CN114373306A - 基于智能道钉的车辆通过检测方法、***及可存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于智能道钉的车辆通过检测方法、***及可存储介质，属于智能交通技术领域，包括：智能道钉在上电后，采集背景磁场数据，根据背景磁场数据产生初始基准值；根据初始基准值得到每个智能道钉的基准值矢量和，并实时采集变化后的磁场强度；根据基准值矢量和以及变化后的磁场强度，得到地球磁场受到车辆影响引起的磁场强度变化值，根据磁场强度变化值对车辆是否通过进行检测。本发明将智能道钉集交通信息的采集、通信于一体有效提升道路交通信息的检测精度，提高了运营效率与出行服务体验，易于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，更具体的说是涉及一种基于智能道钉的车辆通过检测方法、***及可存储介质。
背景技术
道路交通状态是反映交通运行状况的基本变量，包含流量、密度、速度、占有率、行程时间等多个交通参数。交通状态信息的感知与采集为智慧公路运营与管理提供数据支撑，是在突发事件时提出精细化管控策略的基础。
交通信息是否及时、全面、有效、准确地被检测到，将严重影响交通控制和诱导策略、交通信息发布与服务、交通事故的致因分析。因此，交通信息感知获取是智能交通***重要的基础性问题之一。
目前，智慧公路在信息感知采集方面仍存在一些问题：主要以高清摄像机、毫米波雷达、激光雷达等感知手段为主，这些设备成本较高、布设间距较大、需安装立杆，且受夜间及雨雾等恶劣天气影响较大，无法较为精确地检测到全路段分车道的车流量、速度、占有率等参数。
在现有技术中，三轴地磁传感器是一种检测地球磁场并将其输出一个电压值的传感器，通过模数转换将其转化成易于计算的数字量来表示当地的地球磁场强度；因为地球磁场能够被具有铁磁性的铁磁金属所影响(一般为铁、钴、镍等)，所以三轴地磁传感器可以通过对地球磁场的变化的检测来检测含有铁磁金属的车辆，然而，在利用三轴地磁传感器进行交通信息采集后，是否能够进行高效、快速、准确的传输也至关重要。
因此，如何提供一种基于智能道钉的车辆通过检测方法、***及可存储介质是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于智能道钉的车辆通过检测方法、***及可存储介质，将智能道钉集交通信息的采集、通信于一体。具有采集参数种类多、制造成本低、安装维护简便、环境适应性强、不受恶劣天气影响等特点，并且能够综合得到交通信息的多种重要参数，如速度、流量、时间占有率、车辆停驶判别、车型分类等，同时，通过无线Mesh通信网络，从而实现了超强抗干扰、低功耗、低时延、高可靠的双向通信。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种基于智能道钉的车辆通过检测方法，其中所述智能道钉内部设置的地磁传感器实现，包括：
S100：智能道钉在上电后，采集背景磁场数据，根据背景磁场数据产生初始基准值；
S200：根据初始基准值得到每个智能道钉的基准值矢量和，并实时采集变化后的磁场强度；
S300：根据基准值矢量和以及变化后的磁场强度，得到地球磁场受到车辆影响引起的磁场强度变化值，根据磁场强度变化值对车辆是否通过进行检测。
优选的，所述S100还包括：对产生的初始基准值进行校正：
在产生初始基准值后，每次车辆离开则需要重新采集背景磁场数据，当超过预设时间无车辆通过，使背景磁场数据稳定在基准值预设误差范围内，并实时对背景磁场数据进行校正。
优选的，所述S200包括：
根据初始基准值计算得到基准值矢量和Bbase：
式中，Bx-base、By-base、Bz-base分别表示背景磁场数据产生初始基准值，其中，x、y、z分别表示三维空间不同方向；
以及实时采集变化后的磁场强度。
优选的，所述S300包括：
S310：根据变化后的磁场强度得到实时磁场强度B1：
式中，Bx1、By1、Bz1分别为变化后的磁场强度；
S320：根据基准值矢量和Bbase以及实时磁场强度B1计算地球磁场受到车辆影响引起的磁场强度变化值ΔB：
S330：预设车辆对地球磁场影响产生波动的阈值Bth，根据磁场强度变化值ΔB以及阈值Bth的关系，对车辆位置进行检测，从而判断车辆是否通过。
优选的，所述S330包括：
当磁场强度变化值ΔB大于阈值Bth时，则表示有车到达检测点，此时，记录车辆经过检测点的开始时间；
当ΔB小于阈值Bth并且处在基准值误差允许范围内时，则表示车辆离开检测点，此时，记录第一车辆经过检测点的时间；
当车辆通过后且下一辆车到达时，再次记录第二车辆经过检测点的时间；
当一辆车到达检测点，磁场强度变化值ΔB大于阈值Bth，即检测到有车辆到达的判定后，记录的车辆经过检测点的时间超过预设时间并且磁场强度变化值ΔB大于阈值Bth，车辆仍然没有离开检测点，则表示该车辆在该检测点经停。
优选的，还包括采用无线Mesh通信网络进行数据传输。
另一方面，本发明还提供一种基于智能道钉的车辆通过检测***，括：
初始化供电模块，智能道钉在上电后，采集背景磁场数据，根据背景磁场数据产生初始基准值；
感知模块，获取每个智能道钉的三维矢量值，以及每个智能道钉变化后的磁场强度；
主控模块，与所述感知模块以及所述初始化供电模块连接，根据初始基准值以及三维矢量值、以及变化后的磁场强度，得到地球磁场受到车辆影响引起的磁场强度变化值，根据磁场强度变化值对车辆是否通过进行检测。
优选的，还包括：通信模块，与所述主控模块连接，用于采用无线Mesh通信网络进行数据传输。
再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现上述的基于智能道钉的车辆通过检测方法。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于智能道钉的车辆通过检测方法、***及可存储介质，将智能道钉集交通信息的采集、通信于一体。一方面，将有效提升道路交通信息的检测精度，与雷达、视频等高精度设备方案相比，可节省大量资金成本；另一方面，将有效提升交通信息之间的通信效率，达到低时延、低功耗的传输。本发明将有效提升道路的行车安全与智慧化水平，提高运营效率与出行服务体验，易于推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于智能道钉的车辆通过检测方法流程示意图；
图2为本实施例提供的对车辆位置进行检测的方法流程示意图；
图3为本实施例提供的无线Mesh通信网络工作流程图；
图4为本实施例提供基于智能道钉的车辆通过检测***结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一方面，参见附图1所示，本发明实施例公开了一种基于智能道钉的车辆通过检测方法，其中所述智能道钉内部设置的地磁传感器实现，包括：
S100：智能道钉在上电后，采集背景磁场数据，根据背景磁场数据产生初始基准值；
S200：根据初始基准值得到每个智能道钉的基准值矢量和，并实时采集变化后的磁场强度；
S300：根据基准值矢量和以及变化后的磁场强度，得到地球磁场受到车辆影响引起的磁场强度变化值，根据磁场强度变化值对车辆是否通过进行检测。
具体的，通过地磁传感器采集磁场数据。
在一个具体实施例中，S100还包括：对产生的初始基准值进行校正：
在产生初始基准值后，每次车辆离开则需要重新采集背景磁场数据，当超过预设时间无车辆通过，使背景磁场数据稳定在基准值预设误差范围内，并实时对背景磁场数据进行校正。
具体的，在实际的应用中，环境非常复杂，地球磁场不仅受到纬度、海拔、温差(季节)等影响，还会受到铁磁金属的影响，检测点周围铁磁金属的含量和面积的变化(如新增含有铁磁金属的护栏等)也会引起地球磁场的变化，从而让三轴地磁传感器的基准值发生变化，这个时候需要自动调整基准值，使其能够适应环境的变化。因此，在具有初始的基准值Bbase后，每次车辆离开后都要进行背景磁场数据采集，当预设时间2s无车状态下，背景磁场数据稳定在基准值的误差范围内，则将当前采集到的基准值赋值到Bbase中，完成对背景磁场的修改。
更具体的，预设时间可以设置为1s以上的时间，基准值的误差范围为经验参数。
在一个具体实施例中，S200包括：
根据初始基准值以及三维矢量值计算得到基准值矢量和Bbase：
式中，Bx-base、By-base、Bz-base分别表示背景磁场数据产生初始基准值，其中，x、y、z分别表示三维空间不同方向；
并实时采集变化后的磁场强度。
在一个具体实施例中，S300包括：
S310：根据变化后的磁场强度得到实时磁场强度B1：
式中，Bx1、By1、Bz1分别为变化后的磁场强度；
S320：根据基准值矢量和Bbase以及实时磁场强度B1计算地球磁场受到车辆影响引起的磁场强度变化值ΔB：
S330：预设车辆对地球磁场影响产生波动的阈值Bth，根据磁场强度变化值ΔB以及阈值Bth的关系，对车辆位置进行检测，从而判断车辆是否通过。
在一个具体实施例中，S330包括：
当磁场强度变化值ΔB大于阈值Bth时，则表示有车到达检测点，此时，记录车辆经过检测点的开始时间；
当ΔB小于阈值Bth并且处在基准值误差允许范围内时，则表示车辆离开检测点，此时，记录第一车辆经过检测点的时间；
当车辆通过后且下一辆车到达时，再次记录第二车辆经过检测点的时间；
当一辆车到达检测点，磁场强度变化值ΔB大于阈值Bth，即检测到有车辆到达的判定后，记录的车辆经过检测点的时间超过一个设定好的时间并且磁场强度变化值ΔB大于阈值Bth，车辆仍然没有离开检测点，则表示该车辆在该检测点经停。
具体的，参见附图2所示，当磁场强度变化值ΔB大于阈值Bth时则表示有车到达检测点，此时，可以通过计时器开始计时，当车辆通过后磁场强度变化值ΔB逐渐减小，当ΔB小于阈值Bth并且处在基准值误差允许范围内时，则认表示车辆离开检测点，这时计时器记录的一个时间为车辆经过检测点的时间，即为车辆的路面占有时间T1。车辆通过后，当下一辆车到达时，再次记录一个时间，即为车辆的车头时距T2，同时计时器清零重新开始计时，再次记录本辆车的占有时间和下一辆车的车头时距；
更具体的，通过上述测得的参数可以用于计算路面占有率等交通参数，有利交通管理。
更具体的，当一辆车到达检测点，磁场强度变化值ΔB大于阈值Bth，产生了有车辆到达的判定后，计时器开始计时，当超过一个设定好的时间(默认值是5s)并且磁场强度变化值ΔB大于阈值Bth，车辆仍然没有离开检测点，即检测点未检测出车辆离开，那么就标识该车辆在该检测点停住了，这时智能道钉会产生一个停车报警，通知其他道钉和上位机，并开始闪烁红灯警示其他车辆注意安全。
更具体的，当磁场强度变化值ΔB未超过阈值Bth，则判断背景磁场是否变化，若是，则修改背景磁场，若否，则等待5ms后重新判断磁场变化ΔB与阈值Bth的关系。
具体的，通过上述技术方案的设置，有利于提高交通行车安全。
在一个具体实施例中，还包括采用无线Mesh通信网络进行数据传输。
具体的，智能道钉采用无线Mesh通信网络，无线Mesh通信网络即”无线网格网络”，是“多跳(multi-hop)”网络，是由ad hoc网络发展而来，无线Mesh路由器以多跳互连的方式形成自组织网络，可提供更高的可靠性、更广的服务覆盖范围和更低的前期投入成本。
更具的，无线Mesh通信网络工作流程如下：Mesh网关在固定间隔的时隙上发送广播帧，未入网的终端节点接收到广播帧后进行申请入网竞争，竞争胜利将被分配到一个空闲时隙上工作，竞争失败则继续休眠，在随机退避时间到达后继续参与竞争。
参见附图3所示，节点1作为源节点向目的节点发送数据包，数据包依次经过链路e12、e23、e34，到达节点4；
更具体的，无线Mesh通信网络除了醒来监听广播帧与参与空闲时隙竞争，未入网的终端节点平时都处在休眠状态不会发射无线信号，而入网后节点也仅在其占用到的时隙上周期性的醒来与网关进行信息交互，其他时间也都处于休眠状态，进而保证已入网的节点模块不会被网内外其他终端干扰，以这种时分多址的方式运行的节点其醒来接收的次数是完全受控的，实际功耗很小。
另一方面，参见附图4所示，本发明实施例公开了一种基于智能道钉的车辆通过检测***，包括：
初始化供电模块，智能道钉在上电后，采集背景磁场数据，根据背景磁场数据产生初始基准值；
感知模块，获取每个智能道钉的三维矢量值，以及每个智能道钉变化后的磁场强度；
主控模块，与感知模块以及初始化供电模块连接，根据初始基准值以及三维矢量值、以及变化后的磁场强度，得到地球磁场受到车辆影响引起的磁场强度变化值，根据磁场强度变化值对车辆是否通过进行检测。
在一个具体实施例中，还包括：通信模块，与主控模块连接，用于采用无线Mesh通信网络进行数据传输。
再一方面，本发明实施例公开了公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述基于智能道钉的车辆通过检测方法。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于智能道钉的车辆通过检测方法、***及可存储介质，将智能道钉集交通信息的采集、通信于一体。一方面，将有效提升道路交通信息的检测精度，与雷达、视频等高精度设备方案相比，可节省大量资金成本；另一方面，将有效提升交通信息之间的通信效率，达到低时延、低功耗的传输。本发明将有效提升道路的行车安全与智慧化水平，提高运营效率与出行服务体验，易于推广使用。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种基于智能道钉的车辆通过检测方法，其中所述智能道钉内部设置的地磁传感器实现，其特征在于，包括：
S100：智能道钉在上电后，采集背景磁场数据，根据背景磁场数据产生初始基准值；
S200：根据初始基准值得到每个智能道钉的基准值矢量和，并实时采集变化后的磁场强度；
S300：根据基准值矢量和以及变化后的磁场强度，得到地球磁场受到车辆影响引起的磁场强度变化值，根据磁场强度变化值对车辆是否通过进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能道钉的车辆通过检测方法，其特征在于，所述S100还包括：对产生的初始基准值进行校正：
在产生初始基准值后，每次车辆离开则需要重新采集背景磁场数据，当超过预设时间无车辆通过，使背景磁场数据稳定在基准值预设误差范围内，并实时对背景磁场数据进行校正。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能道钉的车辆通过检测方法，其特征在于，所述S200包括：
根据初始基准值计算得到基准值矢量和Bbase：
式中，Bx-base、By-base、Bz-base分别表示背景磁场数据产生初始基准值，其中，x、y、z分别表示三维空间不同方向；
以及实时采集变化后的磁场强度。
4.根据权利要求3所述的一种基于智能道钉的车辆通过检测方法，其特征在于，所述S300包括：
S310：根据变化后的磁场强度得到实时磁场强度B1：
式中，Bx1、By1、Bz1分别为变化后的磁场强度；
S320：根据基准值矢量和Bbase以及实时磁场强度B1计算地球磁场受到车辆影响引起的磁场强度变化值ΔB：
S330：预设车辆对地球磁场影响产生波动的阈值Bth，根据磁场强度变化值ΔB以及阈值Bth的关系，对车辆位置进行检测，从而判断车辆是否通过。
5.根据权利要求4所述的一种基于智能道钉的车辆通过检测方法，其特征在于，所述S330包括：
当磁场强度变化值ΔB大于阈值Bth时，则表示有车到达检测点，此时，记录车辆经过检测点的开始时间；
当ΔB小于阈值Bth并且处在基准值误差允许范围内时，则表示车辆离开检测点，此时，记录第一车辆经过检测点的时间；
当车辆通过后且下一辆车到达时，再次记录第二车辆经过检测点的时间；
当一辆车到达检测点，磁场强度变化值ΔB大于阈值Bth，即检测到有车辆到达的判定后，记录的车辆经过检测点的时间超过预设时间并且磁场强度变化值ΔB大于阈值Bth，车辆仍然没有离开检测点，则表示该车辆在所述检测点经停。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于智能道钉的车辆通过检测方法，其特征在于，还包括采用无线Mesh通信网络进行数据传输。
7.一种基于智能道钉的车辆通过检测***，其特征在于，包括：
初始化供电模块，智能道钉在上电后，采集背景磁场数据，根据背景磁场数据产生初始基准值；
感知模块，获取每个智能道钉的三维矢量值，以及每个智能道钉变化后的磁场强度；
主控模块，与所述感知模块以及所述初始化供电模块连接，根据初始基准值以及三维矢量值、以及变化后的磁场强度，得到地球磁场受到车辆影响引起的磁场强度变化值，根据磁场强度变化值对车辆是否通过进行检测。
8.根据权利要求7所述的一种基于智能道钉的车辆通过检测***，其特征在于，还包括：通信模块，与所述主控模块连接，用于采用无线Mesh通信网络进行数据传输。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任意一项所述的基于智能道钉的车辆通过检测方法。
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