CN103456176A - 一种车辆检测装置传感信号的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆检测装置磁场传感信号的处理方法。地球上某一点周围空间地磁场受铁磁物体的影响会发生变化，检测出某处地磁场随时间变化所得到的信号就是磁场传感信号。磁场传感信号受环境、温度、背景等各种因素的干扰，存在瞬时脉冲干扰和随时间缓慢变化的积累干扰。现有类似车辆检测装置未对检测到的磁场传感信号中的这些干扰进行处理，因此车辆检测的准确性不高。本方法对瞬时脉冲干扰进行了有效抑制，对缓慢变化的积累干扰进行了跟踪补偿，消除了各种原因引起的瞬时干扰和长时间环境因素等引起的积累干扰所造成的误判，大大提高了车辆检测的准确性和可靠性。

Description

一种车辆检测装置传感信号的处理方法

技术领域

本发明涉及智能交通及车辆管理技术领域，具体地说是涉及一种车辆检测装置磁场传感信号的处理方法。

背景技术

目前，普遍采用地感线圈对经过的车辆进行检测。这种车辆检测装置体积大，埋置不方便，不能密集埋置，受环境干扰影响大，工作不稳定。另有一种利用铁磁物体引起地磁场变化的原理做成的车辆检测装置。这种检测装置由于没有对检测到的磁场传感信号进行必要的处理，很容易受各种原因引起的磁场瞬时脉冲干扰和长时间缓慢变化的积累值的干扰而造成错误的检测结果；由于采用无线传输，在信道多时，很容易发生信号的阻塞。

本发明内容

本发明的目的在于克服现有车辆检测装置没有对磁场传感信号进行必要处理的不足，在现有利用铁磁物体引起地磁场变化的原理做成的车辆检测装置的基础上，通过应用软件对检测到的磁场传感信号进行了分段积分处理和磁场跟踪补偿，消除瞬时干扰和长时期积累干扰对磁场传感信号的影响，这是本发明的关键点。在上述发明之外也在硬件方面进行了改进，去除装置中安装的电池，改用外部直流电源供电。由于改用外部稳压电源通过电缆线供电，不会因电池电压降低造成工作不稳定；这种检测装置通常都埋在地下，一次性使用，因此也不会因电池失效而造成检测装置的报废，降低了使用成本，延长了使用寿命；改无线为有线传输磁场检测传感信号，解决了多信道传输时产生的信号阻塞问题。通过上述对磁场传感信号处理方法的发明，消除了磁场瞬时波动和缓慢积累变化造成的检测误判，使车辆检测装置工作稳定可靠，检测结果准确。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型车辆检测装置磁场传感信号的处理方法，通过设计的应用软件和微处理器将检测到的磁场信号进行特殊处理，消除磁场瞬时峰值干扰信号和缓慢积累变化带来的影响，提高车辆检测装置工作的稳定性、可靠性和检测的准确性。

为了更好地阐明所发明的磁场传感信号的处理方法，下面结合车辆检测装置的构成和车辆检测原理进行描述。车辆检测装置主要由直流电源、稳压器、CAN总线、CAN总线收发器、微处理器、磁场检测器、封装外壳等所组成。

本发明的有益效果是：对磁场传感信号进行了分段积分处理判断，去掉了瞬时干扰造成的磁场脉冲波动，采用磁场跟踪的方法抵消了环境因素等造成的磁场长期变化形成的积累升高或降低，这种变化超过设置的磁场分量阀值时就会造成检测的错误结果。综上所述，采用对磁场传感信号发明的处理方法所制造的车辆检测装置提高了工作的稳定性、可靠性和检测结果的准确性，为实现城市智能化交通管理奠定了基础。

附图说明

图1：是车辆进入某处时空间磁场X方向分量随时间变化曲线

图2：是车辆离开某处时空间磁场X方向分量随时间变化曲线

图3：是车辆检测器电路原理方框简图

图4：是车辆检测器机械结构示意图

图中1.封装筒体，2.卡扣，3.筒盖，4.印刷电路板，5.出线口，6.信号线，7.电源线

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例：

实施例1：图1、图2、图3、图4所示的车辆检测装置，由电路部分和机械结构两部分组成。电路部分由CAN总线收发器、微处理器、磁场检测器、稳压器所组成。机械结构部分由封装筒体1、卡扣2、筒盖3、印刷电路板4、出线口5、信号线6、电源线7所组成。

其中，电路部分的CAN总线与CAN总线收发器相连，数据为双向传输。CAN总线收发器和微处理器通过三线制串行总线相连，数据为双向传输。微处理器和磁场检测器通过IIC总线相连，数据为双向传输。稳压器输出的稳压直流电源分别与CAN总线收发器、微处理器、磁场检测器相连，对这三部分电路供电。以上各部分制作在印刷电路板4上面。

现将电路各部分作用描述如下：CAN总线收发器用作数据通信，将检测器产生的数据传输到CAN总线网络进而传输给用户，并将用户设置的指令传输给检测器。微处理器控制磁场检测器的工作，并将其产生的数据依据一定的算法转换成识别结果。磁场检测器检测环境中的磁场信号并将其转换成一定格式的数据。稳压器接受外部电能输入，提供一定等级的电学冲击防护，经过稳压后为上述各部分电路提供符合要求的电能。

机械部分，卡扣2与封装筒体1通过铸塑成型为一个整体，印刷电路板4从封装筒体1的筒口处***卡口2的槽中。信号线6和电源线7穿过筒盖3上的出线口5，在筒盖3和封装筒体1的各自螺纹上涂上液体生料带胶，将筒盖3盖在封装筒体1上，两者之间用螺纹固定紧。上述装配完成后在筒盖3上的出线口5处涂上防水胶，起密封防水作用。

车辆检测原理如下：地球上某点所在周围空间存在地磁场，地磁场大小随环境各种因素的变化会有缓慢的变化。如果铁磁物体进入该空间，或离开该空间，就会立刻引起明显的磁场变化，利用这一现象，只要检测出某处磁场的明显变化，超出设定的车辆有无判断阀值即可判断铁磁物体的进入或离开。车辆含有大量的钢铁制件，因此，某点车辆的有无会引起该点周围磁场的明显差异，由此就可检测出该点是否有车辆驶入或驶出。

下面重点描述本发明对检测到的磁场信号所做的处理。

在地球上某个地理位置处，没有车辆时测出车位所在空间磁场值作为无车磁场标定值。车辆驶入该位置后，该处磁场发生变化，与无车磁场标定值之间会产生一个差值。由于车辆大小不同，这种差值是不一样的，一般来说车辆越大差值越大。在磁场无车标定值和变化值之间选择一个适当的值作为判断车辆驶入的阀值。为了尽可能地避免瞬时干扰的影响，这个阀值的绝对值应取得离开无车磁场标定值大一些；为了避免对小型车辆作出错误判断，这个阀值的绝对值应该取得离开无车磁场标定值小一些。因此，车辆驶入阀值的选取应兼顾这两方面的要求。在车辆进入后，测出的车位所在空间磁场值作为有车磁场标定值。车辆驶出的阀值的设定与车辆驶入的阀值的设定原则上是一样的，只是磁场值大小变化相反而已，不再赘述。

附图中，图1为车辆进入某处时空间磁场X方向分量随时间变化曲线，图2为车辆离开某处时空间磁场X方向分量随时间变化曲线。X轴为时间，Y轴为空间磁场X方向分量。图中上面一条曲线是未经处理的曲线，下面一条曲线是经过处理后的曲线。可以明显地看出，未经处理的曲线波动较大，有时会产生较大的瞬时峰值而造成干扰，经过处理后的曲线十分平滑，去除了瞬时脉冲干扰。

由于瞬时磁场干扰信号一般都是时间极短的脉冲信号，但有时幅值会很大，一旦超过阀值就会造成车辆检测的误判。为了消除瞬时干扰脉冲的影响，我们在车辆检测器整个工作期间对不断检测到的连续的磁场信号所得到的上述曲线进行分段积分处理判断。以该曲线在一个时间增量Δt中的积分值也就是以Δt与曲线所围成的面积值的大小与阀值和Δt的乘积相比较来作为判断车辆的依据，而不是以瞬时值与阀值相比较作为判断的依据，由于时间极短的瞬时脉冲，经积分后数值很微小，因此，其产生的干扰微不足道，从而消除了瞬时脉冲干扰的影响。一个Δt中的积分完成，紧接着进行下一个Δt中的积分，其值作为下一次判断车辆的依据。由于车辆是随机进入或离开(对于停车场车位管理来说)或随机通过某处(对于道路交通管理来说)，因此，上述积分和判断持续进行下去，就可对停车场车位或道路交通的车辆进行全天候的检测管理。

环境、背景、漂移等各种因素会造成磁场的缓慢变化，长时期积累下去会产生严重的干扰。为了消除以上各种因素造成的缓慢的磁场升高或降低的影响，我们采取了水涨船高的磁场跟踪补偿办法。在地球上某个地理位置处，每间隔一段时间ΔT就检测出一个磁场值，如果这个磁场值与车辆驶出(无车)或车辆驶入(有车)的磁场标定值之差的绝对值大于事先设定的磁场增量值(认定为瞬时干扰而非环境因素带来的缓慢变化)，则保持原标定值不变；如果这个磁场值与磁场标定值相比较变化不大，也就是说这个磁场值与磁场标定值之差的绝对值小于事先设定的磁场增量值，就把这个磁场值作为新的磁场标定值。新的磁场标定值减去原磁场标定值之差值作为车辆驶入或驶出的阀值的修正值，修正值可能为正，也可能为负，前一个阀值与这个修正值的代数和作为新的阀值。这样不断根据缓慢的磁场变化进行阀值的跟踪修正，就可消除环境因素带来的影响，确保车辆检测的准确性。

Claims (3)

1.一种车辆检测装置传感信号的处理方法，其特征在于：对磁场传感信号进行分段积分处理判断，消除瞬时干扰造成的磁场脉冲波动所带来的影响，采用磁场跟踪补偿的方法，抵消环境因素等造成的磁场长期变化形成的积累升高或降低所带来的影响。

2.如权利要求1所述的一种车辆检测装置磁场传感信号的处理方法，所述的分段积分处理判断，其特征在于：在车辆检测器整个工作期间对不断检测到的连续的磁场传感信号按一定的时间分段，以该曲线在每一个时间段的增量Δt中的积分值分别与车辆驶入阀值或车辆驶出阀值和Δt的乘积相比较来作为判断那个时间段车辆有无的依据。

3.如权利要求1所述的一种车辆检测装置磁场传感信号的处理方法，所述的磁场跟踪补偿，其特征在于：在地球上某个地理位置处，每间隔一段时间ΔT就检测出一个磁场值，如果这个磁场值与车辆驶出或车辆驶入的磁场标定值之差的绝对值大于事先设定的磁场增量值，则保持原标定值不变，如果这个磁场值与与车辆驶出或车辆驶入的磁场标定值之差的绝对值小于事先设定的磁场增量值，就把这个磁场值作为新的磁场标定值。新的磁场标定值减去原磁场标定值之差值作为车辆驶入或驶出的阀值的修正值，前一个车辆驶入或车辆驶出阀值与这个修正值的代数和作为新的车辆驶入或车辆驶出阀值。

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