CN106683416A - 一种地感线圈车检器背景噪声去除方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请为一种地感线圈车检器背景噪声去除方法和装置，设置与背景噪声相匹配的幅度阈值和时间阈值，通过判断迭代使得该装置能够判别瞬时噪声和稳态噪声从而剔除背景噪声，该方法和装置还可以利用多个车检器互为参考模块，相互比较识别背景噪声，使得该判断方法可以将停车位信息准确率提高到98％以上。同时该装置设置于车辆减速带中，不用地埋即安装使用，适用范围广。

Description

一种地感线圈车检器背景噪声去除方法和装置
技术领域
本发明涉及一种车辆地磁检测技术，尤其涉及一种地磁传感器背景噪声去除的装置和方法。
背景技术
智能城市概念逐步被人所熟知，其中智能交通是其重要一环。智能道路、智能停车场等对车辆检测传感器提出了更高的要求。在现有技术中，主要有感应线圈、微波技术、红外技术、视频识别以及射频技术等。感线圈车检器是目前采集车辆停靠信息的主要检测手段。其目的在于采集路内停车信息，即时发送信号(停车位信息)给通讯基站。
霍尔线性磁场传感器作为传感器输出电压，将其设置在车辆讲过的路面下。没有车辆经过时，霍尔线性传感器输出的低电压；当有车辆从传感器处驶过泊车时，传感器的地磁磁场强度增强，霍尔线性磁场传感器输出高电压。通过比较电压的变化判定车辆是否进过、靠近、泊车或驶离。
专利文献1：CN205491510U
专利文献2：CN205194074U
专利文献3：CN205211169U
专利文献4：CN101383097U
专利文献5：CN2731611Y
专利文献6：CN2708418Y
专利文献7：CN104076404A
由于现有技术中大多都采用地埋方式进行安装，造成不易安装、路面破坏、适用范围受限、电源铺设困难等。同时地磁传感器作为磁感应器有其本身的缺点，即容易受到地磁背景噪声影响，检测误报率高等缺点。
发明内容
本发明鉴于上述问题，本发明地感线圈车检器设置为减速带结构，不用地埋即实施安装，不破坏地面结构。同时分析背景磁噪声的特点，要么为缓慢变化，要么突然出现后消失，持续时间较短；而被检测对象车辆的磁变化信号幅值和变化率不在一个数量级范围内。因此，本申请设置背景磁噪声参数，通过实时检测替换该参数，并通过噪声幅度阈值和时间阈值噪声信号进行筛选并通过迭代的方式消减背景磁噪声造成的影响，而对保留其对迅速变化的磁场的敏感性。根据本发明，能够提供一种易于安装、消除地磁背景噪声的方法及地感线圈车检器。
附图说明
图1、本发明地感线圈车检器外观结构
图2、地感车检器模块具体结构
图3、地感线圈车检器的模块结构
图4、地感线圈车检器背景噪声去除方法流程图
图5、同一地感线圈车检器配置多个地感车检器模块
图6、路面安装铺设方案
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。实施例1，图1示出了本发明的整体构成。检测装置1包括地感车检器模块2和电源模块3，设置为一般减速带形状，表面为弧形或类似结构。地感车检器模块2设置在两个电源模块3中间。电池模块3的顶部和地感车检模块2的顶部共同构成弧形或类似结构，对整个装置构成防护，其上可以设置减速凸点。地感车检器模块2与电源模块3实现电连接，电源模块3对地感车检器模块2进行供电。
电源模块3可以为外接电源、电池、或机械自发电结构或其结合。当电源模块3为机械自发电结构时，可实现汽车碾压的机械能转变为电动。
图2示出了地感车检器模块2的具体结构，地感车检器模块2包括防护部21、传感器22和23控制模块。防护部21为顶部为弧形或类似结构的壳体，为刚性或半柔性结构，与电源模块3配合可实现局部范围内的机械形变。传感器22可以是地感线圈、压电传感器、金属薄膜磁电阻式等传感器，能够检测车辆运送信号。传感器22和23控制模块电连接，由电源模块3对其进行供电。
图3示出了控制模块23的具体结构。控制模块23由运算部231、磁信号处理电路232、参考模块233和无线收发模块234构成。信号处理电路232接收传感器22的信号，对进行整修滤波并发送给运算部231。运算部231接收信号处理部232的信号和参考模块的参考信号后对其进行运算判断，对判断结果由无线收发模块234进行传输。无线收发模块234将信号传送至上位机或其它参考模块，并接收上位机的控制信号或其它控制模块传来的信号。参考模块233接收上位机或其它车检器控制模块发送的参考信号，该信号可以由无线收发模块进行传输。
信号处理电路232接收传感器22的信号，对进行整修滤波，采用高斯滤波，其具体步骤为：其中σs决定了高斯函数的宽度，xs是所述传感器信号。
图4示出了本发明运算部的主要运算步骤。
步骤1，初始化P0、P1、t、Pmax1、Pmax2，Tmax，其中Pmax1＜Pmax2；
步骤2，获取磁场信号对其进行小波降噪，将其降噪后设定P1；
步骤3，判定P1-P0≤Pmax1，若是进入步骤7；若否，进入步骤4；
步骤4、判定P1-P0≤Pmax2，若是进入步骤6，若否进入步骤5；
步骤5、判定附近有车运动，记录P1-P0；
步骤6、将t＝t+1，判定t≥Tmax，若是，使得t＝0，进入步骤7；若否则直接进入步骤2；
步骤7、使得P0＝P1，返回步骤2；
其中步骤2对磁场进行小波降噪，该步骤具体包括以下步骤：
e、选取小波基函数并确定小波分解层次；
f、将信号进行滤波处理，获取小波系数；
g、根据预设的小波分解层次，对小波系数进行阈值量化处理，获取量化后的小波系数；
h、通过小波重构滤波获取重构信号。
所述步骤c还包括，根据如下公式进行阈值量化处理，
其中，σ为噪声标准差，mid(|d1,k|)为第一层高频系数的绝对中值，D为噪声的标准差的调整系数，N为信号的长度，T为小波量化阈值。
实施例2，如图5、图6或两者结合，构建多个检测传感器阵列，相互参考。将实施例1中增加以参考模块233实施双通道或多通道相干抑制背景地磁噪音步骤。该参考模块233可以为同一个检测装置1内部的其他地感车检测模块2发送的信号或其他检测装置1内部的地感车检测模块2发送的信号。
在特定采样时间段分别获得N个传感器检测信号，y1(n)、y2(n)…yN(n)，将其转换为频域Y1(ω,k)，Y2(ω,k)…YN(ω,k),其中k数据窗口序数，ω代表信号频率。将各个频域信号两两相干求取共同的功率谱，该功率谱即位背景噪声E(ω,k)，将背景噪声E(ω,k)转换为时域e(n)，经实施例1中的步骤7修改为：
步骤7、使得P0＝min(P1,e)，返回步骤2，其他正常计算。
本发明的地感线圈车检器设置为减速带结构，不用地埋即可实现安装，不破坏地面结构，适应性强。同时根据背景磁场变化改变设置参数，使该装置减少背景磁噪声干扰，也不影响其敏感性。即衰减了缓慢变化的磁场变化，选择性地对迅速变化的磁场具有敏感性。检测一定时间内磁场扰动量是否有稳定的超出阈值的变化，对比车位内有车时的标准磁场扰动量来进行判断车位是否有车，该判断方法可以将停车位信息准确率提高到98％以上。

Claims (10)

1.一种地感线圈车检器背景噪声去除的方法，该方法包括如下步骤：
步骤1，初始化P0、P1、t、Pmax1、Pmax2，Tmax，其中Pmax1＜Pmax2；
步骤2，获取磁场信号对其进行小波降噪，将其降噪后设定P1；
步骤3，判定P1-P0≤Pmax1，若是进入步骤7；若否，进入步骤4；
步骤4、判定P1-P0≤Pmax2，若是进入步骤6，若否进入步骤5；
步骤5、判定附近有车运动，记录P1；
步骤6、将t＝t+1，判定t≥Tmax，若是，使得t＝0，进入步骤7；若否则直接进入步骤2；
步骤7、使得P0＝P1，返回步骤2。
2.根据权利要求1所述的地感线圈车检器背景噪声去除的方法，其中步骤2对磁场进行小波降噪，该步骤具体包括以下步骤：
a、选取小波基函数并确定小波分解层次；
b、将信号进行滤波处理，获取小波系数；
c、根据预设的小波分解层次，对小波系数进行阈值量化处理，获取量化后的小波系数；
d、通过小波重构滤波获取重构信号。
3.根据权利要求2所述的地感线圈车检器背景噪声去除的方法，所述步骤c还包括，根据如下公式进行阈值量化处理，
其中，σ为噪声标准差，mid(|d1,k|)为第一层高频系数的绝对中值，D为噪声的标准差的调整系数，N为信号的长度，T为小波量化阈值。
4.一种地感线圈车检器背景噪声去除的方法，该方法包括如下步骤：
步骤1，初始化P0、P1、t、Pmax1、Pmax2，Tmax，其中Pmax1＜Pmax2；
步骤2，获取磁场信号对其进行小波降噪，将其降噪后设定P1；
步骤3，判定P1-P0≤Pmax1，若是进入步骤7；若否，进入步骤4；
步骤4、判定P1-P0≤Pmax2，若是进入步骤6，若否进入步骤5；
步骤5、判定附近有车运动，记录P1；
步骤6、将t＝t+1，判定t≥Tmax，若是，使得t＝0，进入步骤7；若否则直接进入步骤2；
步骤7、构建多个检测传感器阵列，在特定采样时间段通过检测传感器阵列分别获得N个传感器检测信号，y1(n)、y2(n)…yN(n)，将其转换为频域Y1(ω,k)，Y2(ω,k)…YN(ω,k),其中k数据窗口序数，ω代表信号频率；将各个频域信号两两相干求取共同的功率谱，该功率谱即位背景噪声E(ω,k)，将背景噪声E(ω,k)转换为时域e(n)；使得P0＝min(P1,e)，返回步骤2。
5.一种地感线圈车检器背景噪声去除装置，该装置包括地感车检器模块(2)和电源模块(3)，总体设置为一般减速带形状，表面为弧形或类似结构。
6.根据权利要求5所述的地感线圈车检器背景噪声去除装置，地感车检器模块(2)设置在两个电源模块(3)中间，电池模块(3)的顶部和地感车检模块(2)的顶部共同构成弧形或类似结构，对整个装置构成防护，其上可以设置减速凸点；地感车检器模块(2)与电源模块3实现电连接，电源模块(3)对地感车检器模块(2)进行 供电。
7.根据权利要求6所述的地感线圈车检器背景噪声去除装置，所述电源模块(3)可以为外接电源、电池、或机械自发电结构或其结合；当电源模块3为机械自发电结构时，可实现汽车碾压的机械能转变为电动。
8.根据权利要求7所述的地感线圈车检器背景噪声去除装置，所述地感车检器模块(2)包括防护部(21)、传感器(22)和控制模块(23)；防护部21为顶部为弧形或类似结构的壳体，为刚性或半柔性结构，与电源模块(3)配合可实现局部范围内的机械形变；传感器(22)可以是地感线圈、压电传感器、金属薄膜磁电阻式等传感器，能够检测车辆运送信号；传感器22和23控制模块电连接，由电源模块3对其进行供电。
9.根据权利要求8所述的地感线圈车检器背景噪声去除装置，控制模块(23)由运算部(231)、磁信号处理电路(232)、参考模块(233)和无线收发模块(234)构成；信号处理电路(232)接收传感器(22)的信号，对进行整修滤波并发送给运算部(231)；运算部(231)接收信号处理部(232)的信号和参考模块的参考信号后对其进行运算判断，对判断结果由无线收发模块(234)进行传输；无线收发模块(234)将信号传送至上位机或其它参考模块，并接收上位机的控制信号或其它控制模块传来的信号；参考模块(233)接收上位机或其它车检器控制模块发送的参考信号，该信号可以由无线收发模块进行传输。
10.根据权利要求9所述的地感线圈车检器背景噪声去除装置，能够实施如权利要求1-4任意所述背景噪声方法。
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