[发明专利]基于巨磁阻磁敏技术探测车流量的无线传感器网络装置和实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路车辆信息检测领域，采用最新的无线传感器网络技术，具体是一种基于GMR磁敏技术探测车流量的无线传感器网络装置和实现方法。

技术背景

随着社会经济的迅速发展和人民生活水平的普遍提高，汽车工业迅猛发展，虽然交通基础设施建设日新月异，但交通供给增长的速度仍难以应对机动车保有量带来的交通需求的高速增长，交通供需矛盾日益突出，由此引发种种交通问题越来越突出，对道路交通进行科学管理势在必行。于是，近年来把道路、车辆等凡与交通有关的所有一切都归为一体，通过采用信息采集技术、通信技术、电子技术以及其他的科学技术把它们联系起来，致力于使之智能化的智能交通系统的研究开发应运而生。

智能交通系统的基础设备之一就是车辆检测器。以机动车辆作为检测目标，对检测车辆的通过和存在状况进行检测，目前常用的车辆检测器主要有环形线圈车辆检测器、视频车辆检测器和微波车辆检测器。相比于视频和微波检测技术的难以实用性，环形线圈车辆检测器由于技术实现简单、准确率较高、可靠性较高目前被大量应用。但环形线圈的面积过大，成本较高，布设时对路面破坏严重，维护麻烦。最近利用磁传感器检测车辆信息的技术逐渐兴起，相比于传统磁传感器，GMR传感器以其检测灵敏度高、磁场测量范围大、可操作线性范围宽、工作温度范围大等优点而具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于GMR磁敏技术探测车流量的无线传感器网络装置和实现方法。

本发明要解决的是现有视频和微波检测技术的难以实用性，环形线圈车辆检测器环形线圈的面积过大，成本较高，布设时对路面破坏严重，维护麻烦的问题。

为实现以上目的，本发明所述的基于GMR磁敏技术探测车流量的无线传感器网络装置包括：GMR传感器、滤波降噪单元、差分放大单元、直流偏置单元、二级放大单元、隔直滤波单元、迟滞比较单元、动态调整单元、控制单元和射频单元组成。GMR传感器连接于滤波降噪单元，滤波降噪单元连接于差分放大单元，差分放大单元连接于直流偏置单元，直流偏置单元连接于二级放大单元，二级放大单元连接隔直滤波单元和控制单元，隔直滤波单元连接于迟滞比较单元，迟滞比较单元连接于控制单元，控制单元连接于动态调整单元，动态调整单元连接于直流偏置单元和二级放大单元，单片机与射频单元互相连接。

GMR传感器采集汽车经过时引起的磁场变化，并输出相应的电压信号；

滤波降噪单元对GMR传感器输出电压进行滤波和衰减噪声处理；

差分放大单元负责对滤波降噪单元处理后的信号进行差分放大；

直流偏置单元对差分放大后的信号进行数字可控直流偏置；

二次放大单元将偏置后的信号进行二次放大；

隔直滤波单元对二次放大后的信号进行隔直、滤波后，将信号经交流耦合给迟滞比较单元；

迟滞比较单元把收到的信号与预设电压进行比较产生脉冲信号；

控制单元对迟滞比较单元产生的脉冲信号进行计数、计时、抗干扰处理，这样便产生了车流量的信息，控制单元接着将该信息提供给射频单元；

利用自带的AD，控制单元采集二级放大单元的信号，对直流偏置单元和二级放大单元的电压偏置、放大增益等参数进行动态调整，以消除外界环境对磁场偏置和电路的影响，增加系统工作的稳定性。

控制单元处理数字化后的信号，协调整个系统的运行，并且控制系统功耗。

射频单元与基站建立无线通信联系，与基站进行数据的交换；

本发明所述的基于GMR磁敏技术探测车流量的无线传感器网络装置的实现方法包括：在GMR传感器旁放置磁柱，建立偏置磁场，磁场的方向与传感器敏感轴平行，磁场大小使传感器输出直流电压在35mV。当汽车经过GMR传感器时，磁场发生变化，GMR传感器就能在检测的半径范围内检测到此磁场变化并输出电压信号，滤波降噪单元对GMR传感器输出电压进行滤波和衰减噪声处理，处理后的信号送给差分放大单元进行差分放大，控制单元对数字电位计进行写预值操作，对差分放大后的信号进行直流偏置，偏置后的信号送给二次放大单元进行二次放大，二次放大后的信号经隔直滤波单元进行隔直、滤波后，信号经交流耦合给迟滞比较单元与预设电压进行比较产生脉冲信号，脉冲信号把微处理器从超低功耗模式下唤醒，进入正常工作状态，启动AD，采集信号，控制单元对脉冲信号进行计数、计时、抗干扰处理，接着将产生的车流量信息提供给射频单元，射频单元将该车流量信息发送给基站后便进入休眠状态，当没有车辆经过时，控制单元的微处理器工作于超低功耗模式，它控制射频单元休眠并关闭AD。