基于磁传感器和超声波传感器融合的车辆检测系统及方法与流程

技术特征：

1.一种基于磁传感器和超声波传感器融合的车辆检测系统，其特征在于，所述系统包括：

磁传感器，用于采集道路上的磁信号；

超声波传感器，用于采集道路上的超声波信号；

通信模块，与磁传感器和超声波传感器相连，用于传输磁信号和超声波信号；

微处理器，用于接收磁信号和超声波信号并进行融合处理；

电源模块，用于为车辆检测系统供电。

2.根据权利要求1所述的基于磁传感器和超声波传感器融合的车辆检测系统，其特征在于，所述系统还包括：

协调器，与通信模块和微处理器相连，用于接收磁信号和超声波信号，并通过串口将磁信号和超声波信号发送至微处理器。

3.根据权利要求1所述的基于磁传感器和超声波传感器融合的车辆检测系统，其特征在于，所述通信模块为蓝牙模块。

4.根据权利要求1所述的基于磁传感器和超声波传感器融合的车辆检测系统，其特征在于，所述超声波传感器的安装高度高于磁传感器的安装高度。

5.一种基于磁传感器和超声波传感器融合的车辆检测方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、采用磁传感器采集道路上的磁信号，对磁信号进行滤波后提取磁信号特征B(k)；

S2、采用超声波传感器采集道路上的超声波信号，对超声波信号进行滤波后提取超声波特征L(k)；

S3、将磁信号特征与超声波特征进行关联和同步，采用数据融合的方法对车辆进行检测。

6.根据权利要求5所述的基于磁传感器和超声波传感器融合的车辆检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

采用磁传感器采集道路上的磁信号，该磁信号为三轴合成后的磁信号G₃表示三轴合成后的信号，G_x、G_y、G_z分别表示不同方向的磁信号分量；

对磁信号进行滤波后计算磁信号方差S(k)：

$\left\{\begin{array}{c}N={\mathrm{\αf}}_M,0\<\mathrm{\α}\<0.5\\ average=\frac{1}{2N+1}\underset{j=0}{\overset{2N}{\Σ}}{G}_3(k-N+j)\\ S\left(k\right)=\frac{1}{2N+1}\underset{i=0}{\overset{2N}{\Σ}}{\left(G_3\right(k-N+i)-average)}^2\end{array}\right.,$

其中，S(k)是方差，G₃(k)是三轴合成后的磁信号，N是选定的时间窗，f_M是磁传感器的频率，α表示时间窗与磁传感器频率的关系；

提取磁信号特征B(k)，B(k)是磁信号特征，S(k)是方差。

7.根据权利要求5所述的基于磁传感器和超声波传感器融合的车辆检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

采用超声波传感器采集道路上的超声波信号，对超声波信号进行滤波后计算超声波传感器与车辆之间的检测距离其中，v是声音的速度，t是发送和接收时间，l是检测距离；

提取超声波特征L(k)，L(k)是超声波信号特征，l_min是较短的距离，l_max是较长的距离。

8.根据权利要求5所述的基于磁传感器和超声波传感器融合的车辆检测方法，其特征在于，所述步骤S3中的“将磁信号特征与超声波特征进行关联和同步”具体为：

将磁信号特征与超声波特征关联到同一车辆上，时间同步公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{t}_M=\frac{N_M}{f_M}\\ t_U=\frac{N_U}{f_U}\end{array}\right.,$

其中，t_M、t_U分别是磁传感器和超声波传感器的采样时间，N_M是磁传感器的采样点，N_U是超声波传感器的采样点，f_M、f_U分别是磁传感器和超声波传感器的采样频率。

9.根据权利要求8所述的基于磁传感器和超声波传感器融合的车辆检测方法，其特征在于，所述步骤S3中“采用数据融合的方法对车辆进行检测”的公式为：

其中，t_L表示超声波的决策时间，t_B1-t_B2是磁传感器的决策时间间隔，L(k)超声波传感器的决策时间，τ表示时间间隔，B(k)是磁信号特征，L(k)是超声波信号特征。

10.根据权利要求9所述的基于磁传感器和超声波传感器融合的车辆检测方法，其特征在于，步骤S3中的车辆检测结果包括：

$f\left(k\right)=g\[B\left(k\right),L\left(k\right)\]=\left\{\begin{array}{c}B\left(k\right)=1,L\left(k\right)=1,\left(1\right)\\ B\left(k\right)=1,L\left(k\right)=0,\left(2\right)\\ B\left(k\right)=0,L\left(k\right)=1,\left(3\right)\\ B\left(k\right)=0,L\left(k\right)=0,\left(4\right)\end{array}\right.,$

其中，情况(1)代表磁传感器和超声波传感器检测到的车辆属于相邻车道；情况(2)表示非相邻车道大车；情况(3)表示相邻车道上行人或者非机动车干扰；情况(4)表示无车通过。