CN109686111A - 一种基于双模非接触式感应的车辆检测装置及方法 - Google Patents

一种基于双模非接触式感应的车辆检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于双模非接触式感应的车辆检测装置及方法，所述装置包括：检测车位是否有车辆进出/进入的地磁传感器；用于检测所述检测装置上方是否有车的微波传感器；便于用户通过强磁铁唤醒所述检测装置的霍尔传感器；与运营商平台连接通信的NB‑IoT模块；为所述检测装置供电的供电模组；及MCU，所述MCU与地磁传感器、微波传感器、霍尔传感器、NB‑IoT模块及供电模组电连接。本发明实施例通过采用地磁传感器、微波传感器双检测方式以及通过霍尔传感器唤醒本装置，具有高可靠性、长使用寿命、易于安装部署、无需人工维护及可适配多种应用场景的特点，进而满足了城市道路停车管理的需要。

Description

一种基于双模非接触式感应的车辆检测装置及方法
技术领域
本发明涉及城市道路停车管理技术领域，尤其涉及一种基于双模非接触式感应的车辆检测装置及方法。
背景技术
早期的城市道路停车管理主要以刷卡式***为主，代表是围绕咪表构建的***。一种典型的操作流程是：当车辆进入停车位后，车主下车，使用金融卡在咪表上刷卡做缴费登记，路侧控制单元根据命令，由金融认证安全模块与金融卡互相验证身份，验证通过后，读取金融卡内电子钱包的信息；车主驶离停车位前，再次使用金融卡在咪表上刷卡缴费，路侧控制单元通过非接触IC卡模块获取金融卡内剩余金额，比对当前应扣款金额，扣除应扣款金额，扣款成功后，返回扣款成功信息。然而此类***无法解决停车后不缴费，以及不缴费无法取证的问题，只能依靠收费人员进行现场监督和管理，极大增加了人力成本，满足不了市政管理、道路停车无人化管理的业务需求。
随着人工智能、图像处理等技术的日趋成熟，国内外多个城市均部署了围绕摄像头构建的停车管理***。该***分为用于出入口控制和车位精细化管理两种类型。第一种类型通过在停车场出入口设立道闸对出入车辆实现管理。然而该方案无法对每个停车位实现精细化管理，并且往往需要人员的参与。第二种类型使用一个摄像头覆盖数个(如2个)车位，对车位上的车辆出入通过车牌识别的方式进行管理。然而摄像头易于损坏(如遭人为破坏)，并且在恶劣天气环境下工作效果不佳。
此外，目前国内外也对基于物联网技术的城市道路停车管理***做了一些初步的尝试。然而现有方案均存在不同的问题(如车位检测器检测成功率过低、成本过高)，无法满足城市道路停车管理的需要。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于双模非接触式感应的车辆检测装置及方法，以使满足城市道路停车管理的需要。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种基于双模非接触式感应的车辆检测装置，包括：检测车位是否有车辆进出/进入的地磁传感器；用于检测所述检测装置上方是否有车的微波传感器；便于用户通过强磁铁唤醒所述检测装置的霍尔传感器；与运营商平台连接通信的NB-IoT模块；为所述检测装置供电的供电模组；及MCU，所述MCU与地磁传感器、微波传感器、霍尔传感器、NB-IoT模块及供电模组电连接。
相应地，本发明还提供了一种基于双模非接触式感应的车辆检测方法，包括：
步骤1：通过霍尔传感器接收用户使用强磁铁发出的唤醒信号，并进入工作状态；
步骤2：启动地磁传感器，监测地磁变化，同时间隔预设时间周期性上传心跳数据包；
步骤3：根据所监测的地磁变化计算判断是否有车辆进出并进入稳态；若是，则进入步骤4；若否，则继续监测地磁变化；
步骤4：触发微波传感器，通过微波传感器检测判断基于双模非接触式感应的车辆检测装置上方是否有车辆，若有，则即时上报车辆停入信息；若否，则即时上报车辆驶离信息。
本发明实施例通过提出一种基于双模非接触式感应的车辆检测装置及方法，所述检测装置包括MCU、地磁传感器、微波传感器、霍尔传感器、NB-IoT模块及供电模组，通过采用地磁传感器、微波传感器双检测方式以及通过霍尔传感器唤醒本装置，具有高可靠性、长使用寿命、易于安装部署、无需人工维护及可适配多种应用场景的特点，进而满足了城市道路停车管理的需要。
附图说明
图1是本发明实施例的基于双模非接触式感应的车辆检测装置的结构示意图。
图2是本发明实施例的基于双模非接触式感应的车辆检测装置的工作流程示意图。
图3是本发明实施例的基于双模非接触式感应的车辆检测方法的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例中若有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
请参照图1，本发明实施例的基于双模非接触式感应的车辆检测装置包括MCU、地磁传感器、微波传感器、霍尔传感器、NB-IoT模块及供电模组。
地磁传感器用于检测车位是否有车辆进出/进入。微波传感器用于检测所述检测装置上方是否有车。本发明实施例采用了地磁传感器、微波传感器双检测方式，提高准确率。
霍尔传感器便于用户通过强磁铁周期性唤醒基于双模非接触式感应的车辆检测装置，对基于双模非接触式感应的车辆检测装置进行配置。本发明实施例采用了低功耗设计，可周期性唤醒检测地磁变化，只在车辆进出时工作；同时，霍尔传感器使基于双模非接触式感应的车辆检测装置易于安装部署。
NB-IoT模块用于与运营商平台连接通信，上传下载数据。基于双模非接触式感应的车辆检测装置通过NB-IoT模块自动上报本装置电量及运行状态，用户可通过运营商平台远程下发指令控制基于双模非接触式感应的车辆检测装置，无需人工维护。
供电模组为整个基于双模非接触式感应的车辆检测装置供电。MCU与地磁传感器、微波传感器、霍尔传感器、NB-IoT模块及供电模组电连接，用于控制整个基于双模非接触式感应的车辆检测装置。
作为一种实施方式，基于双模非接触式感应的车辆检测装置还包括与MCU电连接的无线通信模块，无线通信模块便于与手持终端(如手机，笔记本电脑，平板电脑等设备)相连，对基于双模非接触式感应的车辆检测装置进行配置。
作为一种实施方式，供电模组包括电池、电压检测模块及LDO稳压模块，所述电池与NB-IoT模块、微波传感器、电压检测模块及LDO稳压模块电连接，MCU与电压检测模块电连接；LDO稳压模块与MCU、地磁传感器、霍尔传感器电连接。电池直接对NB-IoT模块和微波传感器模块进行供电。电压检测模块受MCU控制，监测电池电压。LDO稳压模块提供稳压电源，对MCU、地磁传感器、霍尔传感器、及无线通信模块供电。
作为一种实施方式，基于双模非接触式感应的车辆检测装置还包括与MCU电连接的外置存储模块。使用外置存储模块，防止因通信失败、电池耗尽及其他可能外界因素造成的数据丢失。
本发明实施例在安装时，需将基于双模非接触式感应的车辆检测装置埋入停车位中心，保证基于双模非接触式感应的车辆检测装置上盖与地面平齐，且无遮挡，然后用强磁铁唤醒本装置(基于双模非接触式感应的车辆检测装置)，通过手持终端完成配置。完成配置后，基于双模非接触式感应的车辆检测装置即可正常使用。基于双模非接触式感应的车辆检测装置通过地磁传感器检测到车辆进出并进入稳态，立即触发微波传感器检测其上方是否有车辆；如果车辆进入车位，基于双模非接触式感应的车辆检测装置上方有车辆，则向运营商平台即时上报车辆停入信息；如果车辆驶离车位，基于双模非接触式感应的车辆检测装置上方无车辆，则向运营商平台即时上报车辆驶离信息；其他情况无信息上报，本装置定期上报运行状态及电量至运营商平台。
本发明实施例的工作流程如图2所示。
请参照图3，本发明实施例的基于双模非接触式感应的车辆检测方法包括步骤1～步骤4。本发明实施例的基于双模非接触式感应的车辆检测方法应用于基于双模非接触式感应的车辆检测装置中。
步骤1：通过霍尔传感器接收用户使用强磁铁发出的唤醒信号，并进入工作状态。
步骤2：启动地磁传感器，监测地磁变化，同时间隔预设时间周期性上传心跳数据包至运营商平台。如果隔了一段时间，运营商平台没有收到信息，则意味着可能存在异常，运营商平台就会发送一个指令到对应的巡管人员手持终端。由巡管人员前去查看是否出现异常状况。基于双模非接触式感应的车辆检测装置可以启动无限重启模式，有些故障重启就可以解决，除非破坏得非常厉害，才需要从地底挖出来，安置一个新的。
步骤3：根据所监测的地磁变化计算判断是否有车辆进出并进入稳态；若是，则进入步骤4；若否，则继续监测地磁变化；
步骤4：触发微波传感器，通过微波传感器检测判断基于双模非接触式感应的车辆检测装置上方是否有车辆，若有，则即时上报车辆停入信息；若否，则即时上报车辆驶离信息。
作为一种实施方式，所述步骤3包括：
计算判断子步骤：给定地磁变化检测周期为T，对应空间三个坐标轴的阈值THi,i＝x,y,z；在第N个采样周期，通过地磁传感器测量空间三个坐标轴的地磁数值对于分别计算数列的一阶导数[Φ'i1,Φ'i2]和二阶导数Φ"i；对于([Φ'i1,Φ'i2],Φ"i),i＝x,y,z，如果[Φ'i1,Φ'i2]中的最小值大于阈值THi，且Φ"i>0，则为在i轴上检测到车辆进出并进入稳态信息；如果在x,y,z轴中，任意两个轴上检测到车辆进出并进入稳态信息，则判定车位有车辆进出并进入稳态。
作为一种实施方式，所述步骤4包括：
子步骤1：给定微波采样周期T，频率下限fL，频率上限fH，微波检测灵敏度S；
子步骤2：获取返回波，去掉返回波前端脉冲，得到信号x(n),n＝0,1,2,...,N；对x(n)进行快速傅里叶变化(FFT)运算，得到X(fk),k＝0,1,2,...,N；
子步骤3：对X(fk)序列中fk∈[fL,fH)的项求和；
子步骤4：重复子步骤1～3多次，选取多次求和中的最大值作为测量值；
子步骤5：如果测量值大于初始化时测量值与灵敏度S的乘积，则判定为有车辆，反之则为无车辆。
作为一种实施方式，所述步骤1之后还包括：
状态上报步骤：定期上报运行状态及电量至运营商平台。可通过平台远程下发指令控制基于双模非接触式感应的车辆检测装置。
作为一种实施方式，所述步骤1之后还包括：
配置部署步骤：通过无线通信信号(无线通信模块的无线通信信号)连接手持终端，根据手持终端发送的指令进行配置部署。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (9)

1.一种基于双模非接触式感应的车辆检测装置，其特征在于，包括：检测车位是否有车辆进出/进入的地磁传感器；用于检测所述检测装置上方是否有车的微波传感器；便于用户通过强磁铁唤醒所述检测装置的霍尔传感器；与运营商平台连接通信的NB-IoT模块；为所述检测装置供电的供电模组；及MCU，所述MCU与地磁传感器、微波传感器、霍尔传感器、NB-IoT模块及供电模组电连接。
2.如权利要求1所述的基于双模非接触式感应的车辆检测装置，其特征在于，还包括与MCU电连接的无线通信模块。
3.如权利要求1所述的基于双模非接触式感应的车辆检测装置，其特征在于，所述供电模组包括电池、电压检测模块及LDO稳压模块，所述电池与NB-IoT模块、微波传感器、电压检测模块及LDO稳压模块电连接，MCU与电压检测模块电连接；LDO稳压模块与MCU、地磁传感器、霍尔传感器电连接。
4.如权利要求1所述的基于双模非接触式感应的车辆检测装置，其特征在于，还包括与MCU电连接的外置存储模块。
5.一种基于双模非接触式感应的车辆检测方法，其特征在于，包括：
步骤1：通过霍尔传感器接收用户使用强磁铁发出的唤醒信号，并进入工作状态；
步骤2：启动地磁传感器，监测地磁变化，同时间隔预设时间周期性上传心跳数据包；
步骤3：根据所监测的地磁变化计算判断是否有车辆进出并进入稳态；若是，则进入步骤4；若否，则继续监测地磁变化；
步骤4：触发微波传感器，通过微波传感器检测判断基于双模非接触式感应的车辆检测装置上方是否有车辆，若有，则即时上报车辆停入信息；若否，则即时上报车辆驶离信息。
6.如权利要求5所述的基于双模非接触式感应的车辆检测方法，其特征在于，所述步骤3包括：
计算判断子步骤：给定地磁变化检测周期为T，对应空间三个坐标轴的阈值THi,i＝x,y,z；在第N个采样周期，通过地磁传感器测量空间三个坐标轴的地磁数值对于分别计算数列的一阶导数[Φ'i1,Φ'i2]和二阶导数Φ"i；对于([Φ'i1,Φ'i2],Φ"i),i＝x,y,z，如果[Φ'i1,Φ'i2]中的最小值大于阈值THi，且Φ"i>0，则为在i轴上检测到车辆进出并进入稳态信息；如果在x,y,z轴中，任意两个轴上检测到车辆进出并进入稳态信息，则判定车位有车辆进出并进入稳态。
7.如权利要求5所述的基于双模非接触式感应的车辆检测方法，其特征在于，所述步骤4包括：
子步骤1：给定微波采样周期T，频率下限fL，频率上限fH，微波检测灵敏度S；
子步骤2：获取返回波，去掉返回波前端脉冲，得到信号x(n),n＝0,1,2,...,N；对x(n)进行快速傅里叶变化运算，得到X(fk),k＝0,1,2,...,N；
子步骤3：对X(fk)序列中fk∈[fL,fH)的项求和；
子步骤4：重复子步骤1～3多次，选取多次求和中的最大值作为测量值；
子步骤5：如果测量值大于初始化时测量值与灵敏度S的乘积，则判定为有车辆，反之则为无车辆。
8.如权利要求5所述的基于双模非接触式感应的车辆检测方法，其特征在于，所述步骤1之后还包括：
状态上报步骤：定期上报运行状态及电量。
9.如权利要求5所述的基于双模非接触式感应的车辆检测方法，其特征在于，所述步骤1之后还包括：
配置部署步骤：通过无线通信信号连接手持终端，根据手持终端发送的指令进行配置部署。
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