CN103700263B - 地感线圈传感器及利用其实现车位快速检测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及传感器技术领域，公开了一种小型地感线圈传感器及利用其实现车位有无车辆快速检测的方法，该地感线圈传感器包括相互连接的车辆感应单元、频率检测单元及MCU，车辆感应单元包括地感线圈及与地感线圈电性连接的LC振荡电路，频率检测单元包括PLL频率合成器，该LC振荡电路通过一施密特触发反相器与PLL频率合成器电性连接；还包括一通讯模块，MCU分别对LC振荡电路、PLL频率合成器及通讯模块进行电源管理。本发明可以实现车位检测传感器的小型化，安装简单方便，且不会损毁路面；其具有无线可组网功能，减少了施工布线难度；其利用开环模式工作的鉴频鉴相器，通过对频率的变化进行检测的方法，需要的时间仅为数十毫秒，在电池供电条件下极大地延长了工作时间和功耗。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种应用于车位检测的地感线圈传感器，以及利用该地感线圈传感器进行车位快速检测的方法。
背景技术
智能停车场车位管理系统的核心是车位传感器技术。国内最常用的车位传感器有地感线圈传感器、地磁传感器、视频传感器、微波传感器、超声波传感器、红外传感器等，可以满足不同环境下对车位的检测要求。在以停车场为代表的静态智能交通应用中，由于车位传感器需求量大，因此特别有成本低、可安装性好、可维护性好的要求。目前，可拆式地感线圈传感器由于能满足车位状态检测精度和响应速度等应用要求，且综合成本低、可安装可维护性较好等因素，最适宜应用于停车场智能管理系统。
地感线圈车位传感器是一种基于电磁感应原理的车辆传感器。它通常在道路或车位路基下埋设环形线圈（一般为2m*1.5m）。当车辆通过该线圈或者停在该线圈上时，车辆本身上的铁质将会改变线圈内的磁通，引起线圈回路电感量的变化，检测器通过检测该电感量的变化来判断通行车辆的状态。通常的检测方法一般是利用环形线圈构成振荡电路对其振荡频率值进行检测，并根据频率大小进行判断是否有车辆在线圈上。要精确测量到HZ级的频率值，需要的计数闸门时间要在秒级以上。
再者，地感线圈传感器虽然是相对成熟的车辆检测技术，但根据实际应用经验发现仍有许多缺点：（1）线圈的安装需在地面切割2m*1.5m的环型地槽，并将线圈埋入槽中进行密封，固安装难度较大；且切割地面产生的噪声、灰尘，易造成环境污染，施工条件恶劣，同时加大施工量。（2）埋置线圈的切缝软化了路面，容易使路面受损。（3）现有的地感线圈传感器安装时接线比较复杂，且存在无法实现与计算机互联通信等弊端。综上所述，有必要对现有的地感线圈传感器从尺寸和频率变化快速检测等方面加以改进。
发明内容
本发明的一目的在于，提出一种地感线圈传感器，其体积小巧，无线组网，可电池供电，安装时无需在路面切槽，不会损毁路面；
本发明的另一目的在于，提出一种利用地感线圈传感器实现车位快速检测的方法，其利用开环模式工作的鉴频鉴相器，通过对频率的变化进行检测的方法，需要的时间仅为数十毫秒，极大地节约了工作时间和功耗。
为实现上述目的，本发明提供了一种地感线圈传感器，其包括：相互电性连接的车辆感应单元、频率检测单元及MCU，所述车辆感应单元包括地感线圈及与地感线圈电性连接的LC振荡电路，频率检测单元包括PLL频率合成器，所述LC振荡电路通过一施密特触发反相器与PLL频率合成器电性连接；还包括一通讯模块，所述MCU分别与LC振荡电路、PLL频率合成器及通讯模块电性连接。
具体的，所述地感线圈可以采用直径为0.5mm～0.75mm的双绞铜线绕制而成，该地感线圈的尺寸为长度20cm～40cm，宽度30cm～50cm、3匝。
本发明中，所述施密特触发反相器可以采用1～3级施密特触发反相器级联整形，该级联施密特触发反相器的输入端连接LC振荡电路输出端，该级联施密特触发反相器的输出端连接PLL频率合成器。
优选的，所述频率检测单元采用PLL频率合成器实现频率的快速检测，该PLL频率合成器内包括有电性连接的分频器和鉴频鉴相器，所述LC振荡电路通过级联施密特触发反相器与该PLL频率合成器内的分频器和鉴频鉴相器电性连接。
其中，所述PLL频率合成器包括有RF信号输入端、电源端、电荷泵输出端、接地端、锁相检测输出端、时钟输入端、数据输入端、信号使能端、时钟参考信号输出端、时钟参考信号输入端；所述RF信号输入端通过电容隔直与多级施密特触发反相器连接；锁相检测输出端、本振信号输出端及开关闭合端均空置；所述参考时钟信号输入端通过电容C18与一晶体谐振器电性连接。
本发明中，所述MCU可以采用型号为STM8L051的单片机，该单片机分别与PLL频率合成器的时钟输入端、数据输入端及信号使能端电性连接。
具体的，所述通讯模块采用433M或2.4G无线收发芯片，该无线收发芯片至少包括有一接地端、电源输入端、使能发射或接收端、4个SPI引脚端；所述使能发射或接收端，以及4个SPI引脚端均分别与单片机电性连接。
进一步地，本发明还提供了一种利用地感线圈传感器实现车位快速检测的方法，其包括：将地感线圈传感器放在车位的地面上，通以工作电流；利用CP-PLL开环输出，由MCU控制频率检测单元的休眠、工作交替时间；通过频率检测单元内CP输出脉冲串占空比增加或减小而判断有车无车；每间隔n个脉冲对一个脉冲的宽度进行采样，抽取i个采样脉冲宽度进行比较，整体呈变大趋势则判断为有车，变小则为无车；通讯模块将判断结果发送至系统的中央控制器处。
具体的，所述MCU控制频率检测单元在休眠和工作两个模式之间周期性切换，周期可变，处于休眠状态时，频率检测单元输出恒为一低电平；处于工作状态时，当地感线圈传感器上无车时，由车辆感应单元输入的振荡频率低于参考频率，频率检测单元输出为占空比渐小的脉冲串，渐小到零后恒为低电平；当地感线圈传感器上有车时，车辆感应单元的振荡频率增加，由车辆感应单元输入的振荡频率高于参考频率，频率检测单元输出为占空比渐大的脉冲串。
所述地感线圈传感器工作后振荡频率随地磁影响而有变化，通过MCU可对判断有车无车的阈值频率不断进行微调；无车时，f0-fp=a；有车时，fp-f0=b；其中，f0为一定值，表示参考频率的分频；fp表示振荡频率的分频；a固定为0.25KHz；b为每次有车时进行一次频率测量所得的常数。
本发明的地感线圈传感器及利用其实现车位快速检测的方法，其可以实现传感器的小型化，因此可以装入车辆缓冲带等装置中，安装时只需将其放在车位的地面上即可工作，安装较为简单方便，不用在路面切槽，且不会损毁路面；同时，其具有无线可组网功能，在实际工程中大大减少施工布线的难度，可以降低成本；特别的，其利用开环模式工作的鉴频鉴相器，通过对频率的变化进行检测的方法，需要的时间仅为数十毫秒，极大地节约了工作时间和功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中地感线圈传感器一种具体实施例的电路连接功能框图；
图2为本发明中地感线圈传感器一种具体实施例的电路连接示意图；
图3为本发明中车辆感应单元一种具体实施例的电路结构示意图；
图4为本发明中频率检测单元一种具体实施例的电路结构示意图；
图5为本发明中MCU一种具体实施例的电路结构示意图；
图6为本发明中通讯模块一种具体实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、2所示，本发明提供一种地感线圈传感器，其包括：相互电性连接的车辆感应单元10、频率检测单元20及微控制单元（MCU）IC4，所述车辆感应单元10包括地感线圈L1及与地感线圈L1电性连接的LC振荡电路12，频率检测单元20包括锁相环（PLL：PhaseLocked Loop）频率合成器IC2，所述LC振荡电路12通过一施密特触发反相器IC1与PLL频率合成器IC2电性连接；还包括一通讯模块M1，所述MCU分别与LC振荡电路12、PLL频率合成器IC2及通讯模块M1电性连接并对其进行电源管理。
如图3所示，为本发明中车辆感应单元10一种具体实施例的电路结构示意图，该车辆感应单元10主要由外置的地感线圈L1加入的LC振荡电路12构成。具体的，该LC振荡电路12内包括有作为放大元件的三极管Q1，该三极管Q1可以为NPN型三极管Q1，该NPN型三极管Q1的集电极与基极分别通过电阻R1、R3并联连接后，进而与施密特触发反相器IC1电性连接。该NPN型三极管Q1的发射极还分别与地感线圈L1、电容C1、电容C6、电容C7、电阻R2及电阻R4电性连接并接地。作为本发明的一种具体实施例，所述施密特触发反相器IC1可以采用1～3级施密特触发反相器级联整形，该级联施密特触发反相器的输入端连接LC振荡电路12输出端，该级联施密特触发反相器的输出端连接PLL频率合成器。作为本发明的一种优选实施例，所述多级施密特触发反相器可以采用型号为NL37WZ14构成三级施密特触发反相器，该三级施密特触发反相器包括有8个管脚，三级施密特触发反相器通过其第一管脚（A1）与LC振荡电路12电性连接，该三级施密特触发反相器还通过其第五管脚（A3）与PLL频率合成器IC2电性连接。具体的，所述NPN型三极管Q1的集电极与基极分别通过电阻R1、R3并联连接后，进而与施密特触发反相器IC1的第八管脚（VCC）电性连接，该三级施密特触发反相器的第二管脚（Y3）与第三管脚（A2）相连接，该三级施密特触发反相器的第六管脚（A3）与第七管脚（Y1）相连接，其第四管脚（GND）接地。该三级施密特触发反相器的第一管脚可以通过一电阻R15电性连接于NPN型三极管Q1集电极与电阻R1之间位置处。
由电磁场理论可知，任何载流导线都将在其周围产生磁场，对于长度为l、匝数为N的螺线管型线圈，其线圈内的磁场自感量为：
式中，μr是介质的相对磁导率，空气的μr为1；μ0=4×10-7h/m；A为线圈的环绕面积。当有车辆通过环形线圈时，车体上的铁金属底板将产生自成闭合回路的感应电涡流，此涡流又产生与原有磁场相反的新磁场，从而导致线圈总电感量变小；再由可知，L的变化会使调谐频率高于原有数值。为了达到传感器小型化的目的，本发明中的地感线圈L1可根据实际情况调整线圈长度和匝数。具体的，所述地感线圈L1可以采用直径为0.5mm～0.75mm的双绞铜线绕制而成。理想情况下，地感线圈L1可以不考虑材质，只考虑面积和匝数，为保证足够的频率变化量，本发明选择地感线圈L1尺寸为长度20cm～40cm，宽度30cm～50cm、3匝。目前市面上尚未有如本发明地感线圈传感器尺寸的小型传感器，由于体积的小型化，使得本发明的地感线圈传感器可装入车辆缓冲带等装置中，安装时只需将其放在车位的地面上即可工作，不用在路面切槽，因而安装较为简单方便，降低了施工量，且不会损毁路面。此外，本发明的地感线圈L1匹配8nF电容谐振频率约为500-600KHz。
本发明的频率检测单元20采用PLL频率合成器实现频率的快速检测，该PLL频率合成器包括有RF信号输入端、电源端、电荷泵输出端、接地端、锁相检测输出端、时钟输入端、数据输入端、信号使能端、时钟参考信号输出端、时钟参考信号输入端；所述RF信号输入端通过电容隔直与多级施密特触发反相器连接；锁相检测输出端、时钟参考信号输出端及开关闭合端均空置。如图4所示，为本发明中频率检测单元20一种具体实施例的电路结构示意图。具体的，该频率检测单元20可以采用型号为XN31202的双路PLL频率合成器IC2，该双路PLL频率合成器IC2内包括有电性连接的分频器和鉴频鉴相器（PFD），所述LC振荡电路12通过多级施密特触发反相器与该双路PLL频率合成器IC2内的分频器和鉴频鉴相器电性连接。振荡信号经过三级施密特触发反相器整形，输出为相同频率方波信号Fin，便于频率检测单元20内的分频器和鉴频鉴相器对其频率相位进行比较。
具体的，所述XN31202的双路PLL频率合成器IC2具有无死区PFD，可三态电荷泵电流，节电模式，锁相检测输出，环路滤波时间常数开关等特点，其包括有通道1的RF信号输入端Fin1、两个电源端Vcc、通道1的电荷泵输出端CP1、两个接地端GND、锁相检测输出端LO、时钟输入端CK、数据输入端Data、信号使能端STB、缓冲放大器输出端Bo、时钟参考信号输出端Xout、时钟参考信号输入端Xin、开关闭合端SW、通道2的电荷泵输出端CP2及通道2的RF信号输入端Fin2。其中，通道1的电荷泵输出端CP1及通道2的电荷泵输出端CP2均用于根据串行数据选择恒定的电荷泵输出电流；锁相检测输出端LO为开漏输出；缓冲放大器输出端Bo用于时钟参考信号通过缓冲放大器的输出；开关闭合端SW为改变环路滤波器时间常数的开关闭合端，此脚为开漏输出，如果不改变环路滤波器的时间常数，该开关闭合端SW不用则开关断开。本发明中，所述通道1的RF信号输入端Fin1及通道2的RF信号输入端Fin2分别通过电容C8及电容C9与三级施密特触发反相器的第五管脚并联连接。所述两个电源端Vcc连接在一起，且分别通过电容C11及电容C10接地。所述通道1的电荷泵输出端CP1、锁相检测输出端LO、缓冲放大器输出端Bo、时钟参考信号输出端Xout及开关闭合端SW均空置。所述时钟参考信号输入端Xin通过电容C18与一高稳定晶体谐振器IC3电性连接，该谐振器IC3可以采用型号为SiT8103的硅晶振荡器，该谐振器IC3的第二管脚空置，其第二管脚接地，该谐振器IC3的第四管脚还与一PNP型三极管Q3电性连接，该谐振器IC3与PNP型三极管Q3之间还连接有接地的电容C23及电阻R5；此外，该PNP型三极管Q3还电性连接有电阻R6、电阻R7及电容C12。所述通道2的电荷泵输出端CP2与一电阻R8电性连接。作为本发明的一种选择性实施例，所述通道2的电荷泵输出端CP2与电阻R8之间还并联连接有电容C15、电容C16、电容C17、电阻R9及电阻R10，该通道2的电荷泵输出端CP2还通过一电阻R9接地。本发明的XN31202的双路PLL频率合成器IC2内部寄存器可修改，通过设置通道1的电荷泵输出端CP1关闭，通道2的电荷泵输出端CP2输出电流±800μA，从而增大脉冲串信号占空比的变化速率。
如图5所示，本发明可以采用型号为STM8L051的单片机作为控制MCU，该单片机分别与双路PLL频率合成器IC2的时钟输入端CK、数据输入端Data及信号使能端STB电性连接。本发明利用电荷泵（CP）-PLL开环输出，并通过该MCU控制整个XN31202在休眠和工作两个模式之间周期性切换，周期可变，如：工作200ms，休眠4800ms。当处于处于休眠状态时，通道2的电荷泵输出端CP2输出恒为一低电平；处于工作状态时，当地感线圈L1上无车时，由车辆感应单元10输入的振荡频率低于参考频率，通道2的电荷泵输出端CP2输出为占空比渐小的脉冲串，渐小到零后恒为低电平；当地感线圈L1上有车时，车辆感应单元10振荡频率增加，由车辆感应单元10输入的振荡频率高于参考频率，通道2的电荷泵输出端CP2输出占空比渐大的脉冲串。继而由专门开发的算法检验占空比变化趋势的脉冲信号，判断出车位上有车或无车。具体的，本发明在鉴频鉴相器进行比较的振荡频率Fin和参考频率Xin实为振荡频率的分频fp和参考频率的分频fr，用1*1m铝板作为模拟车辆，在车辆底盘高度H=0.3cm测量得频率改变量约为0.5KHz。电荷泵波形的脉冲宽度正比于fp和fr的相位差。在实际应用中，可以将单片机内部的A、D、R寄存器设置为定值，则参与比较的判断频率f0为一定值，即f0=1000(32D+A)RKHz。当fp>f0为有车，fp<f0为无车。在本发明具体实施例中，所述STM8L051的单片机包括有20个管脚，其第一管脚（PC5）通过并联连接的电阻R18及电容C22与一PNP型二极管Q2电性连接，该PNP型二极管Q2一端接有3.3V电压，一端通过一电阻R20接地，其另一端接于电阻R18及电容C22后端，且通过一电阻R19接于3.3V电压处，该3.3V电压与电容C11之间还电性连接有一ME6202系列的低压差电压稳压器Q4，该低压差电压稳压器Q4一管脚还与一插座J1电性连接。该STM8L051的单片机的第二管脚（PC6）、第五管脚（PA2）、第六管脚（PA3）、第十八管脚（PC0）及第十九管脚（PC1）管脚空置，其第三管脚（PA0）为仿真管脚，第四管脚（PA1）为异步复位脚。再者，该STM8L051的单片机的第七管脚（VDD）接地，第八管脚（VDD）与一3.3V电压相连接，第九管脚（PD0）、第十管脚（PB0）、第十一管脚（PB1）、第十二管脚（PB2）及第十三管脚（PB3）均分别与通讯模块M1电性连接。此外，该STM8L051的单片机的第十四管脚（PB4）与电阻R8电性连接（为避免线条混乱，在图中未标识出其连接关系，仅用Check2表示），第十五管脚（PB5）通过一电阻R14与XN31202的双路PLL频率合成器IC2的时钟输入端CK电性连接，第十六管脚（PB6）通过一电阻R13与双路PLL频率合成器IC2的数据输入端Data电性连接，第十七管脚（PB7）通过一电阻R12与双路PLL频率合成器IC2的信号使能端STB电性连接。
本发明可采用电池供电，利用可变周期交替休眠/工作模式来延长工作时间。特别的，为了实现长时间待机工作，本发明对每个工作单元进行了低功耗设计和电源管理。STM8L051的单片机的第一管脚（PC5）用于控制车辆感应单元10的电源开关，第二十管脚（PC4）用于控制谐振器IC3的电源开关，同时通过时钟输入端CK、数据输入端Data、信号使能端STB控制PLL频率合成器内部的关断控制位。MCU通过电源管理实现频率检测单元20周期性工作，如工作200ms后休眠4800ms，周而复始地工作，整个地感线圈传感器的响应时间一定小于5秒。当整个电路开始工作时，STM8L051的单片机的第十四管脚（PB4）接收到频率检测单元20发送脉冲信号，经过专门的算法进行车辆判断后，即通过通讯模块M1向系统的中央控制器（未图示）输出有/无车信号，向系统的中央控制器每5s更新一次状态。由于线圈绕制工艺等因素，线圈电感量的离散性较大，因此每一个车辆感应单元10在无车状态下输出的频率也是不同的，还需要进行单独的校准，因此可以将校准值存放在MCU内部的EEPROM中。
如图6所示，本发明所述通讯模块M1可以采用433M或2.4G无线收发芯片，通过该通讯模块M1可以远程设置地感线圈传感器的各项参数。具体的，该无线收发芯片M1至少包括有一接地端（GND）、电源输入端（VDD）、使能发射或接收端（CE）、4个SPI引脚端（CSN、CSK、MOSI、MISO），以及一中断标志位（IRQ）。其中，所述SPI引脚端具体包括SPI片选引脚端（CSN）、SPI时钟输入引脚端（CSK）、SPI数据输入引脚端（MOSI）及SPI数据输出引脚端（MISO）。所述使能发射或接收端（CE），以及4个SPI引脚端（CSN、CSK、MOSI、MISO）均分别与单片机电性连接，所述中断标志位（IRQ）空置。在本发明具体实施例中，所述使能发射或接收端（CE）与STM8L051单片机的第十一管脚（PB1）电性连接，SPI片选引脚端（CSN）与STM8L051单片机的第十二管脚（PB2）电性连接，SPI时钟输入引脚端（CSK）与STM8L051单片机的第十三管脚（PB3）电性连接，SPI数据输入引脚端（MOSI）与STM8L051单片机的第九管脚（PD0）电性连接，SPI数据输出引脚端（MISO）与STM8L051单片机的第十管脚（PB0）电性连接。本发明的无线收发芯片M1采用两层PCB板邦定和SMT工艺研制的模块电路。其主要功能是利用微带天线（PIFA）天线发射/接收数据，采用433M或2.4G无线收发芯片进行半双工数据交互通信功能，其具有收发通道集成度高、外围少、传输速度快、功耗低、协议简单和技术成熟的优势，同时具备体积小、重量轻、可靠性高等特点，稳定通信距离≥25m。由于该通讯模块M1的设置，使得本发明的地感线圈传感器具有无线可组网功能，在实际工程中大大减少施工布线的难度。面对市面上的同类产品，该小型化地感线圈传感器在成本上具有一定优势。
进一步地，本发明还提供了一种利用地感线圈传感器实现车位快速检测的方法，其包括：将地感线圈传感器放在车位的地面上，通以工作电流；利用CP-PLL开环输出，由MCU控制频率检测单元20的休眠、工作交替时间；通过频率检测单元20内CP输出脉冲串占空比增加或减小而判断有车无车；每间隔n个脉冲对一个脉冲的宽度进行采样，抽取i个采样脉冲宽度进行比较，整体呈变大趋势则判断为有车，变小则为无车；通讯模块将判断结果发送至系统的中央控制器处。本发明的地感线圈传感器由于体积小型化，因此可装入车辆缓冲带等装置中，安装时只需将其放在车位的地面上即可工作，不用在路面切槽，损毁路面。同时，由于利用CP-PLL开环输出模式工作，通过对频率的变化进行检测的方法，需要的时间仅为数十毫秒，极大地节约了工作时间和功耗。
在本发明具体实施例中，所述地感线圈传感器包括相互电性连接的车辆感应单元10、频率检测单元20及微控制单元（MCU）IC4，所述车辆感应单元10包括地感线圈L1及与地感线圈L1电性连接的LC振荡电路12，频率检测单元20包括PLL频率合成器IC2，所述LC振荡电路12通过一施密特触发反相器IC1与PLL频率合成器IC2电性连接；还包括一通讯模块M1，所述MCU分别与LC振荡电路12、PLL频率合成器IC2及通讯模块M1电性连接。整个电路由MCU通过开关电路控制其在休眠和工作两个模式之间周期性切换，且周期不改变。例如：所述MCU控制频率检测单元20休眠4800ms，工作200ms，处于休眠状态时，频率检测单元20输出恒为一低电平；处于工作状态时，当地感线圈传感器上无车时，由车辆感应单元10输入的振荡频率低于参考频率，频率检测单元20输出为占空比渐小的脉冲串，渐小到零后恒为低电平；当地感线圈传感器上有车时，车辆感应单元10的振荡频率增加，由车辆感应单元10输入的振荡频率高于参考频率，频率检测单元20输出为占空比渐大的脉冲串。
受地磁场、环境、温度变化等影响，地感线圈传感器工作后振荡频率随地磁影响而有变化，通过MCU可对判断有车无车的阈值频率不断进行微调。基本算法为无车时，f0-fp=a；有车时，fp-f0=b。其中，a固定为0.25KHz；而由于车辆底盘高度不同，b为每次有车时模块进行一次频率测量所得常数。当车辆底盘高度H减小时，频率改变量将增加，相同情况下，检测算法更容易完成对有无车辆的判断。
特别的，由于本发明中采用的地感线圈传感器设置有通讯模块M1，使得该地感线圈传感器具有无线可组网功能，检测到的相关信息可以通过该通讯模块M1进行无线发送，从而实现与外界的通信，在实际工程中大大减少施工布线的难度。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种地感线圈传感器，包括相互电性连接的车辆感应单元、频率检测单元及MCU，其特征在于，所述车辆感应单元包括地感线圈及与地感线圈电性连接的LC振荡电路，频率检测单元包括PLL频率合成器，所述LC振荡电路通过一施密特触发反相器与PLL频率合成器电性连接；还包括一通讯模块，所述MCU分别与LC振荡电路、PLL频率合成器及通讯模块电性连接；所述地感线圈采用直径为0.5mm～0.75mm的双绞铜线绕制而成，该地感线圈的尺寸为长度20cm～40cm，宽度30cm～50cm、3匝。
2.如权利要求1所述的地感线圈传感器，其特征在于，所述施密特触发反相器采用1～3级施密特触发反相器级联整形，该级联施密特触发反相器的输入端连接LC振荡电路输出端，该级联施密特触发反相器的输出端连接PLL频率合成器。
3.如权利要求2所述的地感线圈传感器，其特征在于，所述频率检测单元采用PLL频率合成器实现频率的快速检测，该PLL频率合成器内包括有电性连接的分频器和鉴频鉴相器，所述LC振荡电路通过级联施密特触发反相器与该PLL频率合成器内的分频器和鉴频鉴相器电性连接。
4.如权利要求3所述的地感线圈传感器，其特征在于，所述PLL频率合成器包括有RF信号输入端、电源端、电荷泵输出端、接地端、锁相检测输出端、时钟输入端、数据输入端、信号使能端、时钟参考信号输出端、时钟参考信号输入端；所述RF信号输入端通过电容隔直与多级施密特触发反相器连接；锁相检测输出端、时钟参考信号输出端及开关闭合端均空置；所述参考时钟信号输入端通过电容C18与一晶体谐振器电性连接。
5.如权利要求4所述的地感线圈传感器，其特征在于，所述MCU采用型号为STM8L051的单片机，该单片机分别与PLL频率合成器的时钟输入端、数据输入端及信号使能端电性连接。
6.如权利要求5所述的地感线圈传感器，其特征在于，所述通讯模块采用433M或2.4G无线收发芯片，该无线收发芯片至少包括有一接地端、电源输入端、使能发射或接收端、4个SPI引脚端；所述使能发射或接收端，以及4个SPI引脚端均分别与单片机电性连接。
7.一种利用如权利要求1-6中任一项所述的地感线圈传感器实现车位快速检测的方法，其特征在于，包括：
将地感线圈传感器放在车位的地面上，通以工作电流；利用CP-PLL开环输出，由MCU控制频率检测单元的休眠、工作交替时间；通过频率检测单元内CP输出脉冲串占空比增加或减小而判断有车无车；每间隔n个脉冲对一个脉冲的宽度进行采样，抽取i个采样脉冲宽度进行比较，整体呈变大趋势则判断为有车，变小则为无车；通讯模块将判断结果发送至系统的中央控制器处。
8.如权利要求7所述的利用地感线圈传感器实现车位快速检测的方法，其特征在于，所述MCU控制频率检测单元在休眠和工作两个模式之间周期性切换，周期可变，处于休眠状态时，频率检测单元输出恒为一低电平；处于工作状态时，当地感线圈传感器上无车时，由车辆感应单元输入的振荡频率低于参考频率，频率检测单元输出为占空比渐小的脉冲串，渐小到零后恒为低电平；当地感线圈传感器上有车时，车辆感应单元的振荡频率增加，由车辆感应单元输入的振荡频率高于参考频率，频率检测单元输出为占空比渐大的脉冲串。
9.如权利要求7所述的利用地感线圈传感器实现车位快速检测的方法，其特征在于，所述地感线圈传感器工作后振荡频率随地磁影响而有变化，通过MCU可对判断有车无车的阈值频率不断进行微调；无车时，f0-fp＝a；有车时，fp-f0＝b；其中，f0为一定值，表示参考频率的分频；fp表示振荡频率的分频；a固定为0.25KHz；b为每次有车时进行一次频率测量所得的常数。
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