[发明专利]一种基于磁阻传感器的无线车辆信息检测系统

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种采用磁阻传感器及单片机实现对车流量、车型及车速进行识别的一种无线车辆信息检测系统。 

背景技术

随着智能交通行业的迅速发展，道路车辆信息的采集显得越来越重要。目前交通行业中大多采用视频车辆检测、数字微波车辆检测、激光车辆检测、红外线车辆检测以及感应线圈车辆检测等方法，这些传统车辆 

检测方法的准确性受外界环境的影响比较大，通用性不是很强，应用范围受限，随着车辆的急剧增加，交通状况的日益恶化，对这些检测方法提出了新的挑战。为了满足智能交通对数据采集高效准确的要求，本发明提出一种适用各种天气和环境的车辆检测手段——基于磁阻传感器的车辆检测。这种基于磁阻传感器的车辆检测方法是根据车辆经过路面时对地球磁场产生影响，磁阻传感器的数据采集系统会根据这种影响产生相应的波形，并通过无线模块发送到主节点，主节点计算机对获取的数据进行一系列计算，以实现车辆信息的准确识别。 

发明内容

本发明的目的是提供一种适用各种天气和环境的车辆检测手段，实现对对车流量、车型及车速进行识别。 

实现本发明目的的技术方案是：一种基于磁阻传感器的无线车辆信息检测系统，该系统利用基于磁场干扰强度的车辆识别算法和两个同步节点监测实现对车流量、车速以及车型的识别，该系统包括： 

检测节点，由数据采集模块，单片机控制模块，无线发射模块，供电模块组成，当汽车经过磁阻传感器时，传感器周围磁场会产生扰动，传感器节点被唤醒，变化的磁场引起磁阻传感器内阻值变化，从而引起通过传感器电流的变化，这样变化的电信号就体现了车辆的经过； 

主节点，由单片机控制模块，无线模块，计算机模块组成，一般布置在检测节点附近，接收两个子节点发送过来的数据，然后将数据发送给PC机进行处理 

作为本发明的进一步改进，所述磁阻传感器采用Honeywell公司的一维磁阻传感器HMC1021，所述节点控制器采用STC12C4052AD单片机，采用nRF401无线模块进行信号传输，采用可震动充电的锂电池供电。 

作为本发明的进一步改进，检测节点执行下列步骤： 

（1）系统上电，对磁阻传感器和无线模块进行初始化，设置无线模块为休眠状态； 

（2）磁阻传感器进行自适应的获取无车时的基准值T_{_base}，假设无车通过时磁阻传感器产生的波形通过模数转换器后的数字信号实时序列为f(k)，则

（3）如果在获取到基准值前正好有车通过，算法检测到信号波动幅度超过一定值时，则此时获取基准值失败，进行下一次获取，直到获取到基准值成功； 

（4）在休眠状态下检测节点低频率的检测是否有车辆经过该节点，当有车接近节点时，磁阻传感器产生波形的振幅变大，当采集到M个样本点幅值的平均方差δ大于等于阈值T_offset时，就认为有车通过，同时开始采集数据，其中平均方差T_offset是通过实验测出的一个判别从无车到有车的临界阈值； 

（5）果车辆没有离开该无线节点，继续采集数据并保存在节点缓冲区，如果M个样本点幅值的方差δ小于阈值T_offset时，就判断为车辆离开，当系统检测到车辆离开的瞬间，启动无线传输模块，立即将数据发送给PC端主节点，然后将无线模块置于休眠状态。 

作为本发明的进一步改进，所述主节点执行下列步骤： 

（1）初始化硬件； 

（2）侦听子节点是否有数据请求，如果有数据接收请求，就接收该请求数据并将其放入一缓冲区中，数据接收完毕后发送给PC机进行处理以识别车型和求取车速，主节点在接收数据期间不再响应其他节点请求，直到数据接收完毕，主节点依次接收子节点的数据，先接收第一个子节点的数据，然后接收第二个子节点的数据，再接收第一个子节点的数据，依此类推。 

作为本发明的进一步改进，所述步骤（2）中的车速识别执行下列步骤： 

（1）布置的两个节点的距离为L，车辆经过第一个节点后，第一个节点完成了一次车辆信号的采集，检测到车辆离开第一个节点的瞬间便发送数据包给主节点； 

（2）主节点记录接收数据包的时间t1，并读取节点标志信息，这个时间是车辆离开第一个节点的时间加上传输延时； 

（3）第二个节点会采集到车辆经过的信号，并将数据发送到主节点，主节点记录接收到第 二个节点的时间t2，并读取节点标志信息； 

（4）主节点通过一系列的算法判定收到的两个数据包是一辆车依次经过两个节点的数据包，如果是就可以计算出车速：