一种基于无线传感网络的道路车辆感知信息采集装置制造方法
【专利摘要】一种基于无线传感网络的道路车辆感知信息采集装置，其包括电源单元、三维磁阻传感器电路单元、通道选择单元、信号处理单元、嵌入式控制单元以及射频通讯电路单元；所述三维磁阻传感器电路单元将空间磁场映射为三个维度的模拟电信号，所述通道选择处理单元对所述三个维度模拟电信号进行选择；所述信号处理单元对所述模拟电信号进行放大、滤波、整形处理；所述嵌入式控制单元用于对所述通道选择处理单元进行逻辑控制，并将模拟电信号转换为数字信号；射频通讯电路单元数字信号向外传输。本发明灵敏度高、抗干扰性良好，且体积小功耗低的车辆感知交通信息采集装置采用埋入方式设置于道路车辆检测位置，对路面破坏性较小，不用布设电源线、信号线。
【专利说明】一种基于无线传感网络的道路车辆感知信息采集装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种道路车辆感知信息采集装置，该装置可感知某区域内车辆通过或存在的状态信息，特别是一种基于无线传感网络的道路车辆感知信息采集装置。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的快速增长和城市化进程的加快，全国机动车数量快速增长，以致城市道路的发展速度远远跟不上机动车的增长速度，车路矛盾不断加剧，给城市道路交通带来巨大压力。交通拥堵与事故，以及与交通相关的能源消耗和环境污染等问题已成为政府和公众关注的焦点。为了改善城市交通状况除了进行常规的道路交通基础设施建设外，应该将现代信息技术大力推广智能交通管理系统，在较完善的基础设施之上，将信息技术、通讯技术、控制技术、传感技术、计算机技术有效的集成，服务于交通运输，包括交通流数据信息采集，处理，分析，发布等子系统，从而建立起大范围内发挥作用的，实时、准确、有效的管理系统。
[0003]通过扩展和完善自动交通信息采集处理系统，将交通实时信息通过网络发布到路口信号控制系统更新配时方案，及时疏导车流，或者发布到交通诱导显示屏，交通广播电台，机动车车载交通信息终端，互联网等，向公众提供包括路况信息，停车信息，交通预告等多种交通信息服务，从而指导出行，缓解拥堵，充分发挥道路和设施系统的利用率和安全性倉泛。
[0004]从技术角度来讲，ITS涉及到多个学科领域知识的综合，具体主要包括交通信息的采集、传输和处理等。交通信息的采集装置是最重要的前端基础设施，目前城市交通信息采集最常用的有三种方式:大型感应线圈检测，微波探测和视频检测。这些检测方法分别有各自适合的应用场合，其中感应线圈检测因为成本较低，测速较准，系统稳定取得了最广泛的应用，但是存在着一定的使用局限性，探测信息不全，时效性差，安装不方便，安装时对路面破坏严重。微波探测和视频检测虽然弥补了感应线圈式车辆检测在安装使用方面的缺陷但是测速精度较差，受环境影响较大。现有的对车辆进行感知探测技术具有功能或性能方面的局限性和不足，越来越难以满足智能交通发展的要求。
[0005]智能交通通信网络乘载的通信数据量不大，但终端类型多，提供的接口多。这其中既有有线通信，又有无线通信，还有移动通信。同时对实时性、可靠性、安全性有特定的要求。有线通信已经是很成熟的技术。但车辆和基站、监测平台、控制空心的无线移动通信一直是困扰智能交通的难题。
[0006]由于道路交通及基建由于存在量大，网络交互频繁，不可能承受高昂的运营费用，例如GPRS，GSM, CDMA等付费的通信服务更多的只能作为远距离的骨干网络连接服务，而不可能作为全面覆盖的道路监测网络，采用Blueteeth、W1-Fi技术复杂，专利要收费，改造难度大，都不是智能交通的无线通信系统平台的首选。
【发明内容】
[0007]本发明利用汽车通过一定的空间时所在空间的磁场会产生变化，通过检测此空间的磁场来判断是否有汽车通过或滞留。
[0008]本发明提供了一种基于无线传感网络的道路车辆感知信息采集装置，其包括电源单元(I)、三维磁阻传感器电路单元(2)、通道选择单元(3)、信号处理单元(4)、嵌入式控制单元(6)以及射频通讯电路单元(5)；
[0009]所述通道选择处理单元(3)的输入端与三维磁阻传感电路单元(2)的信号输出端相连接，信号调理单元(4)的信号输入端与通道选择处理单元(3)的输出端相连接，嵌入式控制单元(6)输入端与信号调理单元(4)的信号输出端相连接，嵌入式控制单元￠)的输出信号接射频通讯电路单元(5)的输入端，嵌入式控制单元￠)的逻辑控制端口与通道选择处理单元(3)的选择开关相连
[0010]所述三维磁阻传感器电路单元(2)用于将空间磁场的磁感应强度映射为三个维度的模拟电信号，所述通道选择处理单元(3)对所述三个维度模拟电信号进行选择；所述信号处理单元(4)对所述通道选择而处理单元(3)选择的所述模拟电信号进行放大、滤波、整形处理；所述嵌入式控制单元(6)用于对所述通道选择处理单元(3)的通道选择进行逻辑控制，并将经过所述信号处理单元(4)处理的模拟电信号转换为数字信号；所述射频通讯电路单元(5)将所述数字信号通过无线网络向外传输。
[0011]较佳地，所述三维磁阻传感器电路单元(2)包括三个正交的磁阻电桥，所述三个磁阻电桥分别对应一个空间磁感应强度的一个维度，所述三个磁阻电桥正交排列构建一个以传感器中心为原点的三维坐标系。
[0012]较佳地，所述通道选择单元(3)包括多路模拟开关。
[0013]较佳地，所述嵌入式控制单元(6)包括模数转换模块与逻辑控制模块，所述逻辑控制模块控制所述通道选择处理单元(3)的通道选择，所述模数转换模块将所述模拟电信号转换为数字信号。
[0014]较佳地，所述逻辑控制模块通过控制其指定的端口呈现出高、低电平状态来开启或关闭通道选择处理单元(3)的选择开关；所述逻辑控制模块选择通道选择处理单元(3)的一条信号通道，嵌入式控制单元出)的模数转换器输入口收到的模拟电信号代表该维度的磁感应强度，一个周期内完成三个维度的磁感应强度的转换，得到一组表征当前磁场特征的模拟电信号。
[0015]本发明具有以下有益效果:
[0016]其一，城市道路车辆通过和存在信息的检测不再单纯的依赖线圈检测或视频检测，采用三维磁阻传感器电路单元进行三维空间磁映像分析，从中提取出交通流信息，灵敏度和抗干扰性达到良好平衡点；
[0017]其二，体积小功耗低的车辆感知交通信息采集装置采用埋入方式设置于道路车辆检测位置，相比环形线圈技术对路面破坏性大为减小，不用布设电源线，信号线，节约资源，安装快捷，维护工作量小；
[0018]其三，通过无线空中网络重编程设计自组多跳式无线传感网络，保障无线数据通讯的信息安全性及链路的可靠性，嵌入式微处理器控制自动优化路由，使射频链路强健，同时拓展网络覆盖范围。
[0019]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本发明实施例提供的基于无线传感网络的道路车辆感知信息采集装置组成框图；
[0022]图2为本发明实施例提供的多路模拟开关式通道选择结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]本发明利用汽车通过一定的空间时所在空间的磁场会产生变化，通过检测此空间的磁场来判断是否有汽车通过或滞留。
[0025]如图1所示，一种基于无线传感网络的道路车辆感知信息采集装置，其包括电源单元(I)、三维磁阻传感器电路单元(2)、通道选择单元(3)、信号处理单元(4)、嵌入式控制单元(6)以及射频通讯电路单元(5)；
[0026]所述通道选择处理单元(3)的输入端与三维磁阻传感电路单元(2)的信号输出端相连接，信号调理单元(4)的信号输入端与通道选择处理单元(3)的输出端相连接，嵌入式控制单元(6)输入端与信号调理单元(4)的信号输出端相连接，嵌入式控制单元￠)的输出信号接射频通讯电路单元(5)的输入端，嵌入式控制单元￠)的逻辑控制端口与通道选择处理单元(3)的选择开关相连
[0027]所述三维磁阻传感器电路单元(2)用于将空间磁场的磁感应强度映射为三个维度的模拟电信号，所述通道选择处理单元(3)对所述三个维度模拟电信号进行选择；所述信号处理单元(4)对所述通道选择而处理单元(3)选择的所述模拟电信号进行放大、滤波、整形处理；所述嵌入式控制单元(6)用于对所述通道选择处理单元(3)的通道选择进行逻辑控制，并将经过所述信号处理单元(4)处理的模拟电信号转换为数字信号；所述射频通讯电路单元(5)将所述数字信号通过无线网络向外传输。
[0028]优选的，三维磁阻传感器电路单元(2)包括三个正交的磁阻电桥，所述三个磁阻电桥分别对应一个空间磁感应强度的一个维度，所述三个磁阻电桥正交排列构建一个以传感器中心为原点的三维坐标系。
[0029]是由包含三个完全正交，参数匹配的磁阻电桥的磁场传感器组成。磁阻电桥由磁阻薄膜合金构成，其特点是电阻值随周围磁感应强度的变化而线性变化，每个电桥通路可以单独加上电压，因此电桥通路的电流能够表征出磁感应强度在此方向上的变化幅度和趋势。每个电桥通路对映一个磁敏感轴，也就是空间磁感应强度的一个维度，三个磁阻电桥正交排列相当于构建一个以传感器中心为原点的三维坐标系，在任意时刻测量到三个磁阻桥路的电流值就对映于磁场当前的一个状态。
[0030]优选的，通道选择单元(3) —包括多路模拟开关，其具体原理图如图2所示，引脚
11、12、13、14、19、20为输入端，引脚23,24为输出端。
[0031]本实施例中嵌入式控制单元(6)包括模数转换模块与逻辑控制模块，所述逻辑控制模块控制所述通道选择处理单元(3)的通道选择，所述模数转换模块将所述模拟电信号转换为数字信号。
[0032]嵌入式控制单元出)的模数转换模块与逻辑控制模块是由一微处理器实现的，嵌入式控制单元(6)还包括外围支持的时钟电路与通讯接口，逻辑控制是通过指定的端口在程序控制下呈现出的高低电平状态来开启或关闭通道选择处理单元(3)的选择开关实现的，微处理器内部集成了模数转换器，把信号调理单元(4)传过来的表示磁感应强度的模拟电信号转换为数字信号，在某一时刻，逻辑控制端口选择通道选择处理单元(3)的一条信号通道，嵌入式控制单元￠)的模数转换器输入口收到的就是代表该维度的磁感应强度，一个周期内完成三次转换，得到一组表征当前磁场特征的模拟电数据。数字信号处理就是对模数转换得到的每组数字数据进行存储，计算，判别，最终结果通过无线传感网络发送给数据汇集服务器、交通管控平台或门禁等终端。
[0033]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属【技术领域】技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【权利要求】
1.一种基于无线传感网络的道路车辆感知信息采集装置，其特征在于，包括电源单元(I)、三维磁阻传感器电路单元(2)、通道选择单元(3)、信号处理单元(4)、嵌入式控制单元(6)以及射频通讯电路单元(5)； 所述通道选择处理单元(3)的输入端与三维磁阻传感电路单元(2)的信号输出端相连接，信号处理单元(4)的信号输入端与通道选择处理单元(3)的输出端相连接，嵌入式控制单元(6)输入端与信号处理单元(4)的信号输出端相连接，嵌入式控制单元￠)的输出信号接射频通讯电路单元(5)的输入端，嵌入式控制单元￠)的逻辑控制端口与通道选择处理单元(3)的选择开关相连；所述信号处理单元(4)与射频通讯电路单元(5)均接入电源单元⑴； 所述三维磁阻传感器电路单元(2)用于将空间磁场的磁感应强度映射为三个维度的模拟电信号，所述通道选择处理单元(3)对所述三个维度模拟电信号进行选择；所述信号处理单元(4)对所述通道选择而处理单元(3)选择的所述模拟电信号进行放大、滤波、整形处理；所述嵌入式控制单元(6)用于对所述通道选择处理单元(3)的通道选择进行逻辑控制，并将经过所述信号处理单元(4)处理的模拟电信号转换为数字信号；所述射频通讯电路单元(5)将所述数字信号通过无线网络向外传输。
2.如权利要求1所述的基于无线传感网络的道路车辆感知信息采集装置，其特征在于，所述三维磁阻传感器电路单元(2)包括磁场传感器，所述磁场传感器包括三个正交的磁阻电桥，所述三个磁阻电桥分别对应一个空间磁感应强度的一个维度，所述三个磁阻电桥正交排列构建一个以传感器中心为原点的三维坐标系。
3.如权利要求2所述的基于无线传感网络的道路车辆感知信息采集装置，其特征在于，所述磁阻电桥由磁阻薄膜合金形成，其电阻值随周围磁感应强度的变化而线性变化，每个电桥通路可以单独加上电压，因此电桥通路的电流能够表征出磁感应强度在此维度上的变化幅度和趋势。
4.如权利要求3所述的基于无线传感网络的道路车辆感知信息采集装置，其特征在于，所述嵌入式控制单元(6)包括模数转换模块与逻辑控制模块，所述逻辑控制模块控制所述通道选择处理单元(3)的通道选择，所述模数转换模块将所述模拟电信号转换为数字信号。
5.如权利要求4所述的基于无线传感网络的道路车辆感知信息采集装置，其特征在于，所述逻辑控制模块通过控制其指定的端口联接到图2所示通道选择处理单元(3)的ADDA, ADDB, INH，通过驱动此3条信号线呈现出高、低电平的状态组合来开启或关闭通道选择处理单元(3)的选择开关；通道选择处理单元(3)从三维磁阻传感器电路单元(2)获得的信号是3组成对的差分信号，分别是X轴的XIN+，XIN-，Y轴?Ν+，ΥΙΝ-，Ζ轴ΖΙΝ+，ΖΙΝ_，在同一时刻只能有一组差分信号通过通道选择处理单元(3)的COMA，COMB进入信号处理单元(4)进行处理；所述逻辑控制模块选择通道选择处理单元(3)的X，Y，Z中的一条信号通道，嵌入式控制单元￠)的模数转换器输入口收到的模拟电信号代表该维度的磁感应强度。一个周期内完成三个维度的磁感应强度的转换，得到一组表征当前磁场特征的数字信号。
【文档编号】G08G1/042GK104167100SQ201410440284
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】田胜明, 汪洋, 曹洋洋 申请人:合肥网泰信息科技有限公司