CN106297316A - 一种无线地感车辆检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及智能交通领域，更具体地，涉及一种无线地感车辆检测装置，使用线圈感应、无线传输、电池供电，厚度薄、面积小，直接安装于车位表面，不需要对路面进行切割。并且使用地磁原理进行车辆的移动判断，当发现车辆移动，启动地感判断，从而实现本装置的超低功耗使用，从而达到超长待机。无线地感车辆检测装置的感应线圈的输出端连接着感应控制器的输入端，感应控制器的输出端连接着无线通讯模块的输入端，电池的输出端连接着电源管理模块的输入端，电源管理模块的输出端连接着感应控制器、感应线圈、无线通讯模块的输入端，地感检测模块、地磁检测模块连接着单片机。

Description

一种无线地感车辆检测装置及方法

技术领域

本发明主要涉及智能交通领域，更具体地说，涉及一种无线地感车辆检测装置及方法。

背景技术

在智慧停车领域，尤其路侧停车，对车辆存在的检测是整个系统中不可或缺的一个环节，随着停车难的问题不断加剧，停车位数量增多，车辆检测装置的需求量增大，对车辆检测装置的性能要求越来越高。当前使用的检测装置有地磁感应器，视频摄像机，地感检测器，微波感应器。不同的感应方式各有不同的优点和缺点。地磁感应器，体积小，功耗低，便于施工，但其容易受到环境干扰，尤其在地铁，高压线缆附近，干扰尤其严重。视频摄像机方式的感知，主要存在价格高昂，容易受到雨雪天气干扰，以及在摄像机前方植物枝叶的影响而导致失败，在距离地面较低的视频桩，则容易被有意无意的破坏，例如受到路面下沉，树木根茎增粗导致摄像头位置偏移，同时口香糖，泥，巧克力，冰糕等粘性物质的污染会产生严重的影响。积水对雷达，超声波会产生严重影响，地感是相对比较成熟的方案，在智能交通中得到非常广泛的使用，但普通的地感线圈安装繁琐，同时没有方便的信息传输能力，限制了其在停车领域的使用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种无线地感车辆检测装置及方法，使用线圈感应、无线传输、电池供电，厚度薄、面积小，直接安装于车位表面，不需要对路面进行切割。并且使用地磁原理进行车辆的移动判断，当发现车辆移动，启动地感判断，从而实现本装置的超低功耗使用，从而达到超长待机。

为解决上述技术问题，本发明一种无线地感车辆检测装置包括感应控制器、感应线圈、无线通讯模块、电池、电源管理模块，感应控制器包括地感检测模块、地磁检测模块、单片机，使用线圈感应、无线传输、电池供电，厚度薄，面积小，直接安装于车位表面，不需要对路面进行切割。并且使用地磁原理进行车辆的移动判断，当发现车辆移动，启动地感判断，从而实现本装置的超低功耗使用，从而达到超长待机。

其中，所述感应线圈的输出端连接着感应控制器的输入端；所述感应控制器的输出端连接着无线通讯模块的输入端；所述电池的输出端连接着电源管理模块的输入端；所述电源管理模块的输出端连接着感应控制器的输入端；所述电源管理模块的输出端连接着感应线圈的输入端；所述电源管理模块的输出端连接着无线通讯模块的输入端；所述地感检测模块连接着单片机；所述地磁检测模块连接着单片机。

作为本发明的进一步优化，本发明一种无线地感车辆检测装置所述单片机采用STM32L151C8T6单片机。

作为本发明的进一步优化，本发明一种无线地感车辆检测装置所述地感检测模块采用MAG3110地磁传感器。

作为本发明的进一步优化，本发明一种无线地感车辆检测装置所述电池采用一次性电池或者可充电电池或者太阳能电池。

作为本发明的进一步优化，本发明一种无线地感车辆检测装置所述无线通讯模块采用蓝牙模块或者WIFI模块或者Zigbee模块或者ANT模块或者GSM模块或者NBIOT模块或者LoRa模块。

作为本发明的进一步优化，本发明一种无线地感车辆检测装置所述电源管理模块采用LDO芯片或者DCDC。

一种无线地感车辆检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：由电池为无线地感车辆检测装置提供电能，由电源管理模块管理系统各个器件的电源供给；

步骤二：将感应线圈贴装于车位表面，用于感应电感量的变化，并将这种变化传递给感应控制器，感应线圈可选同时线圈的两端通过电镀接头和感应控制器进行连接；

步骤三：当车辆经过时，车辆的铁磁特性会引起地磁场的扰动，磁场的扰动变化可以判断有无车辆经过。地磁检测模块将检测结果传输到单片机的PB3、PB5、PB6引脚，单片机由此判断是否启动地感检测模块；

步骤四：当单片机通过地磁检测模块识别到车辆移动，单片机通过PB11引脚控制地感检测模块的启停，单片机的PB11引脚输出高电平，地感检测模块开始工作，PB11引脚输出低电平，地感检测模块停止工作，通过地感检测可以确定车位上是否有车辆；

步骤五：地感检测模块中OUTPUT引脚与单片机的PA6引脚连接，OUTPUT引脚输出的高低电平传输给单片机，单片机通过无线通讯模块将地感检测模块的处理结果发送给到相应的终端上。

控制效果：本发明一种无线地感车辆检测装置及方法，本使用线圈感应、无线传输、电池供电，厚度薄，面积小，直接安装于车位表面，不需要对路面进行切割。并且使用地磁原理进行车辆的移动判断，当发现车辆移动，启动地感判断，从而实现本装置的超低功耗使用，从而达到超长待机。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明一种无线地感车辆检测装置的硬件结构图。

图2为本发明一种无线地感车辆检测装置的单片机电路原理图。

图3为本发明一种无线地感车辆检测装置的地磁检测模块电路原理图。

图4为本发明一种无线地感车辆检测装置的单片机与地磁传感器电路连接图。

图5为本发明一种无线地感车辆检测装置的地感检测模块启停电路原理图。

图6为本发明一种无线地感车辆检测装置的地感检测模块与单片机电路原理图。

图7为本发明一种无线地感车辆检测装置的车辆经过引起的磁场扰动示意图。

图中：1-车辆；2-均匀磁场；3-扰动磁场。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，本实施方式所述一种无线地感车辆检测装置包括感应控制器、感应线圈、无线通讯模块、电池、电源管理模块，感应控制器包括地感检测模块、地磁检测模块、单片机，使用线圈感应、无线传输、电池供电，厚度薄，面积小，直接安装于车位表面，不需要对路面进行切割。并且使用地磁原理进行车辆的移动判断，当发现车辆移动，启动地感判断，从而实现本装置的超低功耗使用，从而达到超长待机。

其中，所述感应线圈的输出端连接着感应控制器的输入端，感应线圈用于感应电感量的变化信号，并将这种变化信号传递给感应控制器。感应线圈的两端通过电镀接头和感应控制器进行连接。

所述感应控制器的输出端连接着无线通讯模块的输入端，无线通讯模块用于接收感应控制器发送的检测信息，并将检测信息通过无线传输传递给其他装置。

所述电池的输出端连接着电源管理模块的输入端，电池用于给系统供电，保证系统的正常工作。

所述电源管理模块的输出端连接着感应控制器的输入端，电源管理模块用于给感应控制器供电，保证感应控制器的正常工作。

所述电源管理模块的输出端连接着感应线圈的输入端，电源管理模块用于给感应线圈供电，保证感应线圈正常工作。

所述电源管理模块的输出端连接着无线通讯模块的输入端，电源管理模块用于给无线通讯模块供电，保证无线通讯模块正常工作。

所述地感检测模块连接着单片机，地感检测模块用于检测车位上方是否有车辆，并将信号传送给单片机，地感检测模块中OUTPUT引脚与单片机的PA6引脚连接，OUTPUT引脚输出的高低电平传输给单片机。

所述地磁检测模块连接着单片机，地磁检测模块用于测量所处位置磁场信息，并将采集到磁场信息通过I2C通讯传输给单片机，单片机的PB6引脚、PB5引脚分别连接地磁传感器MAG3110的I2C数据线SDA和时钟线SCL。单片机的PB3引脚连接地磁传感器MAG3110中断线INT引脚，以便数据输入时单片机能及时响应。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述单片机采用STM32L151C8T6单片机。所述单片机采用低功耗单片机STM32L151C8T6为核心处理器。单片机STM32L151C8T6的工作电压VSYS为3.3V，引脚PB6、PB5分别连接地磁传感器MAG3110的I2C数据线SDA和时钟线SCL。单片机的PB3引脚连接地磁传感器MAG3110中断线INT引脚，以便数据输入时单片机能及时响应。单片机通过启停电路控制地感检测模块，由PMOS、NMOS组成选通端，由STM32L151C8T6输出高低电平控制。当单片机通过地磁检测模块识别到车辆移动，PB11引脚输出高电平，NMOS管MOS1的栅极电压Vg1大于源极电压Vs1，MOS1导通，PMOS管MOS2的栅极电压Vg2小于Vs2，MOS2导通，输出电压VOUT等于电源电压VBAT，地感检测模块开始工作。反之，PB11引脚输出低电平，MOS1截止，MOS2截止，VOUT等于0，地感检测模块停止工作。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述地磁检测模块采用MAG3110地磁传感器。所述MAG3110地磁传感器可以测量所处位置磁场，并将采集到磁场信息通过I2C通讯传输给单片机，单片机对采集到的磁场信息进行分析、处理、识别，进而判断是否有车辆移动。单片机的工作电压VSYS为3.3V，引脚PB6、PB5分别连接地磁传感器MAG3110的I2C数据线SDA和时钟线SCL。单片机的PB3引脚连接地磁传感器MAG3110中断线INT引脚，以便数据输入时单片机能及时响应。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述电池采用一次性电池或者可充电电池或者太阳能电池。所述电池用于给整个系统供电，保证整个系统的正常工作。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述无线通讯模块采用蓝牙模块或者WIFI模块或者Zigbee模块或者ANT模块或者GSM模块或者NBIOT模块或者LoRa模块。所述无线通讯模块用于接收感应控制器发送的检测信息，并将检测信息通过无线传输传递给其他装置。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述电源管理模块采用LDO芯片或者DCDC。所述电源管理模块用于对电池电压进行的调节，调节到适合的电压分别给感应线圈、感应控制器、无线通讯模块供电，保证其正常工作。

具体实施方式七：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述感应线圈采用金属片材，采用金属片材代替线材，实现地感线圈板厚度超薄的目的，同时线圈的两端通过电镀接头和感应控制器进行连接。所述感应线圈可贴装于车位表面，不需要对路面进行切割，使检测装置安装更便捷。

具体实施方式八：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述单片机通过启停电路控制地感检测模块。地感检测模块启停电路由PMOS、NMOS组成选通端，由单片机输出高低电平控制。当单片机通过地磁检测模块识别到车辆移动，PB11引脚输出高电平，NMOS管MOS1的栅极电压Vg1大于源极电压Vs1，MOS1导通，PMOS管MOS2的栅极电压Vg2小于Vs2，MOS2导通，输出电压VOUT等于电源电压VBAT，地感检测模块开始工作。反之，PB11引脚输出低电平，MOS1截止，MOS2截止，VOUT等于0，地感检测模块停止工作。地感检测模块开始工作后对频率进行捕获，根据频率的变化判断车位上方是否有车辆。地感检测模块的处理结果通过电平输出方式提供给单片机。VOUT引脚为地感检测模块提供工作电压，地感检测模块中OUTPUT引脚与单片机的PA6引脚连接，OUTPUT引脚输出的高低电平传输给单片机。单片机通过无线通讯模块将地感检测模块的处理结果发送给到相应的终端上。

具体实施方式九：

结合图1、2、3、4、5、6、7说明本实施方式，所述一种无线地感车辆检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：由电池为无线地感车辆检测装置提供电能，由电源管理模块管理系统各个器件的电源供给；

步骤二：将感应线圈贴装于车位表面，用于感应电感量的变化，并将这种变化传递给感应控制器，感应线圈可选同时线圈的两端通过电镀接头和感应控制器进行连接；

步骤三：当车辆经过时，车辆的铁磁特性会引起地磁场的扰动，磁场的扰动变化可以判断有无车辆经过。地磁检测模块将检测结果传输到单片机的PB3、PB5、PB6引脚，单片机由此判断是否启动地感检测模块；

步骤四：当单片机通过地磁检测模块识别到车辆移动，单片机通过PB11引脚控制地感检测模块的启停，单片机的PB11引脚输出高电平，地感检测模块开始工作，PB11引脚输出低电平，地感检测模块停止工作，通过地感检测可以确定车位上是否有车辆；

步骤五：地感检测模块中OUTPUT引脚与单片机的PA6引脚连接，OUTPUT引脚输出的高低电平传输给单片机，单片机通过无线通讯模块将地感检测模块的处理结果发送给到相应的终端上。

本发明一种无线地感车辆检测装置的工作原理为：本发明一种无线地感车辆检测装置及方法直接安装于车位表面，不需要对路面进行切割。当车辆经过时，车辆的铁磁特性会引起地磁场的扰动，由感应线圈感应电感量的变化信号，并将这种变化信号传递给感应控制器，感应控制器中的地磁检测模块采用MAG3110磁力传感器，它可以测量所处位置磁场，并将采集到磁场信息通过I2C通讯传输给单片机，单片机对采集到的磁场信息进行分析、处理、识别，进而判断是否有车辆移动，感应控制器由此判断是否启动地感检测。单片机通过启停电路控制地感检测模块，地感检测模块启停电路由PMOS、NMOS组成选通端，由单片机输出高低电平控制。当单片机通过地磁检测模块识别到车辆移动，PB11引脚输出高电平，NMOS管MOS1的栅极电压Vg1大于源极电压Vs1，MOS1导通，PMOS管MOS2的栅极电压Vg2小于Vs2，MOS2导通，输出电压VOUT等于电源电压VBAT，地感检测模块开始工作。反之，PB11引脚输出低电平，MOS1截止，MOS2截止，VOUT等于0，地感检测模块停止工作。地感检测模块对频率进行捕获，可以根据频率的变化判断车位上方是否有车辆。地感检测模块的处理结果通过电平输出方式提供给单片机。地感检测模块中的VOUT引脚为地感检测模块提供工作电压，地感检测模块中OUTPUT引脚与单片机的PA6引脚连接，OUTPUT引脚输出的高低电平传输给单片机。单片机通过无线通讯模块将地感检测模块的处理结果发送给到相应的终端上。电池用于给整个系统供电，保证整个系统的正常工作。电源管理模块用于对电池电压进行的调节，为各模块提供需要的电压值。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种无线地感车辆检测装置，其特征在于，所述无线地感车辆检测装置包括感应控制器、感应线圈、无线通讯模块、电池、电源管理模块，所述感应线圈的输出端连接着感应控制器的输入端；所述感应控制器的输出端连接着无线通讯模块的输入端；所述电池的输出端连接着电源管理模块的输入端；所述电源管理模块的输出端连接着感应控制器的输入端；所述电源管理模块的输出端连接着感应线圈的输入端；所述电源管理模块的输出端连接着无线通讯模块的输入端；所述感应控制器包括地感检测模块、地磁检测模块、单片机，所述地感检测模块连接至单片机的PA6、PB11引脚；所述地磁检测模块连接至单片机的PB3、PB5、PB6引脚。

2.根据权利要求1所述的一种无线地感车辆检测装置，其特征在于：所述单片机采用STM32L151C8T6单片机。

3.根据权利要求1所述的一种无线地感车辆检测装置，其特征在于：所述地磁检测模块采用MAG3110地磁传感器。

4.根据权利要求1所述的一种无线地感车辆检测装置，其特征在于：所述电池采用一次性电池或者可充电电池或者太阳能电池。

5.根据权利要求1所述的一种无线地感车辆检测装置，其特征在于：所述无线通讯模块采用蓝牙模块或者WIFI模块或者Zigbee模块或者ANT模块或者GSM模块或者NBIOT模块或者LoRa模块。

6.根据权利要求1所述的一种无线地感车辆检测装置，其特征在于：所述电源管理模块采用LDO芯片或者DCDC。

7.利用权利要求1-6任一所述的无线地感车辆检测装置进行检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：由电池为无线地感车辆检测装置提供电能，由电源管理模块管理系统各个器件的电源供给；

步骤二：将感应线圈贴装于车位表面，用于感应电感量的变化，并将这种变化传递给感应控制器，感应线圈可选同时线圈的两端通过电镀接头和感应控制器进行连接；

步骤三：当车辆经过时，车辆的铁磁特性会引起地磁场的扰动，磁场的扰动变化可以判断有无车辆经过。地磁检测模块将检测结果传输到单片机的PB3、PB5、PB6引脚，单片机由此判断是否启动地感检测模块；

步骤四：当单片机通过地磁检测模块识别到车辆移动，单片机通过PB11引脚控制地感检测模块的启停，单片机的PB11引脚输出高电平，地感检测模块开始工作，PB11引脚输出低电平，地感检测模块停止工作，通过地感检测可以确定车位上是否有车辆；

步骤五：地感检测模块中OUTPUT引脚与单片机的PA6引脚连接，OUTPUT引脚输出的高低电平传输给单片机，单片机通过无线通讯模块将地感检测模块的处理结果发送给到相应的终端上。