CN203311633U - 一种新型车辆类型识别磁阻传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型车辆类型识别磁阻传感器，外形为圆柱形，其包括上盖（7）、底壳（9），该装置还包括X、Y、Z三轴感应器、单片机（3）、无线通讯模块（4）、电路板（10）、电池和电池仓（11），所述电路板（10）嵌入设置于底壳（9）侧壁中的靠近上盖（7）一端，电路板（10）与底壳（9）侧壁相接触的两端各设置两个Z轴感应器；底壳（9）中靠近Z轴感应器（2）设置X、Y轴感应器（1）。与现有技术相比，本实用新型设备结构小，便于维护，功耗低，成本低，安装简便，不容易损坏，本实用新型因为采用三轴感应器，所以数据采集更加全面，从而更有利于车辆类别识别的效率；所得到的检测识别数据也更加有利于车辆排放等交通数据的获得和应用。

Description

一种新型车辆类型识别磁阻传感器

技术领域

本实用新型涉及车辆信息检测技术，特别是车辆类型识别传感技术。

背景技术

随着道路交通的大发展，各管理部门对交通流信息的需求也越来越多，不同部门对交通流的需求也有所差别，尤其是车型方面。例如：交管局需要的主要数据是时间段内的车流量、平均车速和大中小三种车型；交通部交调统计部门需要的主要数据是时间段内八种车型的车流量以及平均车速；高速公路收费需要的则是每一辆车的车型数据。

在交通流检测技术方面，也得到了空前的发展，各种检测技术手段不断涌现，如线圈检测技术、视频检测技术、微波检测技术，声波检测技术、激光检测技术、超声波检测技术，地磁检测技术，压电检测技术，红外检测技术等。目前每一种检测技术都有其技术优势，也都有其技术缺陷，还都不能完美的解决所有数据采集问题，只能针对某种应用和需求进行产品设计。在车辆分类检测技术方面，目前有四种分类检测方法：（1）按车长划分，如线圈检测、视频检测、微波检测、地磁检测等；（2）按轴距划分，如压电检测、红外检测等；（3）按车辆轮廓划分，超声波检测，激光检测等；（4）按车辆底盘特征划分，一般采用地感线圈来实现。但是如何能够获得每一辆车的车型和车速的检测数据，然后，对其车型要求是否符合排放模型标准作出判断，目前还没有任何一种检测设备能够满足其要求。

实用新型内容

基于上述现有技术存在的问题，本实用新型提出了一种新型车辆类型识别磁阻传感器，该装置实现了利用三轴磁场检测车辆到达与离开的结构设计；在使用时，利用检测到的数据结合车辆磁映像特征在车辆排放应用中对车辆类型进行划分。

本实用新型提出了一种车辆类型识别磁阻传感器，外形为圆柱形，其包括上盖7、底壳9，两者之间采用螺纹连接8固定，所述上盖7的上均匀设置两两相距90°的四个定位孔5-1~5-4，该装置还包括X、Y、Z三轴感应器、单片机3、无线通讯模块4、电路板10、电池和电池仓11，其中：

所述电路板10嵌入设置于底壳9侧壁中的靠近上盖7一端，电路板10与底壳9侧壁相接触的两端各设置两个Z轴感应器即第一Z轴感应器2-1和第二Z轴感应器2-2；底壳9中靠近Z轴感应器2设置有X、Y轴感应器1，设置于底壳9中的单片机3，用于磁阻传感器的整体控制；以及设置于底壳9中的无线通讯模块4，用于传感器检测采集数据的传输；所述电路板10下方为电池仓11。

所述磁阻传感器的整体高度为55cm。

所述无线通讯模块采用ZigBee传输模块，并采用1点对多点的组网结构。

与现有技术相比，本实用新型在道路路侧车辆尾气排放污染实时监测系统中车辆类型识别方面的应用，利用检测到的车辆底盘此特征划分多种车型，并符合车辆排放要求的八类车型（微型客车、小型客车、中型客车、大型客车、微型货车、轻型货车、中型货车、重型货车），与地感线圈相比，利用磁阻传感器的优势是设备结构小，便于维护，功耗低，成本低，安装简便，不容易损坏，本实用新型因为采用三轴感应器，所以数据采集更加全面，从而更有利于车辆类别识别的效率，所得到的检测识别数据也更加有利于车辆排放等交通数据的获得和应用。

附图说明

图1为一般磁阻传感器的外观参考图；

图2为本实用新型的车辆识别传感器结构的横向剖视图；

图3为本实用新型的识别传感器结构的纵向剖视图；

1、XY轴感应器，2-1,2-2、Z轴感应器，3、单片机位置，4、无线模块位置和方向，5-1,5-2,5-3,5-4、定位孔（Φ3cm），6、电池插座，7、传感器上盖，8、螺纹连接，9、传感器底壳，10、电路板、11、电池仓。

图4为磁阻传感器实际应用时的状态曲线示例图。

具体实施方式

下面通过具体实施例及附图对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

车辆磁映像技术是美国Nu-metrics公司的专利技术，它利用车辆对通过地磁场的影响，检测车辆交通参数。它采用低功耗、高灵敏度的强导磁材料，将地磁磁通线集中约束在比较小的空间，当车辆停驻、慢速接近或通过时，被约束的磁力线发生变形，产生原始信号，经转换、处理后形成一个电压随时间变化的曲线，这些曲线具有如下特点：

1、各种车辆车体的铁金属材料分布不同，对地磁通线产生的变形影响不一样，所得出的电压-时间曲线形状也各不相同，各具特色。这一现象可以用来区分大货车和小客车、检测车身长度，也为识别车型提供了基础。

2、车辆车速改变，曲线的形状发生变化，而且时间轴的压缩量明显与车速成正比。

利用如图2、3所示的车辆识别磁阻传感器，本实用新型的磁阻传感器也为传统的圆柱形，其包括上盖7、底壳9（两者之间采用螺纹连接8固定），电路板10嵌入设置于底壳10侧壁中的靠近传感器上盖7一端，电路板10与底壳10侧壁相接触的两端各设置一个Z轴感应器2-1,2-2；并且底壳9中靠近Z轴感应器2设置一个XY轴感应器1，设置于底壳9中的单片机3，用于磁阻传感器的整体控制；以及设置于传感器底壳9中的无线通讯模块4，用于传感器检测采集数据的传输、电路板下面为电池仓11。

本实用新型能够实现车辆排放专用的车辆类型识别传感器最核心的工作：即，精确的划分每辆车的车型，其涉及的技术难题有：（1）车辆到达与离开的精确时间位置检测；（2）实现3年以上的电池供电寿命；（3）结构尺寸要适合道路表层开孔安装；（4）稳定可靠的无线传输；（5）针对车辆排放专用分型建立的车底盘磁映像特征库的建立。具体为：

（1）车辆到达与离开的精确时间位置检测。若要准确的划分车辆类型，必须要准确的获得车辆到达和离去的时间点，由于本实用新型采用磁场感应方式，其检测类型是区域检测，在一个区域范围内是很难精确的判断车头和车尾的，故本实用新型采用磁阻传感器，利用3轴检测感应器，X轴，Y轴和Z轴感应器，结合三个方向的磁场变化来判断车辆到达和离开的精确位置。如图4所示，当车辆通过设置了三个轴向的磁场区域时，其产生的磁场干扰大小有所不同，Z轴方向变化最为剧烈，X轴方向次之，Y轴方向变化最小，利用3个轴向感应的综合判断，来获取准确时间点。

（2）实现3年以上的电池供电寿命。要解决长时间供电的问题，要从降低功耗和使用高性能电池，两个方向考虑，本实用新型采用的4节高容量电池供电，每节电池的容量是19AH。为了降低功耗，采用低功耗单片机和休眠运行机制，当长时间没有车辆通过时，系统部分功能自动休眠，当有车辆通过时又会自动唤醒，从而来实现降低功耗需求。电路原理图参见附件。

（3）结构尺寸要适合道路表层开孔安装。由于公路道路铺设是采用多层结构，其中表面一层一般厚度在50-60mm之间，为了避免两层之间的剪切力，传感器的厚度最好在表层厚度范围内，本实用新型新型在保证结构强度的同时，尽可能地压缩了传感器的尺寸结构，整体厚度实现了55mm，基本满足的此方面的适用性。

（4）稳定可靠的无线传输，为了保证传输性能的稳定，本实用新型首先选用了成熟的ZigBee传输模块，并采用1点对多点的组网结构，并利用信息确认的软件计算机制确保数据传输到位。

（5）针对车辆排放专用分型建立的车底盘磁映像特征库的建立，当不同车辆经过磁阻传感器时，其产生的磁场波形将会有所差别，如图4示意的车辆从驶入传感器检测区域到驶离传感器检测区域的曲线变化，根据图例，分为X轴、Y轴和Z轴传感检测曲线。

Claims (3)

1.一种新型车辆类型识别磁阻传感器，外形为圆柱形，其包括上盖（7）、底壳（9），两者之间采用螺纹连接（8）固定，所述上盖（7）的上均匀设置两两相距90°的四个定位孔，其特征在于，该传感器还包括X、Y、Z三轴感应器、单片机（3）、无线通讯模块（4）、电路板（10）、电池和电池仓（11），其中： 

所述电路板（10）嵌入设置于底壳（9）侧壁中的靠近上盖（7）一端，电路板（10）与底壳（9）侧壁相接触的两端各设置两个Z轴感应器即第一Z轴感应器和第二Z轴感应器；底壳（9）中靠近Z轴感应器2设置有X、Y轴感应器（1），设置于底壳（9）中的单片机（3），用于磁阻传感器的整体控制；以及设置于底壳（9）中的无线通讯模块（4），用于传感器检测采集数据的传输；所述电路板（10）下方为电池仓（11）。 

2.如权利要求1所述的新型车辆类型识别磁阻传感器，其特征在于，所述磁阻传感器的整体高度为55cm。 

3.如权利要求1所述的新型车辆类型识别磁阻传感器，其特征在于，所述无线通讯模块（4）采用ZigBee传输模块，并采用1点对多点的组网结构。 

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