一种基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统的制作方法

本实用新型涉及车辆地磁检测技术领域，具体是一种基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统。

背景技术：

目前，车辆检测的方式主要有线圈技术、视频技术、微波雷达技术、还有磁感技术。

线圈技术是以金属环形线圈埋设于路面下，利用车辆经过线圈区域时因车身铁材料所造成的电感量的变化来探测车辆的存在。缺点是安装与维修因为需要中断交通、破坏路面而变得很复杂，加上车辆重压等因素导致寿命不长，因而维护成本很高。与交通信号灯控制系统兼容性很好，但是与基于其它技术的交通信息采集系统的兼容性较差。目前常规的线圈交通信息检测系统信息传输采用的是轮循，而基于其它技术的系统主要采用的是主动上报的方式。

视频技术是使用计算机视频技术检测交通信息，通过视频摄像头和计算机模仿人眼的功能，在视频范围内划定虚拟线圈，车辆进入检测区域使背景灰度发生变化，从而感知车辆的存在.该探测技术可测车速，车流量，占有率等基本交通信息参数，但是难以实现很多车道同时探测。因为需要正向安装L型横梁上而使得安装与维修变得很复杂。而且技术不是很成熟，需要克服外界条件的影响。

微波雷达技术是利用雷达天线发射出电磁波，当有车辆经过时，则会将波反射回来，再由雷达检测器接收并计算处理，不同车道由于其目标反射距离不同而导致回波信号不同，从而能同时检测多车位的信息。缺点是功耗过高，投资相对较高，不适合

磁感技术是基于车辆本身含有的铁磁物质会对车辆存在区域的地磁信号产生影响，使车辆存在区域的地球磁力线发生弯曲。当车辆经过传感器附近，传感器能够灵敏感知到信号的变化，经信号分析就可以得到检测目标的相关信息。缺点是在长期停车的情况下，地磁数据很容易受到干扰造成数据不准确。

针对目前的车辆检测手段，都存在一些不足，但是采用多种检测的方法可以很大的提高检测的准确性，弥补单一检测的不足。

有线探测方法，需要对现有停车场进行大规模改动然后施工布线，成本比较高。WSN的技术日渐成熟也让车辆检测技术更加智能、方便、小型化，为地磁车辆检测传感和传输解决“最后一公里”起了重要的架构。频率范围433.05-434.79MHz和2.4-2.5GHz属于国内免许可的ISM(工业、科学和医学)开放频段，使用这些频段是不需要向当地的无线电管理申请授权的，因此这两个段频段得到了广泛使用。目前国际和国内对于无线地磁车位检测器的低速无线传感网络主要有两大阵营，分别是基于2.4GHz的Zigbee无线传感网和基于FSK传感方式的433MHz无线传感网络。无线车辆检测接收机接收器(网关)到无线地磁车辆发送的信息，再通过无线或以太网上传到控制中心。无线检测接收器可接收通信距离范围内的无线车辆检测器的信号。

基于Zigbee无线传感器网络进行车位检测，这种实现的方案是在现有的Zigbee无线传感器网络基础上进行二次开发，添加AMR磁阻传感器然后进行泊车位上的车辆的检测。基于ZigBee网络的方法则是一种无线的方法，较之有线的方法安装灵活方便，但是ZigBee工作2.4GHz频段，这个频段与WIFI、蓝牙等重合，过于拥挤，尤其容易受到WIFI的干扰或者是干扰到WiFi用户，并且2.4GHz因为波长较短，绕射能力不够，穿透性不强，在停车场这样较复杂的室内环境当中通信质量易受影响。大部分工程使用都加中继来增加通信距离，但这样增加了整个工程的成本和施工难度，也降低了整个停车车辆检测无线网的健壮度。

对于停车车位检测系统来说，地磁检测器安装环境特殊，2.4GHZ信号因其绕射能力太差，衰减较大，所以433MHz更适合无线地磁车辆检测的应用。433MHz比2.4GHz波长长，穿透性更强，更适合较复杂的室外环境。基于FSK的433MHz无线传输，目前国内外都没有稳定的组网协议，现在大多使用透传方式组网，造成了较大的频率浪费，使整个组网能力大大降低。整个组网方式不会考虑空间和时间的利用率，牺牲功耗保证数据的传输。另外，基于FSK的433MHz的无线传感网虽然通信距离比2.4GHz的距离远些，但仍然还是满足不了实际的应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统，包括电源管理模块、CPU控制单元、地磁检测模块、高精度实时时钟模块和无线扩频通信模块；所述电源管理模块连接至CPU控制单元，且电源管理模块用于进行CPU控制单元、地磁检测模块、高精度实时时钟模块和无线扩频通信模块之间的电能管控；所述地磁检测模块和高精度实时时钟模块均通讯连接至CPU控制单元，地磁检测模块用于扫描检测地磁数据，并在地磁数据出现明显变化时唤醒CPU控制单元，同时将出现明显变化的地磁数据发送给CPU控制单元；所述高精度实时时钟模块用于在地磁数据出现明显变化时向CPU控制单元发送实时时钟数据，高精度实时时钟模块与地磁检测模块一一对应；所述CPU控制单元连接无线扩频通信模块，且CPU控制单元通过无线扩频通信模块无线通讯连接至接收网关，CPU控制单元对获取的地磁数据进行处理获取车位状态数据，并将车位状态数据发送至无线扩频通信模块，无线扩频通信模块将获取的车位状态数据上传至接收网关。

作为本实用新型进一步的方案：所述地磁检测模块安装在车位内，且地磁检测模块与车位一一对应。

作为本实用新型再进一步的方案：所述地磁检测模块上内嵌有车辆检测算法模块和故障自恢复模块。

作为本实用新型再进一步的方案：所述地磁检测模块的扫描频率为10-100Hz。

作为本实用新型再进一步的方案：所述高精度实时时钟模块的实时时钟数据精确至毫秒；所述高精度实时时钟模块嵌入安装在地磁检测模块上。

作为本实用新型再进一步的方案：所述无线扩频通信模块包括LORA扩频芯片，LORA扩频芯片内置有无线通信协议模块，且无线通信协议模块将车位状态数据以设定好的多个载波进行无线传输至接收网关。

作为本实用新型再进一步的方案：所述LORA扩频芯片上还内置有RSSI值检测模块，RSSI值检测模块对无线扩频通信模块与接收网关之间无线传输的RSSI值进行检测，并将获取的RSSI值发送给CPU控制单元。

作为本实用新型再进一步的方案：所述高精度实时时钟模块通过CPU控制单元和无线扩频通信模块连接至接收网关，且高精度实时时钟模块与接收网关之间定时进行校时操作。

作为本实用新型再进一步的方案：所述高精度实时时钟模块的校时频率为30-60min/次。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、该基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统在车辆检测过程中，将地磁检测技术和无线微波技术配合使用，通过双重检测，提高了检测的准确性，实用性强；

2、该基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统采用无线扩频通信模块，其无线扩频通信模块的LORA扩频芯片内置有基于无线扩频技术低速率的无线通信协议模块，大幅度提高了检测节点与数据网关的通信距离；

3、该基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统通过设置电源管理模块，电源管理模块进行CPU控制单元、地磁检测模块、高精度实时时钟模块和无线扩频通信模块之间的电能管控，节约能源，达到节能环保的目的。

附图说明

图1为基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统，包括电源管理模块、CPU控制单元、地磁检测模块、高精度实时时钟模块和无线扩频通信模块；所述电源管理模块连接至CPU控制单元，且电源管理模块用于进行CPU控制单元、地磁检测模块、高精度实时时钟模块和无线扩频通信模块之间的电能管控；所述地磁检测模块和高精度实时时钟模块均通讯连接至CPU控制单元，所述地磁检测模块安装在车位内，且地磁检测模块与车位一一对应，地磁检测模块用于扫描检测地磁数据，并在地磁数据出现明显变化时唤醒CPU控制单元，同时将出现明显变化的地磁数据发送给CPU控制单元，所述地磁检测模块上内嵌有车辆检测算法模块和故障自恢复模块，车辆检测算法模块能够避免相邻车位之间的干扰，故障自恢复模块能够实现地磁检测模块的故障自恢复功能，所述地磁检测模块的扫描频率为10-100Hz；

所述高精度实时时钟模块用于在地磁数据出现明显变化时向CPU控制单元发送实时时钟数据，高精度实时时钟模块的实时时钟数据精确至毫秒，高精度实时时钟模块与地磁检测模块一一对应，本实施例中，优选的，所述高精度实时时钟模块嵌入安装在地磁检测模块上，在动态交通中，时间的精确严重影响其测试结果，本实用新型将高精度实时时钟模块嵌入到每个地磁检测模块中，从而避免了其它的时间误差，如网络延时，主机处理延时等，以给整个系统附以最真实的时间；

所述CPU控制单元连接无线扩频通信模块，且CPU控制单元通过无线扩频通信模块无线通讯连接至接收网关，CPU控制单元对获取的地磁数据进行处理获取车位状态数据，并将车位状态数据发送至无线扩频通信模块，无线扩频通信模块将获取的车位状态数据上传至接收网关，所述无线扩频通信模块包括LORA扩频芯片，LORA扩频芯片内置有无线通信协议模块，且无线通信协议模块将车位状态数据以设定好的多个载波进行无线传输至接收网关，如此设置，即便有个别信道有干扰，也不会对整个无线传输造成太大的影响；

所述LORA扩频芯片上还内置有RSSI值检测模块，RSSI值检测模块对无线扩频通信模块与接收网关之间无线传输的RSSI值进行检测，并将获取的RSSI值发送给CPU控制单元，在有车辆驶入时，无线传输信号将变差，车辆离开时，无线传输信号将变好，利用这一现象，CPU控制单元将根据获取的RSSI值辅助判断车位状态。

所述电源管理模块的工作方法，步骤如下：

1)地磁检测模块处于正常扫描状态，高精度实时时钟模块处于正常计时状态，CPU控制单元和无线扩频通信模块均处于睡眠状态；

2)地磁检测模块的地磁数据是否出现明显变化，若是，则进行步骤3)，否则返回步骤1)；

3)电源管理模块唤醒CPU控制单元，CPU控制单元对地磁数据进行处理，判断车位是否存在车辆进出状况，若是，则进行步骤4)，否则，返回步骤1)；

4)CPU控制单元唤醒无线扩频通信模块，且CPU控制单元通过无线扩频通信模块将车位状态数据发送至接收网关，返回步骤1)。

所述高精度实时时钟模块通过CPU控制单元和无线扩频通信模块连接至接收网关，且高精度实时时钟模块与接收网关之间定时进行校时操作，以保证高精度实时时钟模块时间的准确性，本实施例中，优选的，所述高精度实时时钟模块的校时频率为30-60min/次。

本实用新型的工作原理是：所述基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统，电源管理模块用于进行CPU控制单元、地磁检测模块、高精度实时时钟模块和无线扩频通信模块之间的电能管控。在正常状态下，地磁检测模块处于正常扫描状态，高精度实时时钟模块处于正常计时状态，CPU控制单元和无线扩频通信模块均处于睡眠状态，地磁检测模块用于扫描检测地磁数据，并在地磁数据出现明显变化时唤醒CPU控制单元，同时将出现明显变化的地磁数据发送给CPU控制单元，CPU控制单元对获取的地磁数据进行处理获取车位状态数据，并判断车位是否存在车辆进出状况，如果存在，则CPU控制单元唤醒无线扩频通信模块，并将车位状态数据发送至无线扩频通信模块，无线扩频通信模块将获取的车位状态数据上传至接收网关，上传完毕后，CPU控制单元和无线扩频通信模块均恢复至睡眠状态。另外，RSSI值检测模块对无线扩频通信模块与接收网关之间无线传输的RSSI值进行检测，并将获取的RSSI值发送给CPU控制单元，在有车辆驶入时，无线传输信号将变差，车辆离开时，无线传输信号将变好，利用这一现象，CPU控制单元将根据获取的RSSI值辅助判断车位状态。

所述基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统在车辆检测过程中，将地磁检测技术和无线微波技术配合使用，通过双重检测，提高了检测的准确性，实用性强；所述基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统采用无线扩频通信模块，其无线扩频通信模块的LORA扩频芯片内置有基于无线扩频技术低速率的无线通信协议模块，大幅度提高了检测节点与数据网关的通信距离；所述基于无线扩频通信的远距离地磁检测系统通过设置电源管理模块，电源管理模块进行CPU控制单元、地磁检测模块、高精度实时时钟模块和无线扩频通信模块之间的电能管控，节约能源，达到节能环保的目的。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。