专利名称：多功能交通车辆智能检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于交通状态检测传感器技术领域，尤其涉及多种交通状 态实现智能检测传感器的设计和实现方法。
背景技术：
道路交通状态获取是进行交通流控制和诱导等交通管理的重要前提， 是制定交通安全管理策略、交通事故检测、交通事故致因分析等交通安全 保障措施的必要基础，是交通基础设施管理、监控和维护不可缺少的第一 手资料。因此交通状态获取是交通管理、交通安全保障和交通基础设施监 控维护的基础性重要问题。
交通状态获取的基础是物理传感器，道路交通系统中所用传感器类型 很多，如用于道路交通管理的环形线圈、视频图像、雷达、红外、超声等
传感器；用于道路交通安全保障的红外、雷达、应力应变、超声、气体等 传感器；用于道路基础设施监控的温度、压力、应力应变、气体、图像等 传感器等。随着城市交通的发展，交通系统变得越来越复杂，上述这些仅 面向一、两种固定应用而不完全具备自适应、多功能、可组网等功能的常 用传感器已不能满足现代交通控制的需要，因此研制用于交通状态获取的 自适应、多功能、可组网的新型智能传感器具有重要的意义和实用价值， 同时这些技术也是智能交通系统下一步发展的关键制约技术，是构成自动 公路系统的基础。
实用新型内容
本实用新型提供一种具备自适应、多功能的同时具备检测交通车辆的 流量、速度、占有率、车长、及车型的多功能交通车辆智能检测传感器， 所述传感器是以地磁敏感器件为基础，以内嵌式单片机为核心。
本实用新型所述的多功能交通车辆智能传感器，由电源模块、地磁敏感器件模块及控制与通讯模块三部分组成，其中，地磁敏感器件模块包括 两组地磁敏感器件、偏置电流电路及置位电流电路，控制与通讯模块包括 单片机、数字滤波模块及通讯接口模块，所述单片机包括控制单元、外部 总线接口、数据处理模块和A/D接口；电源模块分别为地磁敏感器件模块 和控制与通讯模块供电；地磁敏感器件的模拟信号通过控制与通讯模块的 数字滤波模块消除干扰参数后经单片机的A/D接口传给数据处理模块，处 理后的数字信号经外部总线接口及通讯模块传输给上位机。
本实用新型所述的多功能交通车辆智能传感器，其特征在于，数字滤 波模块采用了基于凯泽窗设计FIR的数字低通滤波器。
本实用新型所述的多功能交通车辆智能传感器，其特征在于，电源模 块采用外接24V电源和5V锂电池供电。
本实用新型所述的多功能交通车辆智能传感器，其特征在于，每组地 磁敏感器件包括一个单轴和一个双轴高灵敏度的地磁敏感器件。
本实用新型所述的多功能交通车辆智能传感器，其特征在于，单片机 采用的是Microchip公司的dsPIC系列的高性能处理器。
本实用新型所述的多功能交通车辆智能传感器，其特征在于，通讯接 口模块包括CAN总线、外存储器及RS232。
图1为多功能交通车辆智能传感器原理结构图 图2为多功能交通车辆智能传感器检测方法数据处理流程图 图中101、电源模块、102地磁敏感器件模块、103控制与通讯模块、 201数据处理流程图、202地磁敏感器件矫正子程序。
具体实施方式
如图l为多功能交通车辆智能传感器原理结构图，由电源模块、地磁 敏感器件模块及控制与通讯模块三部分组成，其中，地磁敏感器件模块包 括两组地磁敏感器件、偏置电流电路及置位电流电路；控制与通讯模块包括单片机、数字滤波模块及通讯接口模块。它是以地磁传感器为基础，以 内嵌式单片机为核心，基于多芯片的交通流信息的检测方法，实现交通流 控制、交通安全保障和交通基础设施状态监测的状态预报和预警，具备检 测交通车辆的流量、速度、占有率、车长、及对车形的检测功能，在配置 交通状态获取的传感器网络时，根据交通状态获取条件和传感器特点，合 理配置物理传感器和虚拟传感器，采用直接测量交通状态和软测量方法相 结合获得交通状态，增加获取交通状态的可控性。
如图2，所述传感器在开始工作后，首先对地磁敏感器件复位，并根 据工作要求自动测量到工作需要的参数。多功能交通车辆智能地磁传感器 中需要在检测前学习到周围的磁场，然后根据周围磁场的大小确定检测的 参数。
然后执行相关检测
车辆存在的检测。利用地磁敏感器件探测到车辆在传感器处经过或停 留时所产生的车辆地磁场映像信号，经过单片机处理，并确认传感器处存 在或不存在车辆，同时将检测结果输出。
车流量占用率的测定。在一段时间Tl内，检测每一辆车经过传感器 的时间t，并把每辆车经过传感器的时间t累计相加得到该段时间Tl内所
有车经过传感器的时间总和T2，利用T2除以Tl即可得到一段固定时间 Tl内的车流量占用率。
车速的测定。将两个传感器A和B固定在不同的地理位置上，禾U用车 辆存在检测方法可以得到同一辆车先后通过两个传感器A、 B的时间Tl、 T2，利用传感器A和B之间的距离S除以时间Tl与T2的时间差。
车流量的测定。在一段时间T内，当检测到车辆存在时，单片机发送 给其内部的计数器计数指令，计一次数并保存结果，表示一辆车经过，第 二辆车经过时，再计一次和前次保存的结果相加并保存，以此类推直至时 间T结束。
车辆长度的测定。当车辆进入传感器检测范围时，由于车辆引起的传 感器周围磁场变化，引起传感器内部电压变化，限定一个门限值，当电压超过这个值时表示车辆存在，同理检测车辆离开时的时刻，根据每辆车经 过单独的传感器时记录的进入和出去的时间差t，以及车辆速度计算方法 得到的车速V，用时间乘以车速即得到车辆长度。
为了提高谐波的分析精度，需要对分析前的信号进行低通滤波处理， 除去噪声和不需要的频率成分的干扰。本实用新型增加了数字滤波模块，
所述数字滤波模块采用了凯泽窗设计FIR的数字低通滤波器，它在信号的 过滤、检测与参数的估计等方面，数字滤波器是使用最为广泛的一种线性 系统。由于信号中往往夹杂噪声及无用信号成分，所以必须将这些干扰成 分滤除。滤波是信号处理的基础，可以对信号进行筛选，只让特定频段的 信号通过。
设定取样频率为1000Hz，要求通带0《f《90Hz内衰减小于ldB，阻 带150Hz《f《+oo上衰减频率大于40dB， hn为单位脉冲响应，则用凯泽窗 设计的FIR数字低通滤波器的MATLAB程序如下
用凯泽窗设计FIR的数字低通滤波器
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('幅频特性曲线')；xlabel(，n，)； ylabel (， h (n)'); subplot (1， 2， 2) ;plot(w/pi, 20X loglO (abs (H))); title (，损耗函数曲线 ')；xlabel(，\omega/pi，)； ylabel('201gI (Hg(\omega) |，)。
权利要求1、多功能交通车辆智能传感器，其特征在于，由电源模块、地磁敏感器件模块及控制与通讯模块三部分组成，其中，地磁敏感器件模块包括两组地磁敏感器件、偏置电流电路及置位电流电路，控制与通讯模块包括单片机、数字滤波模块及通讯接口模块，所述单片机包括控制单元、外部总线接口、数据处理模块和A/D接口；电源模块分别为地磁敏感器件模块和控制与通讯模块供电；地磁敏感器件的模拟信号通过控制与通讯模块的数字滤波模块消除干扰参数后经单片机的A/D接口传给数据处理模块，处理后的数字信号经外部总线接口及通讯模块传输给上位机。
2、 如权利要求1所述的多功能交通车辆智能传感器，其特征在于 数字滤波模块釆用了基于凯泽窗设计FIR的数字低通滤波器。
3、 如权利要求1所述的多功能交通车辆智能传感器，其特征在于 每组地磁敏感器件包括一个单轴和一个双轴高灵敏度的地磁敏感器 件。
4、 如权利要求l所述的多功能交通车辆智能传感器，其特征在于 通讯接口模块包括(^N总线、外存储器及RS232。
5、 如权利要求1所述的多功能交通车辆智能传感器，其特征在于， 单片机采用的是Microchip公司的dsPIC系列的高性能处理器。
6、 如权利要求1所述的多功能交通车辆智能传感器，其特征在于， 电源模块采用外接24V电源和5V锂电池供电。
专利摘要多功能交通车辆智能检测传感器，由电源模块、地磁敏感器件模块及控制与通讯模块三部分组成，其中，地磁敏感器件模块包括两组地磁敏感器件、偏置电流电路及置位电流电路；控制与通讯模块包括单片机、数字滤波模块及通讯接口模块。本实用新型提供一种具备自适应、多功能的同时具备检测交通车辆的流量、速度、占有率、车长、及车型的多功能交通车辆智能检测传感器，该传感器是以地磁敏感器件为基础，以内嵌式单片机为核心。
文档编号G08G1/042GK201311713SQ20082012408
公开日2009年9月16日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者堃 唐, 李晓峰, 李科峰, 卓 王, 勇 秦, 董宏辉, 薇 贾, 贾利民 申请人:北京宏德信智源信息技术有限公司