线磁感强度车辆检测装置，其特征在于，所述无线磁感强度车辆检测装置还包括中继器，根据检测器放置地点和接收器距离远近，所述磁感强度检测器的检测结果直接或通过中继器以无线方式发送至路侧接收器，所述中继器包括相互电连接的微处理器、无线数据收发模块和电源。
7.根据权利要求4所述的无线磁感强度车辆检测装置，其特征在于，所述磁感强度检测器具有一封闭的外壳。
8.根据权利要求7所述的无线磁感强度车辆检测装置，其特征在于，所述外壳采用高冲击性聚碳酸酯制作。
9.根据权利要求4所述的无线磁感强度车辆检测装置，其特征在于，所述磁感强度检测器还包括一开关电路模块，所述开关电路模块连接电源输出端，并与磁感强度传感器、信号模拟放大器和微控制器连接。
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