專利名稱：多功能交通車輛智能檢測傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于交通狀態檢測傳感器技術領域，尤其涉及多種交通狀 態實現智能檢測傳感器的設計和實現方法。
背景技術：
道路交通狀態獲取是進行交通流控制和誘導等交通管理的重要前提， 是制定交通安全管理策略、交通事故檢測、交通事故致因分析等交通安全 保障措施的必要基礎，是交通基礎設施管理、監控和維護不可缺少的第一 手資料。因此交通狀態獲取是交通管理、交通安全保障和交通基礎設施監 控維護的基礎性重要問題。
交通狀態獲取的基礎是物理傳感器，道路交通系統中所用傳感器類型 很多，如用于道路交通管理的環形線圈、視頻圖像、雷達、紅外、超聲等
傳感器；用于道路交通安全保障的紅外、雷達、應力應變、超聲、氣體等 傳感器；用于道路基礎設施監控的溫度、壓力、應力應變、氣體、圖像等 傳感器等。隨著城市交通的發展，交通系統變得越來越復雜，上述這些僅 面向一、兩種固定應用而不完全具備自適應、多功能、可組網等功能的常 用傳感器已不能滿足現代交通控制的需要，因此研制用于交通狀態獲取的 自適應、多功能、可組網的新型智能傳感器具有重要的意義和實用價值， 同時這些技術也是智能交通系統下一步發展的關鍵制約技術，是構成自動 公路系統的基礎。
實用新型內容
本實用新型提供一種具備自適應、多功能的同時具備檢測交通車輛的 流量、速度、占有率、車長、及車型的多功能交通車輛智能檢測傳感器， 所述傳感器是以地磁敏感器件為基礎，以內嵌式單片機為核心。
本實用新型所述的多功能交通車輛智能傳感器，由電源模塊、地磁敏感器件模塊及控制與通訊模塊三部分組成，其中，地磁敏感器件模塊包括 兩組地磁敏感器件、偏置電流電路及置位電流電路，控制與通訊模塊包括 單片機、數字濾波模塊及通訊接口模塊，所述單片機包括控制單元、外部 總線接口、數據處理模塊和A/D接口；電源模塊分別為地磁敏感器件模塊 和控制與通訊模塊供電；地磁敏感器件的模擬信號通過控制與通訊模塊的 數字濾波模塊消除干擾參數后經單片機的A/D接口傳給數據處理模塊，處 理后的數字信號經外部總線接口及通訊模塊傳輸給上位機。
本實用新型所述的多功能交通車輛智能傳感器，其特征在于，數字濾 波模塊采用了基于凱澤窗設計FIR的數字低通濾波器。
本實用新型所述的多功能交通車輛智能傳感器，其特征在于，電源模 塊采用外接24V電源和5V鋰電池供電。
本實用新型所述的多功能交通車輛智能傳感器，其特征在于，每組地 磁敏感器件包括一個單軸和一個雙軸高靈敏度的地磁敏感器件。
本實用新型所述的多功能交通車輛智能傳感器，其特征在于，單片機 采用的是Microchip公司的dsPIC系列的高性能處理器。
本實用新型所述的多功能交通車輛智能傳感器，其特征在于，通訊接 口模塊包括CAN總線、外存儲器及RS232。
圖1為多功能交通車輛智能傳感器原理結構圖 圖2為多功能交通車輛智能傳感器檢測方法數據處理流程圖 圖中101、電源模塊、102地磁敏感器件模塊、103控制與通訊模塊、 201數據處理流程圖、202地磁敏感器件矯正子程序。
具體實施方式
如圖l為多功能交通車輛智能傳感器原理結構圖，由電源模塊、地磁 敏感器件模塊及控制與通訊模塊三部分組成，其中，地磁敏感器件模塊包 括兩組地磁敏感器件、偏置電流電路及置位電流電路；控制與通訊模塊包括單片機、數字濾波模塊及通訊接口模塊。它是以地磁傳感器為基礎，以 內嵌式單片機為核心，基于多芯片的交通流信息的檢測方法，實現交通流 控制、交通安全保障和交通基礎設施狀態監測的狀態預報和預警，具備檢 測交通車輛的流量、速度、占有率、車長、及對車形的檢測功能，在配置 交通狀態獲取的傳感器網絡時，根據交通狀態獲取條件和傳感器特點，合 理配置物理傳感器和虛擬傳感器，采用直接測量交通狀態和軟測量方法相 結合獲得交通狀態，增加獲取交通狀態的可控性。
如圖2，所述傳感器在開始工作后，首先對地磁敏感器件復位，并根 據工作要求自動測量到工作需要的參數。多功能交通車輛智能地磁傳感器 中需要在檢測前學習到周圍的磁場，然后根據周圍磁場的大小確定檢測的 參數。
然后執行相關檢測
車輛存在的檢測。利用地磁敏感器件探測到車輛在傳感器處經過或停 留時所產生的車輛地磁場映像信號，經過單片機處理，并確認傳感器處存 在或不存在車輛，同時將檢測結果輸出。
車流量占用率的測定。在一段時間Tl內，檢測每一輛車經過傳感器 的時間t，并把每輛車經過傳感器的時間t累計相加得到該段時間Tl內所
有車經過傳感器的時間總和T2，利用T2除以Tl即可得到一段固定時間 Tl內的車流量占用率。
車速的測定。將兩個傳感器A和B固定在不同的地理位置上，禾U用車 輛存在檢測方法可以得到同一輛車先后通過兩個傳感器A、 B的時間Tl、 T2，利用傳感器A和B之間的距離S除以時間Tl與T2的時間差。
車流量的測定。在一段時間T內，當檢測到車輛存在時，單片機發送 給其內部的計數器計數指令，計一次數并保存結果，表示一輛車經過，第 二輛車經過時，再計一次和前次保存的結果相加并保存，以此類推直至時 間T結束。
車輛長度的測定。當車輛進入傳感器檢測范圍時，由于車輛引起的傳 感器周圍磁場變化，引起傳感器內部電壓變化，限定一個門限值，當電壓超過這個值時表示車輛存在，同理檢測車輛離開時的時刻，根據每輛車經 過單獨的傳感器時記錄的進入和出去的時間差t，以及車輛速度計算方法 得到的車速V，用時間乘以車速即得到車輛長度。
為了提高諧波的分析精度，需要對分析前的信號進行低通濾波處理， 除去噪聲和不需要的頻率成分的干擾。本實用新型增加了數字濾波模塊，
所述數字濾波模塊采用了凱澤窗設計FIR的數字低通濾波器，它在信號的 過濾、檢測與參數的估計等方面，數字濾波器是使用最為廣泛的一種線性 系統。由于信號中往往夾雜噪聲及無用信號成分，所以必須將這些干擾成 分濾除。濾波是信號處理的基礎，可以對信號進行篩選，只讓特定頻段的 信號通過。
設定取樣頻率為1000Hz，要求通帶0《f《90Hz內衰減小于ldB，阻 帶150Hz《f《+oo上衰減頻率大于40dB， hn為單位脈沖響應，則用凱澤窗 設計的FIR數字低通濾波器的MATLAB程序如下
用凱澤窗設計FIR的數字低通濾波器
f=1000; fp二90; fs=150; rs二50;
wp=2XpiXfp + f; ws=2XpiXfs + f;
DB=ws—wp;
beta二O. 5842X (rs-21) 一O. 4+0. 07886X (rs—21);
M二ceil((rs-8)+2. 285+ DB);
wc二(wp+ws) +2+pi;
hn二f irl (M, wc, kaiser(M+l， beta));
n:0:M;[H， w]二freqz (hn， 1);
subplot (1， 2， 1) ; stem(n， hn,，.，)；
title('幅頻特性曲線')；xlabel(，n，)； ylabel (， h (n)'); subplot (1， 2， 2) ;plot(w/pi, 20X loglO (abs (H))); title (，損耗函數曲線 ')；xlabel(，\omega/pi，)； ylabel('201gI (Hg(\omega) |，)。
權利要求1、多功能交通車輛智能傳感器，其特征在于，由電源模塊、地磁敏感器件模塊及控制與通訊模塊三部分組成，其中，地磁敏感器件模塊包括兩組地磁敏感器件、偏置電流電路及置位電流電路，控制與通訊模塊包括單片機、數字濾波模塊及通訊接口模塊，所述單片機包括控制單元、外部總線接口、數據處理模塊和A/D接口；電源模塊分別為地磁敏感器件模塊和控制與通訊模塊供電；地磁敏感器件的模擬信號通過控制與通訊模塊的數字濾波模塊消除干擾參數后經單片機的A/D接口傳給數據處理模塊，處理后的數字信號經外部總線接口及通訊模塊傳輸給上位機。
2、 如權利要求1所述的多功能交通車輛智能傳感器，其特征在于 數字濾波模塊釆用了基于凱澤窗設計FIR的數字低通濾波器。
3、 如權利要求1所述的多功能交通車輛智能傳感器，其特征在于 每組地磁敏感器件包括一個單軸和一個雙軸高靈敏度的地磁敏感器 件。
4、 如權利要求l所述的多功能交通車輛智能傳感器，其特征在于 通訊接口模塊包括(^N總線、外存儲器及RS232。
5、 如權利要求1所述的多功能交通車輛智能傳感器，其特征在于， 單片機采用的是Microchip公司的dsPIC系列的高性能處理器。
6、 如權利要求1所述的多功能交通車輛智能傳感器，其特征在于， 電源模塊采用外接24V電源和5V鋰電池供電。
專利摘要多功能交通車輛智能檢測傳感器，由電源模塊、地磁敏感器件模塊及控制與通訊模塊三部分組成，其中，地磁敏感器件模塊包括兩組地磁敏感器件、偏置電流電路及置位電流電路；控制與通訊模塊包括單片機、數字濾波模塊及通訊接口模塊。本實用新型提供一種具備自適應、多功能的同時具備檢測交通車輛的流量、速度、占有率、車長、及車型的多功能交通車輛智能檢測傳感器，該傳感器是以地磁敏感器件為基礎，以內嵌式單片機為核心。
文檔編號G08G1/042GK201311713SQ20082012408
公開日2009年9月16日 申請日期2008年12月3日 優先權日2008年12月3日
發明者堃 唐, 李曉峰, 李科峰, 卓 王, 勇 秦, 董宏輝, 薇 賈, 賈利民 申請人:北京宏德信智源信息技術有限公司