CN105427622A - 一种基于地磁引导的微波车辆检测装置及方法 - Google Patents

一种基于地磁引导的微波车辆检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于地磁引导的微波车辆检测装置及方法。所述装置包括地磁检测单元、微波检测单元和信号数据处理单元。所述信号数据处理单元通过对所述地磁检测单元和微波检测单元输出的信号进行变换处理，完成对车辆的检测。本发明利用地磁检测灵敏度高的优点，结合微波车辆检测技术，在非常小的体积内实现了车辆磁场和微波一体化探测，提高了检测精度，检测准确率可达到99.9％。微波检测单元只在有车辆驶出或驶入时工作，减小了微波检测单元的功耗，延长了硬件的使用寿命，可以方便地在电池供电的设备上长期使用。微波检测单元采用对微波信号直接检波的方式实现对静止车辆的探测，简化了微波检测单元的硬件装置。

Description

一种基于地磁引导的微波车辆检测装置及方法
技术领域
本发明属于智能交通领域，尤其涉及一种应用于城市道路或停车场中的基于地磁引导的微波车辆检测装置及方法。
背景技术
车辆检测器在智能交通领域有着非常广泛的应用。传统的车辆检测方法有两种：一种是通过在道路中埋设线圈感应车辆的通过。在没有机动车的情况下，地球磁场处于相对稳定状态；当机动车辆经过时会引起地球磁场的变化。这种方式准确率高，但是施工工作量大，由于需要切割较大的路面，对道路的损坏非常严重。另一种方法是采用磁敏元件对车辆引起的磁场变化进行检测。这种方法中的检测设备灵敏度高，体积小，可以应用集成无线通信技术，配备大容量电池制成单独的检测器埋设于道路或停车位中，对车辆进行检测。由于这种方法需要检测环境中微弱磁场的变化，检测结果容易受到外部磁场变化和环境变化的干扰，车辆的检测准确率受到一定影响。
近年来，微波车辆检测器得到了广泛应用。微波车辆检测器由发射/接收天线、压控振荡器(VCO)、混频器、中频放大器，检测处理器组成。VCO工作在X频段或K频段，具有一定的调频带宽，且在工作频段内具有较高的线性度。接收天线接收到的车辆反射的微波信号，首先与VCO信号进行混频，然后经滤波放大得到差频信号，最后由检测处理器对该差频信号进行采样和处理，得到车辆存在的信息。这种检测方法的缺点是只能得到运动目标的回波信息，对应静止目标，处理器无法区分目标回波和背景回波，因此，该检测方案不能对停车场的静止车辆进行检测。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种基于地磁引导的微波车辆检测装置及方法，采用地磁检测与微波检测相结合的方法对车辆进行检测，提高了检测精度。
为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种基于地磁引导的微波车辆检测装置，包括：地磁检测单元，微波检测单元，信号数据处理单元。其中，
所述地磁检测单元用于获取被检测车辆引起的磁场变化信号，并将该信号送至所述信号数据处理单元。
所述微波检测单元包括发射部分和接收部分，所述发射部分向被检测车辆发射微波信号，所述接收部分接收被检测车辆反射回来的微波信号并进行变换放大，然后将该信号送至所述信号数据处理单元。
所述信号数据处理单元通过对所述地磁检测单元和微波检测单元输出的信号进行变换处理，完成对车辆的检测。
进一步地，所述信号数据处理单元主要由微处理器或DSP组成。
进一步地，所述地磁检测单元主要由一磁场传感器组成。
进一步地，所述微波检测单元的发射部分包括微波振荡器和微波发射天线。所述微波振荡器在所述信号数据处理单元输出的脉冲信号作用下输出脉冲调制的微波信号，并由所述微波发射天线发射出去。
优选地，所述微波振荡器为DRO振荡器。
进一步地，所述微波检测单元的接收部分包括微波接收天线以及级联的带通滤波器、高频放大器、检波器和视频放大器，输出被检测车辆的脉冲回波信号至所述信号数据处理单元。
进一步地，所述微波检测单元的启动与关闭由所述信号数据处理单元根据所述地磁检测单元输出信号幅度的大小进行控制。
进一步地，所述车辆检测装置还包括与所述信号数据处理单元相连的无线通信模块，实现所述车辆检测装置与上位机或服务器的无线通信。
一种应用上述装置进行车辆检测的方法，包括以下步骤：
地磁检测单元实时获取被检测车辆引起的磁场变化信号，并将该信号送至信号数据处理单元；信号数据处理单元根据地磁检测单元输出信号幅度的大小，按照以下规则控制微波检测单元的关闭与启动，并完成车辆检测：
如果地磁检测单元输出信号幅度低于门限1，表明既没有车辆驶入也没有车辆驶出，信号数据处理单元输出控制信号关闭微波检测单元；
如果地磁检测单元的输出信号幅度超过门限1，表明有车辆驶入或驶出，信号数据处理单元输出控制信号启动微波检测单元工作，并进行如下判断：如果微波检测单元的输出信号幅度超过门限2，判断为有车辆驶入或车辆存在；如果微波检测单元的输出信号幅度低于门限2，判断为有车辆驶出或车辆不存在。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用联合检测方式，利用地磁检测灵敏度高的优点，结合微波车辆检测技术，在非常小的体积内实现了车辆磁场和微波一体化探测，大大提高了检测精度，检测准确率可达到99.9％。
(2)本发明通过采用联合检测模式，使微波检测器工作时间缩短，功耗减小，寿命延长，可以方便地在电池供电的设备上长期使用。
(3)本发明采用直接检波方式(不经混频)进行微波回波信号检测便可实现对静止车辆的探测，简化了微波检测单元的硬件装置。
附图说明
图1为基于地磁引导的微波车辆检测装置的组成框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
基于地磁引导的微波车辆检测装置的组成框图如图1所示，包括：地磁检测单元，微波检测单元，信号数据处理单元。
地磁检测单元用于获取被检测车辆引起的磁场变化信号，并将该信号送至所述信号数据处理单元。地磁检测单元主要由一磁场传感器组成，本实施例采用3轴(X、Y、Z)磁场传感器。
微波检测单元包括发射部分和接收部分。
发射部分包括微波振荡器和微波发射天线。微波振荡器在信号数据处理单元输出的脉冲信号作用下输出脉冲调制的微波信号，并由微波发射天线发射出去。优选地，微波振荡器为DRO振荡器，采用介质振荡技术进行频率合成，具有振荡建立时间短、工作稳定可靠的优点。
接收部分接收包括微波接收天线以及级联的带通滤波器、高频放大器、检波器和视频放大器。微波接收天线收到的车辆反射的微弱信号首先由带通滤波器滤波，滤除微波载频以外的信号，然后经高频放大器进行放大，再经检波器检波后输出视频脉冲信号，最后经视频放大器放大后输出至信号数据处理单元。本发明采用对微波信号直接进行检波的技术，利用车辆底盘反射微波信号的能力比地面反射强的特点，能从地面杂波中有效检测出车辆的回波信号，具有结构简单、功耗低、反应时间短的优点。
微波检测单元的启动与关闭由信号数据处理单元根据所述地磁检测单元输出信号幅度的大小进行控制：既没有车辆驶入也没有车辆驶出时，地磁检测单元输出信号幅度低于门限1，信号数据处理单元输出控制信号关闭微波检测单元；当有车辆驶入或驶出时，地磁检测单元的输出信号幅度超过门限1，信号数据处理单元输出控制信号启动微波检测单元工作。由于微波检测单元并不是一直处于工作状态，工作时间缩短，功耗减小，寿命延长，可以方便地在电池供电的设备上长期使用。
信号数据处理单元采用微处理器或DSP，通过对地磁检测单元和微波检测单元输出的信号进行变换处理，完成对车辆的检测。
车辆检测装置还包括与述信号数据处理单元相连的无线通信模块，实现所述车辆检测装置与上位机或服务器的无线通信。
一种应用上述装置进行车辆检测的方法，包括以下步骤：
地磁检测单元实时获取被检测车辆引起的磁场变化信号，并将该信号送至信号数据处理单元；信号数据处理单元根据地磁检测单元输出信号幅度的大小，按照以下规则控制微波检测单元的关闭与启动，并完成车辆检测：
如果地磁检测单元输出信号幅度低于门限1，表明没有车辆驶入或驶出，信号数据处理单元输出控制信号关闭微波检测单元；
如果地磁检测单元的输出信号幅度超过门限1，表明有车辆驶入或驶出，信号数据处理单元输出控制信号启动微波检测单元工作，并进行如下判断：如果微波检测单元的输出信号幅度超过门限2，判断为有车辆驶入或存在；如果微波检测单元的输出信号幅度低于门限2，判断为有车辆驶出或不存在。
本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于地磁引导的微波车辆检测装置，其特征在于，所述装置包括：地磁检测单元，微波检测单元，信号数据处理单元；其中，
所述地磁检测单元用于获取被检测车辆引起的磁场变化信号，并将该信号送至所述信号数据处理单元；
所述微波检测单元包括发射部分和接收部分，所述发射部分向被检测车辆发射微波信号，所述接收部分接收被检测车辆反射回来的微波信号并进行变换放大，然后将该信号送至所述信号数据处理单元；
所述信号数据处理单元通过对所述地磁检测单元和微波检测单元输出的信号进行变换处理，完成对车辆的检测。
2.根据权利要求1所述的基于地磁引导的微波车辆检测装置，其特征在于，所述信号数据处理单元主要由微处理器或DSP组成。
3.根据权利要求1所述的基于地磁引导的微波车辆检测装置，其特征在于，所述地磁检测单元主要由一磁场传感器组成。
4.根据权利要求1所述的基于地磁引导的微波车辆检测装置，其特征在于，所述微波检测单元的发射部分包括微波振荡器和微波发射天线；所述微波振荡器在所述信号数据处理单元输出的脉冲信号作用下输出脉冲调制的微波信号，并由所述微波发射天线发射出去。
5.根据权利要求4所述的基于地磁引导的微波车辆检测装置，其特征在于，所述微波振荡器为DRO振荡器。
6.根据权利要求1所述的基于地磁引导的微波车辆检测装置，其特征在于，所述微波检测单元的接收部分包括微波接收天线以及级联的带通滤波器、高频放大器、检波器和视频放大器，输出被检测车辆的脉冲回波信号至所述信号数据处理单元。
7.根据权利要求1所述的基于地磁引导的微波车辆检测装置，其特征在于，所述微波检测单元的启动与关闭由所述信号数据处理单元根据所述地磁检测单元输出信号幅度的大小进行控制。
8.根据权利要求1所述的基于地磁引导的微波车辆检测装置，其特征在于，所述车辆检测装置还包括与所述信号数据处理单元相连的无线通信模块，实现所述车辆检测装置与上位机或服务器的无线通信。
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