专利名称：基于异向性磁阻传感器探测车位的无线传感器网络装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于无线传感器网络领域，具体是一种基于异向性磁 阻传感器探测车位的无线传感器网络装置。
背景技术：
随着社会经济的迅速发展和人民生活水平的普遍提高，各种车辆 的保有量迅猛增长，这就不但需要大量的停车场，而且需要对停车场 的车位进行有效的检测。现有对停车场车位的检测釆用的是传统的车 位探测器，它通过在地面下埋设电感线圈来检测车辆存在与否。这个 方法的缺点是线圈体积庞大、线圈铺设对地面破坏严重，线圈寿命短、 系统维护成本高等。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于异向性磁阻传感器探测车位 的无线传感器网络装置。
本实用新型要解决的是现有车位探测器存的线圈体积庞大、线圈 铺设对地面破坏严重、线圈寿命短、系统维护成本高等问题。
为实现以上目的，本实用新型异向性磁阻传感器(AMR传感器)、 滤波降噪单元、直流偏置单元、差分放大单元、控制单元以及射频单 元；异向性磁阻传感器连接于滤波降噪单元，滤波降噪单元和直流偏 置单元连接于差分放大单元，差分放大单元连接于控制单元，控制单 元和射频单元互相连接。
3本实用新型具有车辆检出准确、安装维护方便、抗干扰能力强、 体积小、受环境影响小、成本较低等优点，适用于室内室外停车场多 种场合。本实用新型在车辆检测领域具有广阔的应用前景。
图l为本实用新型框图。
图2为本实用新型工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。 如图所示，本实用新型由异向性磁阻传感器(AMR传感器)、滤 波降噪单元(模块)、直流偏置单元(模块)、差分放大单元(模块)、
控制单元(模块)以及射频单元(模块)组成。异向性磁阻传感器(AMR 传感器)为双轴传感器，包括传感器A轴和传感器B轴，该两个敏 感轴分别以垂直于地面和平行于车位的方向放置，使它在垂直于地面 和平行于车位两个方向上实时采集汽车经过时引起的地磁场变化，并 输出相应的电压信号。滤波降噪单元包括滤波降噪单元A和B，直流 偏置单元包括直流偏置单元A和B，差分放大单元包括差分放大单元 A和B。异向性磁阻传感器的A轴和B轴分别连接于波降噪单元A 和B，波降噪单元A和B分别连接于差分放大单元A和B，直流偏 置单元A和B同样分别连接于差分放大单元A和B，差分放大单元 A和B连接于控制单元AMR，控制单元和射频单元互相连接。
滤波降噪单元A和B用来除去异向性磁阻传感器(AMR传感器) 的A轴和B轴这二个轴输出的噪声信号，提高信噪比。直流偏置单 元A和B分别用来提供两个直流偏置电压，保证两路信号在放大时
4不会失真；差分放大单元A和B用来对异向性磁阻传感器两个轴的 输出进行充分的放大，并把放大后的信号送入控制单元的AD转换模 块。
控制单元利用自带的AD转换器实时采集差分放大单元的输出， 经过一定的算法处理得出车位是否有车辆存在。控制单元通过IO 口 提供的控制信号来完成异向性磁阻传感器的复位和置位操作，保证异 向性磁阻传感器在灵敏度较高的状态下工作。控制单元还协调整个系 统的有效运行，控制系统功耗，延长装置工作时间。射频单元与基站 建立无线通信联系，进行数据交换。
本实用新型对车位的探测原理是把本实用新型安装在车位的中 部，当车辆经过异向性磁阻传感器感应区域时，对异向性磁阻传感器 感应区域内的地磁信号产生影响，异向性磁阻传感器检测到这种变化 并输出相应的电压信号，滤波降噪、直流偏置和差分放大单元对这个 信号进行萃取和放大，得出含有车辆信息的电压信号。含有车辆信息 的电压信号送至控制单元的AD转换器，经过AD转换成数字信号进 行处理。
本实用新型在车位上没有车辆的情况下上电启动。本实用新型上 电启动后首先对各个模块进行初始化设置，然后启动控制单元的AD 转换功能对差分放大输出的电压信号进行采集，进行背景磁场自学习 和训练，当连续采集的多个数据都比较接近时，便认为当前背景磁场 是一个较稳定的磁场，并把当前背景磁场作为基准磁场，把当前采集 到的电压作为基准电压。
当有车辆进入车位时，由于车位处的地磁场受到影响发生变化， 这种变化经过异向性磁阻传感器、滤波降噪单元、直流偏置单元反映 到差分放大单元的输出上就是电压的变化，这个电压变化的程度会超
5过预设的门限，此时便认为车位上有车辆存在。由于异向性磁阻传感 器是一个双轴传感器，当两个差分放大单元的其中任意一个输出电压 和基准电压相比超过预设的门限时，便认为有车辆停在车位上。这样 避免了由于车辆差异而造成的误判和漏判。
为了使整个装置在一套完善的低功耗模式下工作，控制单元和射 频单元只有在短暂的检测时间内处于正常工作模式，其余时间处于超 低功耗模式并切断异向性磁阻传感器的供电电源，保证系统以最低的 平均功耗进行工作。正常工作模式和超低功耗模式之间的切换靠定时 器来辅助实现。
本实用新型中的异向性磁阻传感器采用霍尼维尔(Honeywell) 公司的双轴异向性磁阻传感器HMC1052，它在零磁场附近输出的线 性度较好，不存在磁滞效应。
本实用新型中的射频单元工作频率为433MHz，信道数目255个， 射频单元的数据传输速率及功率可调，最大传输速率500kbps，最大 传输功率10dBm，射频单元布设在地面断层中的最大无线传输距离 为300m，射频单元采用垂直极化方向的全向陶瓷天线，最大天线增 益0.5dBi，最大驻波比2.0。
本实用新型的工作电压3.3V，采用8节大容量碱性电池串并连供 电，每节电池电压1.5V，电池容量为4000mAh，年自放电率低于IO %。超低功耗状态时的工作电流为0.3mA，最大工作电流30mA，经 计算本实用新型可待机工作一年以上，本实用新型所采用的电池具有 易购买，易更换的特点。
本实用新型所述的异向性磁阻传感器的英文全称为Anisotropic Magneto Resistive，简称为AMR传感器。
权利要求1、基于异向性磁阻传感器探测车位的无线传感器网络装置，其特征在于它包括异向性磁阻传感器、滤波降噪单元、直流偏置单元、差分放大单元、控制单元以及射频单元；异向性磁阻传感器连接于滤波降噪单元，滤波降噪单元和直流偏置单元连接于差分放大单元，差分放大单元连接于控制单元，控制单元和射频单元互相连接。
2、 根据权利要求1所述的基于异向性磁阻传感器探测车位的无 线传感器网络装置，其特征在于异向性磁阻传感器为双轴传感器，包 括传感器A轴和传感器B轴，该两个轴分别以垂直于地面和,平行于 车位的方向放置。
3、 根据权利要求1或2所述的基于异向性磁阻传感器探测车位 的无线传感器网络装置，其特征在于滤波降噪单元包括滤波降噪单元 A和B;直流偏置单元包括直流偏置单元A和B;差分放大单元包括 差分放大单元A和B;异向性磁阻传感器的A轴和B轴分别连接于 波降噪单元A和B，波降噪单元A和B分别连接于差分放大单元A 和B，直流偏置单元A和B同样分别连接于差分放大单元A和B， 差分放大单元A和B连接于控制单元。
4、 根据权利要求1所述的基于异向性磁阻传感器探测车,位的无 线传感器网络装置，其特征在于射频单元采用垂直极化方向的全向陶 瓷天线。
专利摘要本实用新型属于无线传感器网络领域，它是一种利用异向性磁阻传感器探测车位状态的无线传感器网络装置，它包括异向性磁阻传感器、滤波降噪单元、差分放大单元、直流偏置单元、控制单元和射频单元。本实用新型通过对异向性磁阻传感器输出信号的预处理，采用相应的计算方法，实时计算出异向性磁阻传感器所在车位位置的车位状态，并通过无线传输的通信方式把数据发送至基站以进行车辆控制和车辆诱导。本实用新型在道路车流量检测、停车场管理、道路路口管理等方面有广阔应用前景。
文档编号G08G1/14GK201274096SQ20082008204
公开日2009年7月15日 申请日期2008年1月3日 优先权日2008年1月3日
发明者刘海涛, 波 吴, 周璐巍, 华 姜, 帆 张, 李中一, 李保海, 康 赵, 郑春雷, 鲍星合 申请人:中科院嘉兴中心微系统所分中心