CN103680151B - 地磁型路测传感器及其实现方法 - Google Patents

Abstract

发明公开一种地磁型路测传感器及其实现方法。所述地磁型路测传感器包括相连的供电电路、用于根据当前地磁场强度的变化超过设定的阈值时判断有车辆进入的控制电路及用于检测当前地磁场强度的地磁检测电路，且所述控制电路通过RS485接口连接Zigbee无线模块。本发明通过检测当前地磁场强度的变化，判断是否有车辆通过，电路结构简单、实现成本较低且检测准确性较高，具有较佳的运用前景。

Description

地磁型路测传感器及其实现方法

技术领域

本发明涉及路面车辆检测技术，尤其是涉及一种地磁型路测传感器及其实现方法。

背景技术

数据采集系统在交通监控系统中起着非常重要的作用，所以研究有更高应用价值的数据采集系统是必要的。车辆检测传感器是数据采集系统的关键部分，传感器的性能对数据采集系统的准确性起决定作用。

传统的交通数据采集是通过在路面上铺设地感线圈传感器，存在以下缺点：

1、线圈在安装或维护时必须直接埋入车道，这样交通会受到阻碍。

2、埋置线圈的切缝软化了路面，容易使路面受损，且工程施工时，出于无意或由于需要切断线圈的现象也会发生，结果常常使线圈无法使用。

3、感应线圈易受到冰冻、盐碱或繁忙交通的影响而导致工作失效，可靠性较低。

4、感应线圈寿命一般为二年，之后要破坏路面，重新铺设等。其它传感器如超声波传感器容易受环境的影响，当风速6级以上时，反射波产生漂移而无法正常检测；探头下方通过的人或物也会产生反射波，造成误检；红外传感器工作现场的灰尘、冰雾会影响系统的正常工作。

5、现有的几种车辆检测传感器都是根据车长来识别车辆的类型，无法识别载重车辆。而在未来的智能交通运输系统中，交通数据采集器将大范围覆盖街道和公路，从而发挥数据采集的优势。

因此，传感器的检测准确度对区域监控方案的产生非常重要。如何开发一种先进的、稳定准确的传感系统代替现有的落后的传感系统就成为一个亟待解决的问题。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种地磁型路测传感器及其实现方法，利用高分辨率的三分量磁传感器模块精确探测车辆对地球磁场的扰动情况，精确的实现对车辆的检测。

本发明采用如下技术方案实现：一种地磁型路测传感器，其包括相连的供电电路、用于根据当前地磁场强度的变化超过设定的阈值时判断有车辆进入的控制电路及用于检测当前地磁场强度的地磁检测电路，且所述控制电路通过RS485接口连接Zigbee无线模块。

其中，地磁检测电路包括三分量磁传感器模块以及在三分量磁传感器模块的三分量检测端口连接的三分量检测电路。

其中，三分量检测电路包括：在三分量磁传感器模块的ZDRVP引脚、ZDRVN引脚分别串接电阻R1和电阻R2后连接检测线圈LZ的两端，且检测线圈LZ的两端分别与三分量磁传感器模块的ZINP引脚及ZINN引脚相连；三分量磁传感器模块的YDRVP引脚、YDRVN引脚分别串接电阻R3和电阻R4后连接检测线圈LY的两端，且检测线圈LY的两端分别与三分量磁传感器模块的YINP引脚及YINN引脚相连；三分量磁传感器模块的XDRVN引脚、XDRVP引脚分别串接电阻R5和电阻R6后连接检测线圈LX的两端，且线圈LX的两端分别与三分量磁传感器模块的XINP引脚及XINN引脚相连。

另外，本发明还公开一种地磁型路测传感器的实现方法，该地磁型路测传感器包括相连的供电电路、控制电路及地磁检测电路，以及通过RS485接口连接所述控制电路的Zigbee无线模块；

所述方法包括步骤：在上电后首先进行初始化，检测出X方向、Y方向和Z方向在没有车辆情况下的磁场初始值，将磁场初始值发送给控制电路；然后，地磁检测电路不断地进行检测当前地磁场强度，将当前地磁场强度发送给控制电路；当控制电路检测出X方向、Y方向或Z方向的当前地磁场强度发生变化并超过设定的阈值时，判断有车辆进入，并当检测到X方向、Y方向和Z方向的当前地磁场强度恢复到磁场初始值时表示车辆离开；控制电路通过Zigbee无线模块将检测结果发送给上位机。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过检测当前地磁场强度的变化，判断是否有车辆通过，电路结构简单、实现成本较低且检测准确性较高，具有较佳的运用前景。

附图说明

图1是本发明的工作原理框图；

图2是图1中地磁型路测传感器的结构示意图；

图3是图2中控制电路的电路示意图；

图4是图2中地磁检测电路的电路示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明提出的地磁型路测传感器包括相连的地磁型路测传感器和Zigbee无线模块。地磁型路测传感器用于定时探测车位周围的磁场强度来判断是否有车。而Zigbee无线模块与路由器或其他无线射频模块组成传感器网络。当车位状态发生变化时，当前车位状态会通过Zigbee无线模块上传给停车场的上位机，将当前的车位状态上传给上位机的车位信息平台。

其中，地磁型路测传感器就是利用高分辨率的地磁识别能力，精确探测车辆对地球磁场的扰动情况，可分辨地球磁场0.02％的变化(80微高斯)，消除了常规车辆检测器需要线圈这一难题，也突破了车辆检测器在智能交通中的瓶颈(即无法一体式结构)一个车辆检测器就实现了所有车辆检测功能。

结合图2所示，地磁型路测传感器具体包括依次相连的供电电路、控制电路及地磁检测电路，由供电电路向控制电路及地磁检测电路提供工作电源。

结合图3所示，控制电路是由TI公司生产型号是M430F2274的微处理器芯片U3实现。并且，微处理器芯片U3通过状态(STATE)、触发(TRIG)、数据收(RXD)、数据发(TXD)及电源脚与Zigbee无线模块相连。较佳的，微处理器芯片U3通过RS485接口与Zigbee无线模块，当车位状态发生变化时，检测器通过触发脚唤醒Zigbee无线模块，并用相应状态指示是否有车，同时微处理器芯片U3还可以接收、回应Zigbee无线模块传来的数据。

结合图4所示地磁检测电路由美国PNI公司生产型号是MicroMag3的三分量磁传感器模块U1实现，在三分量磁传感器模块U1的三分量检测端口连接三分量检测电路。具体来说，三分量检测电路包括：在三分量磁传感器模块U1的ZDRVP引脚、ZDRVN引脚分别串接电阻R1和电阻R2后连接检测线圈LZ的两端，且检测线圈LZ的两端分别与三分量磁传感器模块U1的ZINP引脚及ZINN引脚相连；三分量磁传感器模块U1的YDRVP引脚、YDRVN引脚分别串接电阻R3和电阻R4后连接检测线圈LY的两端，且检测线圈LY的两端分别与三分量磁传感器模块U1的YINP引脚及YINN引脚相连；三分量磁传感器模块U1的XDRVN引脚、XDRVP引脚分别串接电阻R5和电阻R6后连接检测线圈LX的两端，且线圈LX的两端分别与三分量磁传感器模块U1的XINP引脚及XINN引脚相连。地磁检测电路通过对X方向的检测线圈LX、Y方向的检测线圈LY以及Z方向的检测线圈LZ的正反向电感进行检测，测量出当前地磁场强度，并将当前地磁场强度的数据发送给控制电路。

检测线圈LX、检测线圈LY和检测线圈LZ均作为三分量磁传感器模块U1的一个组成部分，当磁场改变时，会影响检测线圈的电感量，从而引起振荡频率的改变。根据振荡频率的变化量计算出当前地磁场强度，用正反两个方向检测来提高电感线圈的稳定性，减少其偶然性。有关三分量磁传感器模块U1如何根据检测线圈LX、检测线圈LY和检测线圈LZ的电感量来判断当前地磁场强度，此乃三分量磁传感器模块U1内部已集成的算法，本申请不加以详细描。

地磁检测电路在上电后首先进行初始化，检测出X方向、Y方向和Z方向在没有车辆情况下的磁场初始值，将磁场初始值发送给控制电路；然后，地磁检测电路不断地进行检测当前地磁场强度，将当前地磁场强度发送给控制电路；当控制电路检测出X方向、Y方向或Z方向的当前地磁场强度发生变化并超过设定的阈值时，判断有车辆进入，并当检测到X方向、Y方向和Z方向的当前地磁场强度恢复到磁场初始值时表示车辆离开；控制电路通过Zigbee无线模块与上位机进行通信。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.地磁型路测传感器，其特征在于，包括相连的供电电路、用于根据当前地磁场强度的变化超过设定的阈值时判断有车辆进入的控制电路及用于检测当前地磁场强度的地磁检测电路，且所述控制电路通过RS485接口连接Zigbee无线模块；

其中，地磁检测电路包括型号为MicroMag3的三分量磁传感器模块以及在三分量磁传感器模块的三分量检测端口连接的三分量检测电路；三分量检测电路包括：在三分量磁传感器模块的ZDRVP引脚、ZDRVN引脚分别串接电阻R1和电阻R2后连接检测线圈LZ的两端，且检测线圈LZ的两端分别与三分量磁传感器模块的ZINP引脚及ZINN引脚相连；三分量磁传感器模块的YDRVP引脚、YDRVN引脚分别串接电阻R3和电阻R4后连接检测线圈LY的两端，且检测线圈LY的两端分别与三分量磁传感器模块的YINP引脚及YINN引脚相连；三分量磁传感器模块的XDRVN引脚、XDRVP引脚分别串接电阻R5和电阻R6后连接检测线圈LX的两端，且线圈LX的两端分别与三分量磁传感器模块的XINP引脚及XINN引脚相连。

2.一种地磁型路测传感器的实现方法，其特征在于，该地磁型路测传感器包括相连的供电电路、控制电路及地磁检测电路，以及通过RS485接口连接所述控制电路的Zigbee无线模块；

所述方法包括步骤：在上电后首先进行初始化，检测出X方向、Y方向和Z方向在没有车辆情况下的磁场初始值，将磁场初始值发送给控制电路；然后，地磁检测电路不断地进行检测当前地磁场强度，将当前地磁场强度发送给控制电路；当控制电路检测出X方向、Y方向或Z方向的当前地磁场强度发生变化并超过设定的阈值时，判断有车辆进入，并当检测到X方向、Y方向和Z方向的当前地磁场强度恢复到磁场初始值时表示车辆离开；控制电路通过Zigbee无线模块将检测结果发送给上位机；

其中，地磁检测电路包括型号为MicroMag3的三分量磁传感器模块以及在三分量磁传感器模块的三分量检测端口连接的三分量检测电路；三分量检测电路包括：在三分量磁传感器模块的ZDRVP引脚、ZDRVN引脚分别串接电阻R1和电阻R2后连接检测线圈LZ的两端，且检测线圈LZ的两端分别与三分量磁传感器模块的ZINP引脚及ZINN引脚相连；三分量磁传感器模块的YDRVP引脚、YDRVN引脚分别串接电阻R3和电阻R4后连接检测线圈LY的两端，且检测线圈LY的两端分别与三分量磁传感器模块的YINP引脚及YINN引脚相连；三分量磁传感器模块的XDRVN引脚、XDRVP引脚分别串接电阻R5和电阻R6后连接检测线圈LX的两端，且线圈LX的两端分别与三分量磁传感器模块的XINP引脚及XINN引脚相连。