CN102226931A

CN102226931A - 车辆检测装置

Info

Publication number: CN102226931A
Application number: CN2011101403735A
Authority: CN
Inventors: 刘向东; 何赐文; 王焱桥; 张大伟; 王鑫; 刘东旭; 邵帅; 徐东波; 程占林; 葛顺利
Original assignee: Mai Rui Data (beijing) Co Ltd
Current assignee: Mai Rui Data (beijing) Co Ltd
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: CN102226931B

Abstract

本发明涉及一种车辆检测装置，所述车辆检测装置具体包括：传感器，用于检测磁场的强度，并将磁场的强度信息转换为磁场的强度信号并发送；放大器，用于将接收到的磁场的强度信号进行放大处理；处理单元，用于接收放大后的磁场的强度信号，并根据该磁场的强度信号判断是否有车辆通过，生成包括时间数据的车辆压占信息；无线收发单元，用于将接收到的所述车辆压占信息通过天线发送。本发明的车辆检测装置，利用三路磁阻检测，提高了检测精度，选用全新的检测手段提高了检测准确性和可靠性，同时运用无线通信的方式，大大降低了施工的难度。

Description

车辆检测装置

技术领域

本发明涉及一种车辆检测装置，尤其涉及一种利用地磁效应对通过的车辆进行检测的检测装置。

背景技术

随着时代的发展，交通问题已经成为困扰城市的一个大问题，如果希望解决交通问题就需要对路面和路口的汽车信息进行采集，例如采集汽车驶过信息。

现有的汽车信息采集方式有电磁传感、超声传感、雷达探测、视频检测等等。例如环形线圈式车辆检测装置，当车辆通过埋设在路面下的环形线圈，引起线圈磁场的变化，检测器据此计算出车辆的信息，由此得出车辆的流量、速度、时间占有率和长度等交通参数，并上传给中央控制系统，以满足交通控制系统的需要。

但是现有技术由于自身的测量原理所限制，当车流拥堵，车间距小于3m的时候，其检测精度将会大幅度降低，甚至无法检测。而且切易受冰冻、路基下沉、盐碱等自然环境的影响。实际施工过程中施工量大，严重破坏路面。使用过程中易被损坏，难于维护，且施工和维护的成本高。有效工作时间短。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种车辆检测装置，不受天气影响和光线影响，可靠度高，工作时间久。

为实现上述目的，本发明提供了一种车辆检测装置，所述车辆检测装置具体包括：

传感器，用于检测磁场的强度，并将磁场的强度信息转换为磁场的强度信号并发送；

放大器，用于将接收到的磁场的强度信号进行放大处理；

处理单元，用于接收放大后的磁场的强度信号，并根据该磁场的强度信号判断是否有车辆通过，生成包括时间数据的车辆压占信息；

无线收发单元，用于将接收到的所述车辆压占信息通过天线发送。

所述传感器为单轴磁阻传感器。所述传感器为两轴磁阻传感器，用于检测两个方向的磁场的强度，并且生成两路磁场的强度信号，所述两路磁场的强度信号通过一开关单元发送至所述放大器。所述两轴磁阻传感器具体为检测正交的两个方向的磁场的强度的双轴磁阻传感器。所述传感器为单轴磁阻传感器和双轴磁阻传感器；所述单轴磁阻传感器生成一路磁场的强度信号，所述双轴磁阻传感器生成两路磁场的强度信号，均通过一开单元发送至所述放大器。

所述单轴磁阻传感器和所述两轴磁阻传感器具体为检测正交的三个方向的磁场的强度的磁阻传感器。所述车辆检测装置还包括电源，用于为所述处理单元供电，和在所述处理单元的控制下为无线收发单元供电。所述车辆检测装置还包括电源管理单元，与所述电源和处理单元相连接，用于在所述处理单元的控制下为所述开关单元和放大器供电。到达工作时隙时，所述处理单元控制所述处理单元、检测器、无线收发单元、开关单元和放大器从休眠状态进入工作状态；在工作时隙结束时，所述处理单元控制所述处理单元、检测器、无线收发单元、开关单元和放大器从工作装置进入休眠状态。所述无线收发单元进一步用于接收时间同步信息，用于所述处理单元校准内部运行时间数据。

本发明的车辆检测装置，利用三路磁阻检测，提高了检测精度，选用全新的检测手段提高了检测准确性和可靠性，同时运用无线通信的方式，大大降低了施工的难度。

附图说明

图1为本发明车辆检测装置的示意图之一；

图2为本发明车辆检测装置的示意图之二。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明的车辆检测装置是一种地磁型检测装置，利用对地表磁场的信号检测来判断车辆的通过。

图1为本发明车辆检测装置的示意图之一，如图所示，本发明的车辆检测装置具体包括传感器10、放大器20、处理单元30和无线收发单元40。

传感器10和放大器20相连接，放大器20和处理单元30相连接，而处理单元30与无线收发单元40相连接。

传感器10用于检测磁场的强度，并将磁场的强度信息转换为磁场的强度信号并发送；放大器20用于将接收到的磁场的强度信号进行放大处理；处理单元30用于接收放大后的磁场的强度信号，并根据该磁场的强度信号判断是否有车辆通过，生成包括时间数据的车辆压占信息；无线收发单元40用于将接收到的车辆压占信息通过天线50发送。

图2为本发明车辆检测装置的示意图之二，如图所示，本实施例的车辆检测装置具体包括传感器10、开关单元60、放大器20、处理单元30、无线收发单元40、天线50、电源70和电源管理单元80。

传感器10分别与处理单元30和开关单元60相连接，开关单元分别与处理单元30、电源管理单元80和放大器20相连接，放大器20分别与电源管理单元80和处理单元30相连接，处理单元30和无线收发单元40相连接，无线收发单元40分别与电源70和天线50相连接，电源70和电源管理单元80 相连接。

传感器10的实现方式有很多，本实施例利用的是单轴磁阻传感器11加双轴磁阻传感器12。实现还可以有很多，例如可以只用一个单轴磁阻传感器11，这样就不需要开关单元60进行切换，而且该单轴磁阻传感器的检测方向与车辆运行方向应一致，这样才可以有效提高检测精度。而且也可以只用一个双轴磁阻传感器12，该双轴磁阻传感器12检测两个方向的磁场的强度变化，生成两路磁场的强度信号，通过开关单元60切换发送，并且所检测的这两个方向应该是正交的，另外，其中的一个方向应该与车辆运行方向一致。

本实施例的传感器10是一个单轴磁阻传感器11外加一个双轴磁阻传感器12，单轴磁阻传感器11检测一个方向的磁场的强度变化，而双轴磁阻传感器12检测两个方向的磁场的强度变化，并且这三个方向都是正交的，由此可以实现高精度的检测，再有就是其中的一个检测方向与车流方向是一致的。两个传感器检测磁场的强度变化时是通过检测磁通量来进行检测的。

两个磁阻传感器的检测原理是一样的，都是检测地磁的强度变化，可以检测磁场强度E或者磁感应强度B。单轴磁阻传感器11检测磁场的强度变化后，生成一路磁场的强度信号；而双轴磁阻传感器12检测磁场的强度变化后，生成两路磁场的强度信号，这三路磁场的强度信号必须都要通过开关单元60发送。

因为上述的三路磁场的强度信号是模拟信号，所以开关单元60也是模拟开关，开关单元60在处理单元30的控制下轮流切换输出上述的三路磁场的强度信号给放大器20。

放大器20可以利用精密运算放大器来实现，其作用就是将三路磁场的强度信号放大，便于处理单元30的处理和接收。

处理单元30是本发明车辆检测装置的核心单元，其中包括，控制开关单元60的开合和关闭，由此实现传感器10的三路磁场的强度信号的切换输出，在接收放大器20放大后的磁场的强度信号后，进行判断，判断是否有车辆通过，如果是则生成一个车辆压占信息，该车辆压占信息里具有车辆通过的时间数据，然后将该车辆压占信息通过无线收发单元40通过天线50发送。

天线50可以是一个定向天线，定向天线的好处就是具有收敛作用，可以把发送的信号约束和收敛在一定的范围内，在该范围内的信号强度可以比不收敛的信号平均强度要大，由此使得信号的传播距离比较远，而且信号的抗干扰能力也会随之增强。

另外，因为通常情况下本发明车辆检测装置是一个无源装置，必须用自身电池的电量进行工作，而为了增加使用寿命，如果有效节约电能损耗和功耗将非常重要，本发明通过一种机制来有效节约装置的电能损耗。

电源70给处理单元30和无线收发单元40供电，单轴磁阻传感器11、双轴磁阻传感器12通过处理单元30通电，电源模块70通过电源管理单元80给开关单元60和放大器20供电。

因为本发明车辆检测装置的工作环境是很恶劣的，可能是非常高的高温，也可能是非常低的低温，因此就需要电池具有很大范围的工作温度，本发明的电池可以利用锂亚硫酰氯电池来实现，电池容量大，可以工作在八十度到零下四十度的温度范围。

电源70的所有供电都不是一直供电的，在处理单元30内部会不断的同步一个时钟，该时钟是通过由无线收发单元40不断接收一个下发的时间同步信息来实现的，无线收发电源40将该时间同步信息发送给处理单元30，处理单元30根据这个时间同步信息来校准内部运行的时间数据。该同步信息中规定了一个时间间隙，本发明的车辆检测装置只有在规定的时间间隙内工作，在该时间间隙外是处于休眠状态的。

当处理单元30里的时钟到达需要工作的时间间隙时，本发明车辆检测装置从休眠状态转变为工作状态时，处理单元30自唤醒，给单轴磁阻传感器11、双轴磁阻传感器12供电，然后控制无线收发单元40唤醒，无线收发单元40上电工作。同时，处理单元30控制电源管理单元80工作，为开关单元60和放大器20供电工作。

当处理单元30里的时钟到到达休眠的时间间隙时，本发明车辆检测装置从工作状态转变为休眠状态时，处理单元30停止为单轴磁阻传感器11、双轴磁阻传感器12供电，控制无线收发单元40休眠，无线收发单元40不上电休眠。同时，处理单元30控制电源管理单元80休眠，切断为开关单元60、放大器20的供电，这样单轴磁阻传感器11、双轴磁阻传感器12、开关单元60、放大器20也休眠。处理单元30自身除维持时钟外，同样进行休眠。

利用根据同步时钟的时间间隙的工作和休眠的切换，当不需要工作的时候，使得本发明车辆检测装置处于休眠状态，从而可以不用时刻上电工作，有效节约了电能的消耗，保证了本发明的长时间工作。

具体工作场景和工作过程如下：

本发明的车辆检测装置可以防水、防尘和防压，具有两层壳体，内层壳体内填充有硅胶，用于防水和防尘，而且内层壳体同样具有防水和防尘作用。外层壳体的主要作用是抗压，利用具有抗压物理特性的材质制造外层壳体。本发明可以具有15-20吨的防压能力，并且可以安装在任何路段的路面下方，只要是需要检测车辆通过的路段都是可以的，例如比较多用于在路口前。在需要安装本发明的车辆检测装置的路面位置。

出厂时，车辆检测装置已经制造和封装完毕，然后安装在路面下。

在使用前车辆检测装置具有一个入网和初始化的过程，当安装完毕以后需要接受入网信息，接收时间同步信息，进行时钟同步，并且由此得知由网络分配给自身的工作时间和休眠时间的时间间隙，完成入网过程。

所谓初始化过程其目的是为了自适应本地的背景磁场，从理论上来讲，不同的地理位置处，背景磁场并不是完全相同的，这样就需要一个自适应的初始化过程，从而保证检测的精确度，尽量防止误检测的发生。初始化的过程就是不断接受磁场强度的变化信息，通过初始化的机制，确定本地的背景磁场，根据该背景磁场来利用磁场强度的变化判断是否有车辆通过。

测量过程如下：

步骤101、由单轴磁阻传感器和双轴磁阻传感器来检测三个正交方向上的磁场的强度变化，生成三路磁场的强度信号；

步骤102，控制单元控制的开关单元的开闭，将上述三路磁场的强度信号发送给放大器；

步骤103，放大器将上述三路磁场的强度信号放大后发送给控制单元；

步骤104，控制单元根据该三路磁场的强度信号进行判断是否有车辆通过，如果有车辆通过则生成一个包含有车辆通过的时间数据的车辆压占信息；

步骤105，控制单元通过无线收发单元的天线将车辆压占信息发送。

在进行测量前，本发明还有一个唤醒过程，而测量后则具有一个休眠过程。唤醒过程是：当处理单元里的时钟到达需要工作的时间间隙时，本发明车辆检测装置从休眠状态转变为工作状态时，处理单元自唤醒，然后控制无线收发单元唤醒，无线收发单元40上电工作。同时，处理单元控制电源管理单元工作，为单轴磁阻传感器、双轴磁阻传感器、开关单元、放大器供电工作。

休眠过程是：当处理单元里的时钟到到达休眠的时间间隙时，本发明车辆检测装置从工作状态转变为休眠状态时，处理单元控制无线收发单元休眠，无线收发单元不上电休眠。同时，处理单元控制电源管理单元休眠，切断为单轴磁阻传感器、双轴磁阻传感器、开关单元、放大器的供电，这样单轴磁阻传感器、双轴磁阻传感器、开关单元、放大器也休眠。处理单元自身除维持时钟外，同样进行休眠。

本发明的车辆检测装置，由于具有背景磁场的自适应过程，因此可以有效降低检测误差；利用休眠和唤醒机制有效降低了功耗，增加了使用寿命，而且利用三路磁阻检测，同样提高了检测精度。再有，本发明车辆检测装置选用全新的检测手段提高了检测准确性和可靠性。同时运用无线通信的方式，大大降低了施工的难度。经过精心设计的检测器，极大的减小了对路面的损坏，降低了对外界环境的依赖。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种车辆检测装置，其特征在于，所述车辆检测装置具体包括：

放大器，用于将接收到的磁场的强度信号进行放大处理；

2.根据权利要求1所述的车辆检测装置，其特征在于，所述传感器为单轴磁阻传感器。

3.根据权利要求1所述的车辆检测装置，其特征在于，所述传感器为两轴磁阻传感器，用于检测两个方向的磁场的强度，并且生成两路磁场的强度信号，所述两路磁场的强度信号通过一开关单元发送至所述放大器。

4.根据权利要求3所述的车辆检测装置，其特征在于，所述两轴磁阻传感器具体为检测正交的两个方向的磁场的强度的双轴磁阻传感器。

5.根据权利要求1所述的车辆检测装置，其特征在于，所述传感器为单轴磁阻传感器和双轴磁阻传感器；所述单轴磁阻传感器生成一路磁场的强度信号，所述双轴磁阻传感器生成两路磁场的强度信号，均通过一开单元发送至所述放大器。

6.根据权利要求5所述的车辆检测装置，其特征在于，所述单轴磁阻传感器和所述两轴磁阻传感器具体为检测正交的三个方向的磁场的强度的磁阻传感器。

7.根据权利要求5所述的车辆检测装置，其特征在于，所述车辆检测装置还包括电源，用于为所述处理单元供电，和在所述处理单元的控制下为无线收发单元供电。

8.根据权利要求7所述的车辆检测装置，其特征在于，所述车辆检测装置还包括电源管理单元，与所述电源和处理单元相连接，用于在所述处理单元的控制下为所述开关单元和放大器供电。

9.根据权利要求7所述的车辆检测装置，其特征在于，到达工作时隙时，所述处理单元控制所述处理单元、检测器、无线收发单元、开关单元和放大器从休眠状态进入工作状态；在工作时隙结束时，所述处理单元控制所述处理单元、检测器、无线收发单元、开关单元和放大器从工作装置进入休眠状态。

10.根据权利要求1所述的车辆检测装置，其特征在于，所述无线收发单元进一步用于接收时间同步信息，用于所述处理单元校准内部运行时间数据。