CN111161547A - 一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于NB‑IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统及其工作方法，数字信号处理及控制单元及与其连接的供电单元、微波检测单元、地磁检测单元、通信单元，通信单元还通过NB‑IoT的物联网专网与系统应用展示单元连接；地磁检测单元检测周围地磁场变化，如检测到地磁变化时通知数字信号处理及控制单元唤醒微波检测单元进行微波探测是否有车，数字信号处理及控制单元结合地磁场变化量和微波探测结果确认是否有车进出，并通过通信单元将是否有车进出信息上报到系统应用展示单元进行展示。本发明实现低功耗的状态下高准确率的车位车辆检测并展示，提高车位管理人员效率，降低人工成本。

Description

一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统及其 工作方法

技术领域

本发明涉及智慧城市、智慧交通领域，特别是一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统及其工作方法。

背景技术

随着我国城市汽车保有量的急剧增加，除了道路拥堵外，停车难的问题也日益凸显。据公安部交管局统计，截至2018年3月底，全国机动车保有量突破3亿辆，私家车达1.52亿辆，保守估计我国停车位缺口超过5000万个。另有数据统计，北京每天有35%的车辆在寻找车位，这样就不可避免地带来了油耗的增加。与现有的各种各样的车库停车技术不同，由于车位零散，分布区域广等，路边停车的智能化程度一直很低。技术缺失带来了一系列的管理问题，人工管理成本高、效率低，停车费“跑冒滴漏”现象严重。由于路边停车位零散，空车位无法及时被发现，车位周转率低。

对于解决停车难的问题，仅仅依靠不断增加路边停车位和提高路边停车价格，不能从根本上解决问题。对于驾驶者来说，让他们快速找到一个可用停车位，才是最关键的解决办法。因此，为了缓解停车难的问题，提高路边停车的智能化势在必行。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统及其工作方法，提高了车辆探测准确度，实现低功耗的状态下高准确率的车位车辆检测。

本发明采用以下方案实现：一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统，包括供电单元、微波检测单元、地磁检测单元、数字信号处理及控制单元、通信单元及系统应用展示单元；所述数字信号处理及控制单元分别与供电单元、微波检测单元、地磁检测单元、通信单元连接；所述通信单元还通过NB-IoT的物联网专网与系统应用展示单元连接；所述地磁检测单元检测周围地磁场变化，如检测到地磁变化时通知数字信号处理及控制单元唤醒微波检测单元进行微波探测是否有车，数字信号处理及控制单元结合地磁场变化量和微波探测结果确认是否有车进出，并通过通信单元将是否有车进出信息上报到系统应用展示单元进行展示。

进一步地，所述供电单元为锂电池，提供3.6V直流电。

进一步地，所述微波检测单元包括微波振荡器、发射天线、接收天线、带通滤波器、高频放大器、检波器和射频放大器；所述数字信号处理及控制单元与所述微波振荡器连接，用以接收所述数字信号处理及控制单元发送的进行微波探测的指令；所述微波振荡器在所述数字信号处理及控制单元输出的脉冲信号作用下输出频段为24G的脉冲调制的微波信号，并由与其连接的发射天线发射微波信号，并由所述接收天线接收被检车辆的反射波，传输到带通滤波器，由所述带通滤波器对频率为24G的反射回波进行滤波后，传输到所述高频放大器对高频小信号进行放大后，再传输到所述检波器对调制完的高频信号解调成脉冲信号，然后传输到所述射频放大器进行信号放大，并输出被检测车辆的脉冲回波信号至所述数字信号处理及控制单元进行回波强度检测。

进一步地，所述系统应用展示单元包括数据收发模块、数据编译解析模块、展示模块和告警推送模块；所述数据收发模块接收数字信号处理及控制单元通过通信单元上报是否有车进出的信息，并传输到所述数据编译解析模块；所述数据编译解析模块将数字信号处理及控制单元通过通信单元上报的LWM2M协议的数据进行解析转换为HTTP协议的数据后，将解析出来的HTTP协议的数据上传到所述展示模块进行展示；其中，所展示的内容包括：当前车位是有车/无车、有车/无车状态上报的时间、电池电量、当地NB网络信号状况、在线情况；当出现包括车位有车/无车状态变化，电池电量低于门限值、通信单元离线情况时进行告警推送，即系统应用展示单元将以上信息形成告警事件，并通过所述告警推送模块对已登记授权的现场维护人员进行对应的告警信息推送，推送方式包括语音、短信、APP消息。

较佳的，本发明还提供一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤S1：车辆进出车位后，导致周围地磁磁场发生变化，地磁检测单元检测到地磁变化后，将数据传输到数字信号处理及控制单元；

步骤S2：数字信号处理及控制单元确认地磁变化后，唤醒微波检测单元；微波检测单元进行雷达探测，发射天线会发出24G的微波信号，遇到车辆或障碍物后形成反射回波，并由接收天线进行接收；由所述带通滤波器对所述反射回波进行滤波，由高频放大器对高频小信号进行放大后再由所述检波器对调制完的高频信号解调成脉冲信号，并传输到所述射频放大器进行信号放大，然后发送到数字信号处理及控制单元进行反射回波强度检测；

步骤S3：数字信号处理及控制单元对收到的微波探测的回波通过回波强度检测算法计算后，当检测到的雷达回波强度大于设定的参考值时判断有车，如小于设定的参考值时判断无车息，并开启通信模组通过NB-IoT物联网专网上报系统应用展示单元；

步骤S4：系统应用展示单元收到车位车辆进出信息的数据包后进行协议解析，并展示车辆进出时间和车位状况。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明使用了NB-IoT（窄带宽物联网）技术，该技术支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，并结合地磁检测技术，设计了以停车位检测为核心的停车系统，另外结合微波探测技术，提高了车辆探测准确度。

（2）本发明无线通信方式采用NB-IoT技术，相较其他主流物联网传输技术功耗最低，另外微波探测技术本身功耗较高，持续的微波探测对电池续航能力要求较高，本发明通过地磁感应后再启动微波探测的方式，避免了微波持续探测的问题，总体上功耗降到最低，实现低功耗的状态下高准确率的车位车辆检测。该系统与现有系统相比组网方式简单，数据管理方便。这些优势对于有效利用路边的零散车位，提高停车位使用率，建立良好的交通环境和秩序有着重要的意义。

附图说明

图1为本发明实施例的原理框图。

图2为本发明实施例的系统工作方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本实施例提供一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统，包括供电单元、微波检测单元、地磁检测单元、数字信号处理及控制单元、通信单元及系统应用展示单元；所述数字信号处理及控制单元分别与供电单元、微波检测单元、地磁检测单元、通信单元连接；所述通信单元还通过NB-IoT的物联网专网与系统应用展示单元连接；所述地磁检测单元检测周围地磁场变化，如检测到地磁变化时通知数字信号处理及控制单元唤醒微波检测单元进行微波探测是否有车，数字信号处理及控制单元结合地磁场变化量和微波探测结果确认是否有车进出，并通过通信单元将是否有车进出信息上报到系统应用展示单元进行展示。

在本实施例中，所述供电单元为锂电池，提供3.6V直流电，分别给微波检测单元、地磁检测单元、数字信号处理及控制单元以及通信单元进行DC3.6V供电。

在本实施例中，所述微波检测单元包括微波振荡器、发射天线、接收天线、带通滤波器、高频放大器、检波器和射频放大器；所述数字信号处理及控制单元与所述微波振荡器连接，用以接收所述数字信号处理及控制单元发送的进行微波探测的指令；所述微波振荡器在所述数字信号处理及控制单元输出的脉冲信号作用下输出频段为24G的脉冲调制的微波信号，并由与其连接的发射天线发射微波信号，并由所述接收天线接收被检车辆的反射波，传输到带通滤波器，由所述带通滤波器对频率为24G的反射回波进行滤波后，传输到所述高频放大器对高频小信号进行放大后，再传输到所述检波器对调制完的高频信号解调成脉冲信号，然后传输到所述射频放大器进行信号放大，并输出被检测车辆的脉冲回波信号至所述数字信号处理及控制单元进行回波强度检测。

在本实施例中，所述系统应用展示单元包括数据收发模块、数据编译解析模块、展示模块和告警推送模块；所述数据收发模块接收数字信号处理及控制单元通过通信单元上报是否有车进出的信息，并传输到所述数据编译解析模块；所述数据编译解析模块将数字信号处理及控制单元通过通信单元上报的LWM2M协议的数据进行解析转换为HTTP协议的数据后，将解析出来的HTTP协议的数据上传到所述展示模块进行展示；其中，所展示的内容包括：当前车位是有车/无车、有车/无车状态上报的时间、电池电量、当地NB网络信号状况、在线情况；当出现包括车位有车/无车状态变化，电池电量低于门限值、通信单元离线情况时进行告警推送，即系统应用展示单元将以上信息形成告警事件，并通过所述告警推送模块对已登记授权的现场维护人员进行对应的告警信息推送，推送方式包括语音、短信、APP消息。

如图2所示，较佳的，本实施例还提供一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤S1：车辆进出车位后，导致周围地磁磁场发生变化，地磁检测单元检测到地磁变化后，将数据传输到数字信号处理及控制单元；

步骤S2：数字信号处理及控制单元确认地磁变化后，唤醒微波检测单元；微波检测单元进行雷达探测，发射天线会发出24G的微波信号，遇到车辆或障碍物后形成反射回波，并由接收天线进行接收；由所述带通滤波器对所述反射回波进行滤波，由高频放大器对高频小信号进行放大后再由所述检波器对调制完的高频信号解调成脉冲信号，并传输到所述射频放大器进行信号放大，然后发送到数字信号处理及控制单元进行反射回波强度检测；

步骤S3：数字信号处理及控制单元对收到的微波探测的回波通过回波强度检测算法计算后，当检测到的雷达回波强度大于设定的参考值时判断有车，如小于设定的参考值时判断无车，并开启通信模组通过NB-IoT物联网专网上报系统应用展示单元；所述设定的参考值根据实际需求进行设定。

步骤S4：系统应用展示单元收到车位车辆进出信息的数据包后进行协议解析，并展示车辆进出时间和车位状况。

主要是将车检器终端上报的LWM2M协议的数据进行解析转换为HTTP协议的数据，再将解析出来的HTTP协议的数据上传到所述展示模块进行展示，所展示的主要内容包括：当前车位是有车/无车、有车/无车状态上报的时间、电池电量、当地NB网络信号状况、在线情况等。

较佳的，在本实施例中，所述数字信号处理及控制单元由MCU控制芯片进行控制。

较佳的，在本实施例中，所述微波检测单元包括收发天线、微波振荡器、带通滤波器、高频放大器、检波器、放大器等模块，通过发射高频微波信号并接收反射波，并根据接收到的反射波来判断是否有车。所述地磁检测模块通过检测周边地磁磁场的变化来判断是否有车，同时通知数字信号处理及控制单元唤醒微波检测单元进行微波探测确认是否有车，多重判断，提高车辆检测的准确度。

较佳的，在本实施例中，所述数字信号处理及控制单元可分别对微波检测单元、地磁检测单元、通信单元进行供电及指令控制，该单元通过地磁变化后唤醒微波检测单元探测确认，大大提高了车辆检测的准确度，本发明无线通信方式采用NB-IoT技术，相较其他主流物联网传输技术功耗最低，另外微波探测技术本身功耗较高，持续的微波探测对电池续航能力要求较高，本发明通过地磁感应后再启动微波探测的方式，避免了微波持续探测的问题，总体上功耗降到最低。

较佳的，在本实施例中，所述数字信号处理及控制单元在本车辆检测装置位置变化或周围地磁场等环境发生较大变化后，可分别对微波检测单元、地磁检测单元进行初始化校准，使检测车辆检测在不同环境下能保持高的准确度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统，其特征在于：包括供电单元、微波检测单元、地磁检测单元、数字信号处理及控制单元、通信单元及系统应用展示单元；所述数字信号处理及控制单元分别与供电单元、微波检测单元、地磁检测单元、通信单元连接；所述通信单元还通过NB-IoT的物联网专网与系统应用展示单元连接；所述地磁检测单元检测周围地磁场变化，如检测到地磁变化时通知数字信号处理及控制单元唤醒微波检测单元进行微波探测是否有车，数字信号处理及控制单元结合地磁场变化量和微波探测结果确认是否有车进出，并通过通信单元将是否有车进出信息上报到系统应用展示单元进行展示。

2.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统，其特征在于：所述供电单元为锂电池，提供3.6V直流电。

3.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统，其特征在于：所述微波检测单元包括微波振荡器、发射天线、接收天线、带通滤波器、高频放大器、检波器和射频放大器；所述数字信号处理及控制单元与所述微波振荡器连接，用以接收所述数字信号处理及控制单元发送的进行微波探测的指令；所述微波振荡器在所述数字信号处理及控制单元输出的脉冲信号作用下输出频段为24G的脉冲调制的微波信号，并由与其连接的发射天线发射微波信号，并由所述接收天线接收被检车辆的反射波，传输到带通滤波器，由所述带通滤波器对频率为24G的反射回波进行滤波后，传输到所述高频放大器对高频小信号进行放大后，再传输到所述检波器对调制完的高频信号解调成脉冲信号，然后传输到所述射频放大器进行信号放大，并输出被检测车辆的脉冲回波信号至所述数字信号处理及控制单元进行回波强度检测。

4.根据权利要求1所述的一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统，其特征在于：所述系统应用展示单元包括数据收发模块、数据编译解析模块、展示模块和告警推送模块；所述数据收发模块接收数字信号处理及控制单元通过通信单元上报是否有车进出的信息，并传输到所述数据编译解析模块；所述数据编译解析模块将数字信号处理及控制单元通过通信单元上报的LWM2M协议的数据进行解析转换为HTTP协议的数据后，将解析出来的HTTP协议的数据上传到所述展示模块进行展示；其中，所展示的内容包括：当前车位是有车/无车、有车/无车状态上报的时间、电池电量、当地NB网络信号状况、在线情况；当出现包括车位有车/无车状态变化，电池电量低于门限值、通信单元离线情况时进行告警推送，即系统应用展示单元将以上信息形成告警事件，并通过所述告警推送模块对已登记授权的现场维护人员进行对应的告警信息推送，推送方式包括语音、短信、APP消息。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于NB-IoT结合地磁引导微波探测的车辆检测系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：车辆进出车位后，导致周围地磁磁场发生变化，地磁检测单元检测到地磁变化后，将数据传输到数字信号处理及控制单元；

步骤S2：数字信号处理及控制单元确认地磁变化后，唤醒微波检测单元；微波检测单元进行雷达探测，发射天线会发出24G的微波信号，遇到车辆或障碍物后形成反射回波，并由接收天线进行接收；由所述带通滤波器对所述反射回波进行滤波，由高频放大器对高频小信号进行放大后再由所述检波器对调制完的高频信号解调成脉冲信号，并传输到所述射频放大器进行信号放大，然后发送到数字信号处理及控制单元进行反射回波强度检测；

步骤S3：数字信号处理及控制单元对收到的微波探测的回波通过回波强度检测算法计算后，当检测到的雷达回波强度大于设定的参考值时判断有车，若小于设定的参考值时判断无车，并开启通信模组通过NB-IoT物联网专网上报系统应用展示单元；

步骤S4：系统应用展示单元收到车位车辆进出信息的数据包后进行协议解析，并展示车辆进出时间和车位状况。

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