CN106875733B - 基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测系统及方法，在每个车位上安装车位节点，当有车进入或离开该车位时，该车位地磁场大小发生明显的改变，唤醒处于休眠状态的车位节点，发送车位号和车位状态给汇聚节点，汇聚节点接受相关数据并且读取射频信号强度值(Received Signal Strength Indication，简称RSSI)，同时启动该区域的汇聚节点上的微波雷达检测器，对事先标定的该车位再次测量距离，当确实有车进入或离开，则确定该车位此时状态；当停车场车位环境或者天气等外部因素导致RSSI值无法检测车位信息时，则启用地磁传感器作为辅助的检测手段，提高该方法的可靠性和准确性。

Description

基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测系统及方法

技术领域

本发明涉及停车场车位车辆检测技术，尤其涉及一种基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测系统及方法。

背景技术

随着智能交通行业的迅速发展和现实需要，车辆信息采集已大范围覆盖停车场、街道和公路。目前，国际上常用的车辆信息采集方法主要有环形线圈、视频、超声波等。

环形线圈精度高、结构简单,但由于安装维护需要凿路等原因无法推广使用。它的主要工作原理是根据电磁场耦合原理设计而成，环形线圈中通过一定频率的电流时，当铁磁性的车辆经过环形线圈时，车体内就会产生涡流。此涡流就会损耗环形线圈产生的电磁能，即此涡流产生的磁场与原磁场方向相反，对环形线圈有去磁作用，因此，会使环形线圈的电感量减少，根据此原理判断车位上是否有车经过。但是环形线圈的安装需要凿路，并且一般用于检测动态的车辆，比如测量车速和车流量，当路基有下陷时，会影响检测车辆的准确性。

视频检测器一般用于室内停车场和路边检测车辆的速度，利用图像识别技术，拍照识别车牌号的同时检测了车辆的进出，而在路边则多次拍照测量出车辆的速度，该方法安装简单，准确率高，但是成本高容易受夜间与恶劣天气环境的干扰。

超声波大多应用于室内停车场检测，在每个车位上方安装一个超声波传感器，发射一定频率的超声波，遇到障碍物则会返回，当车位上有车和无车时，利用发射到接收的时间差超过阈值来判断车位上是否有车，该方法在室内停车场安装方便，但易受周围环境影响，不易推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测系统及方法，解决现有道路边停车场管理等问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测系统，包含若干个车位节点、一个汇聚节点和数据监控终端；

所述车位节点安装在每个车位下方，每个车位节点包括第一单片机，第一无线通信模块，地磁传感器和电源，所述地磁传感器用于检测车位地磁场大小，当车位地磁场改变值超过设定阈值，唤醒处于休眠状态的第一单片机，并通过第一无线通信模块向汇聚节点发送车位号和地磁强度值；

所述汇聚节点包括第二单片机、第二无线通信模块、GPRS通信模块和微波雷达检测器；

初始化时，第二无线通信模块用于接收和读取每个车位无车时的地磁强度值和RSSI值，微波雷达检测器用于对每个空车位的测距方向、角度和测量距离进行多点标定；

当车位地磁场改变值超过设定阈值，车位节点向汇聚节点发送数据，汇聚节点读取该车位RSSI值，同时启动微波雷达检测器对该车位进行多点测距，当射频信号强度RSSI值和距离与车位上无车时的差值超过门限值，则判定车位上有车进入或者离开；

所述GPRS通信模块用于将车位状态信息发送给数据监控终端。

一种基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测方法，包括以下步骤：

步骤1，当所有的车位节点都安装完成后，汇聚节点给每个空车位发送一段起始信号，当车位节点接收到信号后，初始化空车位时的地磁场强度值并将该值保存下来，同时给汇聚节点发送自己的车位号和地磁强度值，汇聚节点读取寄存器中的射频信号强度RSSI的值，并且将该区域每个车位无车时的地磁强度值和RSSI值一一对应保存；

步骤2，同时启动微波雷达检测器对该区域内的每个空车位的测距方向、角度和测量距离进行多点标定，即在空车位选取多个点标定，并对应一一保存下来；

步骤3，当有车进入或者离开某个车位时，该车位的地磁场大小发生改变，地磁场传感器唤醒处于休眠状态的第一单片机，车位节点向汇聚节点发送数据，汇聚节点读取该车位RSSI值，同时启动微波雷达检测器对该车位进行多点测距，当射频信号强度RSSI值和距离与车位上无车时的差值超过门限值，则判定车位上有车进入或者离开；

步骤4，如果唤醒了车位节点，射频信号强度RSSI值和距离与车位上无车时的差值，则启动地磁传感器多次检测车辆的存在，再与事先设定的参考值比较，确定车辆是否存在；

步骤5，当车位上无车时，汇聚节点每隔一段时间给空车位发送启动信号，初始化空车位的地磁场参考值和射频信号强度RSSI值。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)车位节点体积小，安装方便，数据无线传输，铺设快捷；

(2)单片机大部分时间处于休眠状态，更加低功耗，车位节点使用时间更长；

(3)鲁棒性强，冗余度高，即使某个车位节点有故障，其余节点也正常工作；

(4)本发明主要应用在室外路边停车场，检测车位上车辆的存在与否，多传感器的融合应用，有效的避免了室外复杂环境的干扰和提高了检测的准确性。

附图说明

图1为基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测系统的原理框图。

图2为微波雷达检测器工作示意图。

图3为基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测方法流程图。

图4为微波雷达检测器测距示意图。

具体实施方式

结合图1-图4，一种基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测系统，包含若干个车位节点、一个汇聚节点和数据监控终端；

所述车位节点安装在每个车位下方，每个车位节点包括第一单片机，第一无线通信模块，地磁传感器和电源，所述地磁传感器用于检测车位地磁场大小，当车位地磁场改变值超过设定阈值，唤醒处于休眠状态的第一单片机，并通过第一无线通信模块向汇聚节点发送车位号和地磁强度值；

所述汇聚节点包括第二单片机、第二无线通信模块、GPRS通信模块和微波雷达检测器1；

初始化时，第二无线通信模块用于接收和读取每个车位无车时的地磁强度值和RSSI值，微波雷达检测器用于对每个空车位的测距方向、角度和测量距离进行多点4标定；

当车位地磁场改变值超过设定阈值，车位节点向汇聚节点发送数据，汇聚节点读取该车位RSSI值，同时启动微波雷达检测器对该车位进行多点测距，当射频信号强度RSSI值和距离与车位上无车时的差值超过门限值，则判定车位上有车进入或者离开；

所述GPRS通信模块用于将车位状态信息发送给数据监控终端。

进一步的，所述车位节点安装在每个车位2中心的正下方，采用钢化玻璃封装。

进一步的，所述汇聚节点设置在支架杆3上，采用街道照明系统供电。

优选的，第一和第二单片机采用美国TI公司出品的16位低功耗单片机msp430系列。第一和第二无线通信模块采用美国TI公司出品的工作在低于1GHz频段的无线通信芯片，兼具有读取射频信号强度RSSI功能。地磁传感器采用HMC5883L的型号芯片。GPS通信模块采用SIM900A芯片的GPRS模块。

一种基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测系统的车辆检测方法，包括以下步骤：

步骤1，当所有的车位节点都安装完成后，汇聚节点给每个空车位发送一段起始信号，当车位节点接收到信号后，初始化空车位时的地磁场强度值并将该值保存下来，同时给汇聚节点发送自己的车位号和地磁强度值，汇聚节点读取寄存器中的射频信号强度RSSI的值，并且将该区域每个车位无车时的地磁强度值和RSSI值一一对应保存；

步骤2，同时启动微波雷达检测器对该区域内的每个空车位的测距方向、角度和测量距离进行多点标定，即在空车位选取多个点标定，并对应一一保存下来；

步骤3，当有车进入或者离开某个车位时，该车位的地磁场大小发生改变，地磁场传感器唤醒处于休眠状态的第一单片机，车位节点向汇聚节点发送数据，汇聚节点读取该车位RSSI值，同时启动微波雷达检测器对该车位进行多点测距，当射频信号强度RSSI值和距离与车位上无车时的差值超过门限值，则判定车位上有车进入或者离开；

步骤4，如果唤醒了车位节点，射频信号强度RSSI值和距离与车位上无车时的差值，则启动地磁传感器多次检测车辆的存在，再与事先设定的参考值比较，确定车辆是否存在；

步骤5，当车位上无车时，汇聚节点每隔一段时间给空车位发送启动信号，初始化空车位的地磁场参考值和射频信号强度RSSI值。

以上所述的具体实施方式，对本发明的应用场景，技术方案和工作步骤进行了详细的说明，所应理解的是，以上所述为本发明的具体实施方式而已，并不限制本发明，凡在本发明基础上所做的修改、改进和完善，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测系统，其特征在于，包含若干个车位节点、一个汇聚节点和数据监控终端；

所述车位节点安装在每个车位下方，每个车位节点包括第一单片机、第一无线通信模块、地磁传感器和电源，所述地磁传感器用于检测车位地磁场大小，当车位地磁场改变值超过设定阈值，唤醒处于休眠状态的第一单片机，并通过第一无线通信模块向汇聚节点发送车位号和地磁强度值；

所述汇聚节点包括第二单片机、第二无线通信模块、GPRS通信模块和微波雷达检测器；

初始化时，第二无线通信模块用于接收和读取每个车位无车时的地磁强度值和RSSI值，微波雷达检测器用于对每个空车位的测距方向、角度和测量距离进行多点标定；

当车位地磁场改变值超过设定阈值，车位节点向汇聚节点发送数据，汇聚节点读取该车位RSSI值，同时启动微波雷达检测器对该车位进行多点测距，当射频信号强度RSSI值和距离与车位上无车时的差值超过门限值，则判定车位上有车，否则启动车位节点地磁传感器测量，测量数据与参考值比较，判断是否超过门限值，超过门限值则判断该车位有车，否则判断该车位无车；当车位上无车时，汇聚节点每隔一段时间给空车位发送启动信号，初始化空车位的地磁场参考值和射频信号强度RSSI值；

所述GPRS通信模块用于将车位状态信息发送给数据监控终端；

所述车位节点安装在每个车位中心的正下方，采用钢化玻璃封装；

所述汇聚节点设置在支架杆上，采用街道照明系统供电。

2.一种基于权利要求1所述基于自适应环境多传感器低功耗车辆检测系统的车辆检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，当所有的车位节点都安装完成后，汇聚节点给每个空车位发送一段起始信号，当车位节点接收到信号后，初始化空车位时的地磁场强度值并将该值保存下来，同时给汇聚节点发送自己的车位号和地磁强度值，汇聚节点读取寄存器中的射频信号强度RSSI的值，并且将每个车位无车时的地磁强度值和RSSI值一一对应保存；

步骤2，同时启动微波雷达检测器对每个空车位的测距方向、角度和测量距离进行多点标定，即在空车位选取多个点标定，并对应一一保存下来；

步骤3，当有车进入或者离开某个车位时，该车位的地磁场大小发生改变，地磁场传感器唤醒处于休眠状态的第一单片机，车位节点向汇聚节点发送数据，汇聚节点读取该车位RSSI值，同时启动微波雷达检测器对该车位进行多点测距，当射频信号强度RSSI值和距离与车位上无车时的差值超过门限值，则判定车位上有车，否则执行下一步；

步骤4，启动车位节点地磁传感器测量，测量数据与参考值比较，判断是否超过门限值，超过门限值则判断该车位有车，否则判断该车位无车；

步骤5，当车位上无车时，汇聚节点每隔一段时间给空车位发送启动信号，初始化空车位的地磁场参考值和射频信号强度RSSI值。

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