CN102720108A - 沥青道路的数字化磁记录方法及其感知装置 - Google Patents

沥青道路的数字化磁记录方法及其感知装置 Download PDF

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本发明提供沥青道路的数字化磁记录方法：1）在沥青中加入1%-20%的磁化粉末，经过加热、搅拌，与石料混合之后进行铺设，构成一层1-3cm可磁化沥青表面层，可磁化沥青表面层的表面即为磁化路面；2）将道路诱导信息按三轴异轨同构的编码方式写入磁化路面；三轴异轨同构的编码方式为：磁力线的坐标包括横轴、纵轴和垂直轴三个方向，其中纵轴与道路行驶方向一致，横轴与道路行驶方向相切，垂直轴与道路所在平面相垂直，每个轴向的磁力线均按其正反方向赋予二进制编码；将每个车道分为若干轨迹，轨迹与道路行驶方向相同且由有磁轨迹与无磁轨迹组成、或由有磁轨迹组成，有磁轨迹由所赋予的二进制编码组成，无磁轨迹为非编码轨迹。

Description

沥青道路的数字化磁记录方法及其感知装置
技术领域
本发明涉及一种磁记录方法，具体涉及一种数字化磁记录沥青道路编码方法及其感知装置。
背景技术
一种数字化沥青道路数据灌入方法及其装置是一种全新的方法，目前公路还尚无数字沥青道路概念，道路的数字化的方法通过公路标识牌和led显示牌来告示车辆的数据信息，或通过GPS导航，该系统通过磁系统数据进行读写，可以改进道路诱导方式，提高诱导精度，是一个方便快速的巡航方式，提高灌写速度和效率。
目前，在媒体记录设备常常使用，如专利200410001398.7（用于确定磁带磁头的写入磁道宽度的系统和方法），该专利的磁带磁头的写入磁道宽度通过在具有不同背景信号的磁带上写入前景磁道信号来测量。磁带读取磁头从前景磁道信号的一边沿离开，横向跨越前景磁道信号并且离开其相反边沿。逻辑部分检测读取磁头遇到前景磁道信号的一边沿和相反边沿；并且根据独立位置传感器采用读取磁头处于前景磁道信号的一边沿和相反边沿的横向位置之间的横向距离，确定前景磁道信号的宽度。目前公路还尚无数字沥青道路概念，前期人们开展了磁道钉数字化方法，如专利200610019775.9，磁道钉定位导航二维磁传感器，该装置不需要通过磁化灌写，只需要将磁道钉埋入道路，通过磁道钉的南北极的方向来表示数字，这种方式，需要大量的人力物力来改写，并且所能记载的内涵很少。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种沥青道路的数字化磁记录方法及其感知装置，建立一种全新的道路标线的方法，提高磁沥青路面的轨迹辨识能力，增加的道路标线的内涵。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种沥青道路的数字化磁记录方法，其特征在于：它包括以下步骤：
1）在铺设表面层沥青道路施工前，在沥青中加入1%-20%的磁化粉末，经过加热、搅拌，与石料混合之后进行铺设，构成一层1-3cm可磁化沥青表面层，可磁化沥青表面层的表面即为磁化路面；
2）将道路诱导信息按三轴异轨同构的编码方式写入磁化路面；
三轴异轨同构的编码方式为：磁力线的坐标包括横轴、纵轴和垂直轴三个方向，其中纵轴与道路行驶方向一致，横轴与道路行驶方向相切，垂直轴与道路所在平面相垂直，每个轴向的磁力线均按其正反方向赋予二进制编码；将每个车道分为若干轨迹，轨迹与道路行驶方向相同且由有磁轨迹与无磁轨迹组成、或由有磁轨迹组成，有磁轨迹由所赋予的二进制编码组成，无磁轨迹为非编码轨迹。
按上述方案，同一条有磁轨迹的磁力线的编码方向为同一轴向。
按上述方案，相邻的轨迹若均为有磁轨迹，则相邻轨迹的磁力线的编码方向为异轴的。
按上述方案，相邻的轨迹中一条为有磁轨迹，一条为无磁轨迹。
按上述方案，将2-50条有磁轨迹作为一组组合编码，每组组合编码由一条无磁轨迹隔开。
按上述方案，每组组合编码对应于一个车道。
一种沥青道路数字化磁感知装置，其特征在于：它包括三轴磁力传感器，三轴磁力传感器的组数与轨迹数相同且一一对应；三轴磁力传感器与计算机连接。
按上述方案，它还包括汽车，磁力传感器设置在汽车底盘下方。
按上述方案，所述的三轴磁力传感器由霍尔器件、磁敏晶体管、巨磁阻抗传感器、线圈传感器中的一种或几种构成。
本发明的有益效果为：
1、利用磁带的写入原理，将道路诱导信息写入磁化地面，并且采用三轴异轨同构的编码方式，能够通过不同的轨迹排列方式获得更多的信息，丰富道路标线的内涵，创立一种新的磁沥青路面诱导机制。
2、同一条有磁轨迹的磁力线的编码方向为同一轴向，这样能在读取编码时对应的磁力传感器仅对该轴磁力线进行感知，提高精度。
3、相邻的轨迹中一条为有磁轨迹、一条为无磁轨迹，即用无磁轨迹将有磁轨迹隔开，能够防止在读取编码时造成识别错误。
4、将2-50条有磁轨迹作为一组组合编码，每组组合编码由一条无磁轨迹隔开，每组有磁轨迹数量越多，单组包含的数据信息的容量越大；若每组对应于一个车道，那么不同的车道采用不同的编码进行标识划分，会使得数据更为精确和清楚。
附图说明
图1为磁沥青路面车路协同示意图。
图2为磁沥青路面数字化示意图。
图3为数字化沥青道路记录方法流程图。
图4为数字化沥青道路信息记录装置安装示意图。
图5为数字化沥青道路信息记录装置结构图。
图6为磁力线纵向写入示意图。
图7为数字化沥青道路记录装置的原理框图。
图中：1、轨迹；2、底盘；3、三轴传感器；4、第一车道；5、第二车道；6、车道标线；7、有磁轨迹；8、无磁轨迹；9、消磁磁头阵列；10、写入磁头阵列；11、校验磁头阵列；12、修改磁头阵列；13、磁化路面；14、各磁头阵列安装在车辆底盘；15、纵向读写磁头。
具体实施方式
图1为磁沥青路面车路协同示意图，沥青道路数字化磁感知装置包括汽车、和设置在汽车底盘2下方的三轴磁力传感器3，三轴磁力传感器3的组数与轨迹1数相同且一一对应；三轴磁力传感器3与计算机连接。三轴磁力传感器由霍尔器件、磁敏晶体管、巨磁阻抗传感器、线圈传感器中的一种或几种构成，每个传感器对三个轴的某一个方向敏感，并将信号传输到计算机处理。
沥青道路的数字化磁记录方法包括以下步骤：
1）在铺设表面层沥青道路施工前，在沥青中加入1%-20%的磁化粉末，经过加热、搅拌，与石料混合之后进行铺设，构成一层1-3cm可磁化沥青表面层，可磁化沥青表面层的表面即为磁化路面。
2）将道路诱导信息按三轴异轨同构的编码方式写入磁化路面。
三轴异轨同构的编码方式为：磁力线的坐标包括横轴、纵轴和垂直轴三个方向，其中纵轴与道路行驶方向一致，横轴与道路行驶方向相切，垂直轴与道路所在平面相垂直，每个轴向的磁力线均按其正反方向赋予二进制编码；将每个车道分为若干轨迹，轨迹与道路行驶方向相同且由有磁轨迹与无磁轨迹组成、或由有磁轨迹组成，有磁轨迹由所赋予的二进制编码组成，无磁轨迹为非编码轨迹。
其中，“三轴”是指三个磁力线坐标轴的方向，有横轴、纵轴和垂直轴三个方向；“轨”是指轨迹，是由一串同一坐标轴的磁力线及其方向构成的二进制诱导信息编码；“异轨”是指不同磁力线坐标轴的方向构成不同轨迹；“同构”是在同一个磁力线坐标轴下，每条有磁轨迹采用同样的二进制编码机制，利用“上和下[↑，↓]”或“左和右[→，←]”或“前和后[⊕，⊙]”等磁力线方向对作为0和1二进制编码，进行诱导信息灌写，用于记录坐标定位、高程、方向等诱导信息等。此外，不磁化的路面作为无磁轨迹，暂且标记为O。
三轴异轨同构的编码方式保障了纵向编码和横向编码秩序，纵向异轨同构二进制保障了诱导信息的表达，有磁轨迹磁力线的三轴的磁力线方向及其与无磁轨迹的组合编码技术区分了车辆横向的偏移量。
根据不同的情况，可对有磁轨迹和无磁轨迹的排布、以及有磁轨迹各轴向的选取进行选择，本发明仅给出部分实施例以供参考。
实施例一：
路面完全划分为有磁轨迹，按三轴异轨同构的编码方式将道路诱导信息写入磁化路面。为了在读取编码时对应的磁力传感器仅对该轴磁力线进行感知，提高精度，将同一条有磁轨迹的磁力线的编码方向设置为同一轴向，保证了同轨同一种空间形式。每个有磁轨迹都是以0和1二进制灌写，建立同样的里程、偏移、高程等参数的编码规则。这种通过不同的磁力线的组合，比二进制的数据结构数据更大的空间，可以极大提高数据传输量，将更多诱导信息传达给车辆。具体如下表所示
← ← ↑ ↑ ⊕ ← ↑ ⊕ ← ↑ ⊕ ⊕
← ← ↑ ↓ ⊙ ← ↑ ⊙ ← ↑ ⊙ ⊙
← ← ↑ ↑ ⊕ ← ↑ ⊕ ← ↑ ⊕ ⊕
← → ↓ ↑ ⊙ → ↓ ⊙ → ↓ ⊙ ⊙
← ← ↑ ↑ ⊕ ← ↑ ⊕ ← ↑ ⊕ ⊕
→ ← ↑ ↑ ⊕ ← ↑ ⊕ ← ↑ ⊕ ⊕
← ← ↑ ↓ ⊕ ← ↑ ⊕ ← ↑ ⊕ ⊕
← ← ↓ ↑ ⊙ ← ↓ ⊙ ← ↓ ⊙ ⊙
← → ↑ ↑ ⊕ → ↑ ⊕ → ↑ ⊕ ⊕
→ → ↑ ↓ ⊙ → ↑ ⊙ → ↑ ⊙ ⊙
实施例二：
路面完全划分为有磁轨迹和无磁轨迹，其中有磁轨迹按三轴异轨同构的编码方式将道路诱导信息写入磁化路面。将同一条有磁轨迹的磁力线的编码方向设置为同一轴向。具体如下表所示
← ⊕ ←   ↑ ←   ⊕   ↑   ⊕
← ⊙ ←   ↑ ←   ⊙   ↑   ⊙
← ⊕ ←   ↑ ←   ⊕   ↑   ⊕
← ⊙ →   ↓ →   ⊙   ↓   ⊙
← ⊕ ←   ↑ ←   ⊕   ↑   ⊕
→ ⊕ ←   ↑ ←   ⊕   ↑   ⊕
← ⊕ ←   ↑ ←   ⊕   ↑   ⊕
← ⊙ ←   ↓ ←   ⊙   ↓   ⊙
← ⊕ →   ↑ →   ⊕   ↑   ⊕
→ ⊙ →   ↑ →   ⊙   ↑   ⊙
实施例三：
图2为磁沥青路面数字化示意图，图中有第一车道4和第二车道5两个车道，车道之间有车道标线6，每个车道划分若干条有磁轨迹7进行编码，车道标线6由无磁轨迹8构成。将2-50条有磁轨迹作为一组组合编码，每组组合编码由一条无磁轨迹隔开，每组组合编码对应于一个车道。将同一条有磁轨迹的磁力线的编码方向设置为同一轴向；相邻的轨迹若均为有磁轨迹，则相邻轨迹的磁力线的编码方向为异轴的
  ⊕ ↑ ← ⊕   ↑ ⊕ ← ↑  
  ⊙ ↑ ← ⊙   ↑ ⊙ ← ↑  
  ⊕ ↑ ← ⊕   ↑ ⊕ ← ↑  
  ⊙ ↓ → ⊙   ↓ ⊙ → ↓  
  ⊕ ↑ ← ⊕   ↑ ⊕ ← ↑  
  ⊕ ↑ ← ⊕   ↑ ⊕ ← ↑  
  ⊕ ↑ ← ⊕   ↑ ⊕ ← ↑  
  ⊙ ↓ ← ⊙   ↓ ⊙ ← ↓  
  ⊕ ↑ → ⊕   ↑ ⊕ → ↑  
  ⊙ ↑ → ⊙   ↑ ⊙ → ↑  
实施例四：
相邻的轨迹中一条为有磁轨迹，一条为无磁轨迹，防止编码识别错误
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←   ↓   ⊙   ↓   →   ⊙  
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←   ↓   ⊙   ↓   ←   ⊙  
←   ↑   ⊕   ↑   →   ⊕  
→   ↑   ⊙   ↑   →   ⊙  
以上实施例仅用于说明本发明的计算思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
另外，将道路诱导信息写入磁化路面的原理与磁带的灌录原理相同，本发明仅公开一种数字化沥青道路信息记录方法如图3所示，它包括以下步骤：
1）在铺设表面层沥青道路施工前，在沥青中加入1%-20%的磁化粉末，经过加热、搅拌，与石料混合之后进行铺设，构成一层1-3cm可磁化沥青表面层。
对于需要经常改写的磁化路面，其可磁化沥青表面层采用半硬磁化粉末；对于不需要经常改写的磁化路面，其可磁化沥青表面层采用硬性或矩形磁化粉末；根据磁化路面的不同，用不同的颜色加入沥青作为标记。
2）预设记录装置的运行速度Vi以及磁头对应的读写时间tj。
记录装置的运行速度Vi即为汽车行驶速度；所述磁头对应的读写时间tj=ti=A/Vi；其中A为可磁化沥青表面层上单位帧的长度，为已知量；ti为单位帧的读写时间。
3）当记录装置以Vi匀速运行时，发送消磁信息给消磁磁头阵列，以消除磁化路面原有信息。
4）从存储器中读取道路诱导信息发送给写入磁头阵列，将道路诱导信息写入磁化路面。
方法中所提及的记录装置如图4和图5所示，数字化沥青道路记录装置包括从前往后依次平行排列的消磁磁头阵列9、写入磁头阵列10、校验磁头阵列11、修改磁头阵列12，各磁头阵列安装在车辆底盘14，且各磁头阵列底部与磁化路面的高度为1-10cm。以上四种磁头列阵的功能如下：消磁磁头阵列9消除磁化路面中存在的磁化信息；写入磁头阵列10写入磁化信息；校验磁头阵列11对之前写入的信息与路面中已经存在的信息进行对比校验；修改磁头阵列12根据之前校验磁头的校验判断进行操作，如果数据有差异，重新再写入一次，否则不动作。
由图4、5、6，可见数字化沥青道路记录装置在车辆底盘与磁化路面的工作状态。各磁头阵列结构相同，每个磁头阵列的列数与磁化路面的磁道数相同，每列包含7-70个磁头，每个磁头的横向距离为5-50cm；每个磁头阵列中根据磁化路面需要设有纵向读写磁头15、横向读写磁头、垂直方向读写磁头三种磁头，磁头的磁力线灌写方向分别为横向、纵向、垂直方向（三种灌写原理相同），对磁化路面13中三个完全不同的方向写入数据，提高数据的读写速度。磁头采用线圈缠绕磁芯组成。
图7为数字化沥青道路记录装置的原理框图，各磁头阵列分别与单片机连接，单片机与存储器连接。单片机与磁头根据磁头具有的总线或接口的类型进行通信，也可以使用数字I/O信号进行控制。

Claims (9)

1.一种沥青道路的数字化磁记录方法，其特征在于：它包括以下步骤：
1）在铺设表面层沥青道路施工前，在沥青中加入1%-20%的磁化粉末，经过加热、搅拌，与石料混合之后进行铺设，构成一层1-3cm可磁化沥青表面层，可磁化沥青表面层的表面即为磁化路面；
2）将道路诱导信息按三轴异轨同构的编码方式写入磁化路面；
三轴异轨同构的编码方式为：磁力线的坐标包括横轴、纵轴和垂直轴三个方向，其中纵轴与道路行驶方向一致，横轴与道路行驶方向相切，垂直轴与道路所在平面相垂直，每个轴向的磁力线均按其正反方向赋予二进制编码；将每个车道分为若干轨迹，轨迹与道路行驶方向相同且由有磁轨迹与无磁轨迹组成、或由有磁轨迹组成，有磁轨迹由所赋予的二进制编码组成，无磁轨迹为非编码轨迹。
2.根据权利要求1所述的沥青道路的数字化磁记录方法，其特征在于：同一条有磁轨迹的磁力线的编码方向为同一轴向。
3.根据权利要求2所述的沥青道路的数字化磁记录方法，其特征在于：相邻的轨迹若均为有磁轨迹，则相邻轨迹的磁力线的编码方向为异轴的。
4.根据权利要求2所述的沥青道路的数字化磁记录方法，其特征在于：相邻的轨迹中一条为有磁轨迹，一条为无磁轨迹。
5.根据权利要求2所述的沥青道路的数字化磁记录方法，其特征在于：将2-50条有磁轨迹作为一组组合编码，每组组合编码由一条无磁轨迹隔开。
6.根据权利要求5所述的沥青道路的数字化磁记录方法，其特征在于：每组组合编码对应于一个车道。
7.一种沥青道路数字化磁感知装置，其特征在于：它包括三轴磁力传感器，三轴磁力传感器的组数与轨迹数相同且一一对应；三轴磁力传感器与计算机连接。
8.根据权利要求7所述的沥青道路数字化磁感知装置，其特征在于：它还包括汽车，磁力传感器设置在汽车底盘下方。
9.根据权利要求7或8所述的沥青道路数字化磁感知装置，其特征在于：所述的三轴磁力传感器由霍尔器件、磁敏晶体管、巨磁阻抗传感器、线圈传感器中的一种或几种构成。
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