[发明专利]利用巨磁阻磁敏技术检测车辆信息的无线传感器网络系统和检测方法

权利要求书

1.一种利用GMR磁敏技术检测车辆信息的无线传感器网络系统，其特征在于该系统由两个GMR传感器探测端机和一个无线接收端机组成，两个GMR传感器探测端机与无线接收端机相连，GMR传感器探测端机包括GMR传感器、信号处理单元、单片机以及射频模块，无线接收端机包括单片机、射频模块以及存储单元；

GMR传感器实时采集地磁信号，并输出相应的电压信号给信号处理单元；

信号处理单元主要包括放大电路、隔直滤波电路和电压比较电路，放大电路与隔直滤波电路、GMR传感器的单片机相连接；

放大电路对GMR传感器采集到的地磁信号进行充分的放大，并送入单片机的模数转换器，作为后续算法的处理对象；

隔直滤波电路对放大电路处理后的信号进行滤波处理，并剔除其中的直流成分，拾取关键信号；

电压比较电路将隔直滤波电路的输出与给定的电压进行比较，得到车辆存在的数字脉冲信号；

传感器探测端机的单片机对电压比较器产生的脉冲信号进行计数和滤波处理，并将车辆经过的时间信息提供给传感器探测端机的射频模块；

传感器探测端机的射频模块与无线接收端机通过无线通信的方式进行数据交换；

无线接收端机除了负责与传感器探测端机进行数据交换外，还根据两个传感器探测端机上发来的数据作相应的计算并将结果实时保存到存储单元中。

2.根据权利要求1所述的利用GMR磁敏技术检测车辆信息的无线传感器网络系统，其特征在于二个GMR传感器探测端机在物理结构和软件算法上均完全相同。

3.根据权利要求1所述的利用GMR磁敏技术检测车辆信息的无线传感器网络系统的检测方法，其特征在于二个GMR传感器探测端机在使用时，平行于车道的方向、间隔一定的距离S埋设于被测车道的中央，并通过无线接收端机配置有同步时钟，当被测车道有车辆经过时，每个传感器探测端机都能敏感到车辆是否从上面经过，两个传感器探测端机分别记下车辆开始经过自身的时刻start_t1和start_t2，以及车辆在传感器探测端机上方存在的时间长度T1和T2，并在车辆离开后把各自的时间数据上发给路边的无线接收端机；无线接收端机根据车辆经过两个传感器探测端机的时间差|start_t1-start_t2|以及两个传感器探测端机之间的距离S，可以计算出车辆的速度V＝S/(|start_t1-start_t2|)，同时也实现对车辆计数的功能，根据start_t1和start_t2的大小可以得知车辆经过两个传感器探测端机的顺序，从而得知车辆的行驶方向，根据车辆在传感器探测端机上存在的时间(T1+T2)/2及计算出的车速V可以判断车辆长度L＝V×(T1+T2)/2，根据任意给定地点给定时间段内经过的车辆总数N可以计算平均车速V_ave和车长L_ave，从而计算出车道占有率Rate＝N×L_ave/V_ave/T(其中T为统计时间段长度)；在使用过程中有抗干拢处理。

4.根据权利要求3所述的利用GMR磁敏技术检测车辆信息的无线传感器网络系统的检测方法，其特征在于两个GMR传感器探测端机之间的距离可以根据实际情况灵活选定，以便在不漏检误检的情况下最大程度地提高检测精度。

5.根据权利要求3所述的利用GMR磁敏技术检测车辆信息系统的无线传感器网络系统的检测方法，其特征在于抗干扰处理采用了低通电路滤波法、关闭中断法、中断脉冲计数法、以及侦听信道是否空闲法四种方法进行综合抗干扰处理。

6.根据权利要求4所述的利用GMR磁敏技术检测车辆信息系统的无线传感器网络系统的检测方法，其特征在于低通电路滤波法指在硬件电路上采用低通滤波抑制外界产生的高频干扰信号；关闭中断法指端机每次在车辆经过后发送数据给无线接收端机时，单片机关闭电压比较器引起的中断，端机每次发送数据时，射频信号会对电路产生较大的影响，通过关闭电压比较器引起的中断可以有效地避免端机无线发送数据时引起的错误中断；中断脉冲计数法是指每当比较器输出开始有脉冲信号时，单片机开始对脉冲个数进行计数，并开始采集放大电路输出，直到放大电路的输出信号重新平稳后结束对脉冲的计数一般车辆经过端机时脉冲数量不会超过8个，因此当所记脉冲数量超过8个时便认为是干扰所致。这种方法主要滤除手机信号等多脉冲干扰；侦听信道是否空闲法主要用于排除端机之间的互扰。具体指当其中一个端机的比较器输出引起中断时，若检测出信道正处于忙状态，则证明该中断是由于临近的其他端机射频发送数据所致，认为是无效中断。频段的射频模块与其下层的移动视频监控终端设备进行通信。