地磁车辆检测器、地磁车辆检测系统及方法与流程

本发明涉及智能交通技术领域，具体而言，涉及一种地磁车辆检测器、地磁车辆检测系统及方法。

背景技术：

目前，地磁式车辆检测器(以下简称‘车检器’)在智能交通系统(以下简称‘ITS’)中，主要用于检测及分析得到车辆存在状态、方向、速度等现场信息，是ITS感知层的核心功能部件。近几年来，随着城市路边停车等智能交通应用的蓬勃发展，车检器在长期的工程实践中，发现有些问题亟待优化改进。例如现有车检器几乎都使用三轴磁传感器以定时上电扫描方式来采集磁场数据以分析车辆的到达与离开，在高寒区工作环境下，电池的瞬间放电能力受限严重而致使设备失灵，严重影响业务的正常开展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种地磁车辆检测器、地磁车辆检测系统及方法，其能够改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种地磁车辆检测器，所述地磁车辆检测器包括微处理器、电源模块、第一磁传感器模块以及第二磁传感器模块。所述微处理器分别与所述第二磁传感器模块、所述第一磁传感器模块、所述电源模块电连接。所述电源模块分别与所述第二磁传感器模块以及所述第一磁传感器模块电连接。所述第一磁传感器模块用于采集待检测区域内的车辆在第一方向上的第一磁场数据并发送给所述微处理器。所述第二磁传感器模块用于采集所述待检测区域内的车辆在第二方向上的第二磁场数据并发送给所述微处理器。所述微处理器用于定时控制所述电源模块向所述第二磁传感器模块提供电能工作，接收所述第二磁传感器模块采集的第二磁场数据并判断所述第二磁场数据是否达到预设值，若是，则控制所述电源模块向所述第一磁传感器模块提供电能工作，接收并基于所述第二磁场数据和第一磁场数据，获得所述待检测区域内的车辆分析数据，所处车辆分析数据表征所述待检测区域内是否有车辆。

在本发明较佳的实施例中，上述地磁车辆检测器还包括通信模块。所述通信模块分别与所述微处理器、所述电源模块电连接。所述微处理器还用于判断所述车辆分析数据满足预设条件时，控制所述通信模块将所述车辆分析数据发送给后台服务器。所述微处理器还用于检测到所述通信模块将所述车辆分析数据发送给后台服务器后，控制所述通信模块进入休眠状态，以实现所述地磁车辆检测器以低功耗正常工作。

在本发明较佳的实施例中，第一磁传感器模块包括X轴磁传感器、Y轴磁传感器和双路放大电路。所述X轴磁传感器的一端与所述电源模块的第一输出端电连接，所述X轴磁传感器的另一端与所述双路放大电路的第一端电连接。所述Y轴磁传感器的一端与所述电源模块的第一输出端电连接，所述Y轴磁传感器的另一端与所述双路放大电路的第一端电连接。所述双路放大电路的第二端与所述电源模块的第一输出端电连接。所述双路放大电路的第三端与所述微处理器的第一输入端电连接。所述X轴磁传感器用于采集所述待检测区域内的车辆在地平面上X轴方向的第一磁场数据并发送给所述微处理器。所述Y轴磁传感器用于采集所述待检测区域内的车辆在地平面上Y轴方向的第一磁场数据并发送给所述微处理器。

在本发明较佳的实施例中，上述第二磁传感器模块包括Z轴磁传感器和单路放大电路。所述电源模块的第二输出端分别与所述Z轴磁传感器的一端、所述单路放大电路的第一端电连接。所述Z轴磁传感器的另一端与所述单路放大电路的第二端电连接。所述单路放大电路的第三端与所述微处理器的第二输入端电连接。所述Z轴磁传感器用于采集所述待检测区域内的车辆垂直于地平面上Z轴方向的第二磁场数据并发送给所述微处理器。

在本发明较佳的实施例中，上述单路放大电路为单路运算放大器。所述双路放大电路为双路运算放大器。

在本发明较佳的实施例中，上述X轴磁传感器、所述Y轴磁传感器和所述Z轴磁传感器均为各向异性磁电阻传感器、隧道磁电阻传感器或巨磁阻传感器。

在本发明较佳的实施例中，上述通信模块包括NBIOT通信模块和与所述NBIOT通信模块电连接的收发天线。所述NBIOT通信模块的电源端与所述电源模块的第三输出端电连接。所述NBIOT通信模块的通讯端与所述微处理器的通讯端电连接。

在本发明较佳的实施例中，上述电源模块包括供电电路、稳压电路以及开关电路模块。所述稳压电路的一端与所述供电电路电连接，另一端分别与所述开关电路模块、所述微处理器的电源端、所述通信模块的电源端电连接。所述开关电路模块包括第一开关电路以及第二开关电路。所述第一开关电路分别与所述微处理器的控制端、所述第二磁传感器模块电连接。所述第二开关电路分别与所述微处理器的控制端、所述第一磁传感器模块电连接。

第二方面，本发明实施例提供了一种地磁车辆检测系统，所述系统包括用户终端和上述的地磁车辆检测器，所述用户终端通过网络与所述地磁车辆检测器连接。

第三方面，本发明实施例提供了一种地磁车辆检测方法，应用于上述的地磁车辆检测器，所述方法包括：所述第一磁传感器模块采集待检测区域内的车辆在第一方向上的第一磁场数据并发送给所述微处理器；所述第二磁传感器模块采集所述待检测区域内的车辆在第二方向上的第二磁场数据并发送给所述微处理器；所述微处理器定时控制所述电源模块向所述第二磁传感器模块提供电能工作，接收所述第二磁传感器模块采集的第二磁场数据并判断所述第二磁场数据是否达到预设值，若是，则控制所述电源模块向所述第一磁传感器模块提供电能工作，接收并基于所述第二磁场数据和第一磁场数据，获得所述待检测区域内的车辆分析数据，所述车辆分析数据表征所述待检测区域内是否有车辆。

本发明实施例提供了一种地磁车辆检测器、地磁车辆检测系统及方法，所述地磁车辆检测器包括微处理器、电源模块、第一磁传感器模块以及第二磁传感器模块。所述微处理器分别与所述第二磁传感器模块、所述第一磁传感器模块、所述电源模块电连接。所述电源模块分别与所述第二磁传感器模块以及所述第一磁传感器模块电连接。通过所述微处理器定时控制所述电源模块向所述第二磁传感器模块提供电能工作，接收所述第二磁传感器模块采集的第二磁场数据并判断所述第二磁场数据是否达到预设值，若是，则控制所述电源模块向所述第一磁传感器模块提供电能工作，接收并基于所述第二磁场数据和第一磁场数据，获得所述待检测区域内的车辆分析数据，所述车辆分析数据表征所述待检测区域内是否有车辆。以此实现地磁车辆检测器的低功耗工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种地磁车辆检测器的结构框图；

图2为本发明第一实施例提供的另一种地磁车辆检测器的结构框图；

图3为本发明第一实施例提供的再一种地磁车辆检测器的电源模块的结构框图；

图4为本发明第一实施例提供的再一种地磁车辆检测器中的电源模块的结构框图；

图5为本发明第一实施例提供的再一种地磁车辆检测器中的电源模块的电路结构图；

图6为本发明第二实施例提供的地磁车辆检测系统的结构示意图；

图7为本发明第三实施例提供的地磁车辆检测方法的流程图。

图中：100-地磁车辆检测器；110-微处理器；120-电源模块；121-供电电路；122-稳压电路；123-开关电路模块；123a-第一开关电路；123b-第二开关电路；130-第一磁传感器模块；131-X轴磁传感器；132-Y轴磁传感器；133-双路放大电路；140-第二磁传感器模块；141-Z轴磁传感器；142-单路放大电路；150-通信模块；151-NBIOT通信模块；152-收发天线；200-系统；210-用户终端；220-网络。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“垂直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参阅图1，本实施例提供一种地磁车辆检测器100，所述地磁车辆检测器100包括微处理器110、电源模块120、第一磁传感器模块130以及第二磁传感器模块140。所述微处理器110分别与所述第二磁传感器模块140、所述第一磁传感器模块130、所述电源模块120电连接。所述电源模块120分别与所述第二磁传感器模块140以及所述第一磁传感器模块130电连接。

所述第一磁传感器模块130用于采集待检测区域内的车辆在第一方向上的第一磁场数据并发送给所述微处理器110。所述第二磁传感器模块140用于采集所述待检测区域内的车辆在第二方向上的第二磁场数据并发送给所述微处理器110。所述微处理器110用于定时控制所述电源模块120向所述第二磁传感器模块140提供电能工作，接收所述第二磁传感器模块140采集的第二磁场数据并判断所述第二磁场数据是否达到预设值，若是，则控制所述电源模块120向所述第一磁传感器模块130提供电能工作，接收并基于所述第二磁场数据和第一磁场数据，获得所述待检测区域内的车辆分析数据，所处车辆分析数据表征所述待检测区域内是否有车辆。所述待检测区域可以为停车位区域。所述定时可以为每隔一秒。

请参阅图2，所述地磁车辆检测器100还可以包括通信模块150。所述通信模块150分别与所述微处理器110、所述电源模块120电连接。所述微处理器110还用于判断所述车辆分析数据满足预设条件时，控制所述通信模块150将所述车辆分析数据发送给后台服务器。

所述微处理器110还用于检测到所述通信模块150将所述车辆分析数据发送给后台服务器后，控制所述通信模块150进入休眠状态，以实现所述地磁车辆检测器100以低功耗正常工作。其中，所述后台服务器可以为云服务器和本地服务器。在本实施例中，所述微处理器110可以为Nordic公司的24LE1芯片。

请结合参阅图2和图3，所述第一磁传感器模块130包括X轴磁传感器131、Y轴磁传感器132和双路放大电路133。所述X轴磁传感器131的一端与所述电源模块120的第一输出端电连接，所述X轴磁传感器131的另一端与所述双路放大电路133的第一端电连接。其中，所述X轴磁传感器131的一端可以为所述X轴磁传感器131的电源端。所述Y轴磁传感器132的一端与所述电源模块120的第一输出端电连接，所述Y轴磁传感器132的另一端与所述双路放大电路133的第一端电连接。其中，所述Y轴磁传感器132的一端可以为所述Y轴磁传感器132的电源端。所述双路放大电路133的第二端与所述电源模块120的第一输出端电连接。所述双路放大电路133的第三端与所述微处理器110的第一输入端电连接。

所述X轴磁传感器131用于采集所述待检测区域内的车辆在地平面上X轴方向的第一磁场数据并发送给所述微处理器110。所述Y轴磁传感器132用于采集所述待检测区域内的车辆在地平面上Y轴方向的第一磁场数据并发送给所述微处理器110。需要说明的是，所述第一方向上的第一磁场数据包括所述在地平面上X轴方向的第一磁场数据和所述在地平面上Y轴方向的第一磁场数据。

请结合参阅图2和图3，所述第二磁传感器模块140包括Z轴磁传感器141和单路放大电路142。所述电源模块120的第二输出端分别与所述Z轴磁传感器141的一端、所述单路放大电路142的第一端电连接。所述Z轴磁传感器141的另一端与所述单路放大电路142的第二端电连接。其中，所述Z轴磁传感器141的一端可以为所述Z轴磁传感器141的电源端。所述单路放大电路142的第三端与所述微处理器110的第二输入端电连接。所述Z轴磁传感器141用于采集所述待检测区域内的车辆垂直于地平面上Z轴方向的第二磁场数据并发送给所述微处理器110。需要说明的是，所述在第二方向上的第二磁场数据为所述垂直于地平面上Z轴方向的第二磁场数据。

所述微处理器110，具备低功耗特性，可通过ADC接口采集X轴磁传感器131、Y轴磁传感器132、Z轴磁传感器141经放大后的模拟信号，可通过微处理器110的控制端控制所述电源模块120的第一输出端或第二输出端是否输出电源；采用微处理器110的通讯端通过所述通信模块150与后台服务器进行数据通讯。通过微处理器110分别定时控制Z轴传感器、X轴传感器、Y轴传感器的电源工作，采用对车辆变化最敏感的Z轴来侦测磁场变化，并以此作为唤醒其它部件工作的触发源，使得因日常扫描磁场变化而支出的功耗大幅减少三分之二。得益于扫描机制的优化改进，使得地磁车辆检测器100对环境气候的适应性更强，即高温时所带来的能量折损更少，低温时小电流也能维持地磁车辆检测器100的正常工作。

作为一种实施方式，所述单路放大电路142为单路运算放大器。所述双路放大电路133为双路运算放大器。优选地，所述单路运算放大器和双路运算放大器是一种单电源CMOS运算放大器，具有较宽的带宽及低供电电压、低静态电流消耗特性，可作为A/D转换器的驱动放大器。在本实施例中，所述单路运算放大器和双路运算放大器可以为Microchip公司的MCP6001、MCP6002。

作为一种实施方式，所述X轴磁传感器131、所述Y轴磁传感器132和所述Z轴磁传感器141均为各向异性磁电阻传感器、隧道磁电阻传感器或巨磁阻传感器。优选地，所述X轴磁传感器131、所述Y轴磁传感器132分别是是使用磁电阻技术在地平面X轴方向、Y轴方向上准确检测地球磁场变化并分别输出相应电信号的传感器，具有宽动态范围、高灵敏度、低磁滞及低功耗特性。在本实施例中，X轴磁传感器131与Y轴磁传感器132均可以为江苏多维公司的TMR2102芯片。所述Z轴磁传感器141是使用磁电阻技术在垂直于地平面方向上准确检测地球磁场变化并输出相应电信号的传感器，具有宽动态范围、高灵敏度、低磁滞及低功耗特性。在本实施例中，Z轴磁传感器141可以为江苏多维公司的TMR2102芯片。以此改善了现有车检器几乎都使用三轴磁传感器以定时上电扫描方式来采集磁场数据以分析车辆的到达与离开，在高寒区工作环境下，电池的瞬间放电能力受限严重而致使设备失灵，严重影响业务的正常开展的问题。

请参阅图3，所述通信模块150包括NBIOT通信模块151和与所述NBIOT通信模块151电连接的收发天线152。NBIOT通信模块151即NB-IoT通信模块。所述NBIOT通信模块151的电源端与所述电源模块120的第三输出端电连接。所述NBIOT通信模块151的通讯端与所述微处理器110的通讯端电连接。所述NBIOT通信模块151是指使用NBIOT窄带物联网技术实现低功耗、广覆盖，通过中国电信、中国移动或中国联通运营商网络与后台服务器进行无线数据通讯的功能部件。在本实施例中，NBIOT通信模块151为上海移远Quectel BC95通讯模块。通过使用NBIOT技术，也大幅降低了地磁车辆检测器100数据传输所带来的额外能量消耗，使得产品整体功耗可控，大大降低了产品安装使用与维护成本，且节能环保。以此改善了现有车检器均以网络节点方式与其专用基站组网通讯，当安装于车位上的车检器因车辆到达覆盖其上而产生信号衰减乃至于信号屏蔽时，往往额外消耗较大的电能的问题。

请结合参阅图3和图4，所述电源模块120包括供电电路121、稳压电路122以及开关电路模块123。所述稳压电路122的一端与所述供电电路121电连接，另一端分别与所述开关电路模块123、所述微处理器110的电源端、所述通信模块150的电源端电连接。所述开关电路模块123包括第一开关电路123a以及第二开关电路123b。所述第一开关电路123a分别与所述微处理器110的控制端、所述第二磁传感器模块140电连接。所述第二开关电路123b分别与所述微处理器110的控制端、所述第一磁传感器模块130电连接。稳压电路122可以为稳压器。所述第一开关电路123a包括第一开关，所述第二开关电路123b包括第二开关。

所述电源模块120，是对所配置的锂电池进行电源管理的功能单元，通过电源模块120的第三输出端为所述微处理器110及所述通信模块150提供电源，根据所述微处理器110的控制要求以决定是否通过电源模块120的第一输出端或第二输出端给相应部件输出其工作所需的电源。以此改善了目前车检器普遍使用一次性大容量锂电池进行供电，在夏天高温天气由于长时间高温作业，其电能折损较大，致使产品寿命大幅缩短的问题。

进一步地，作为一种实施方式，请结合参阅图3、图4和图5，本发明实施例提供了地磁车辆检测器100中的电源模块120的电路结构图，B1为电池，LDO为稳压器，K1为第一开关，K2为第二开关，电池的一端接地，另一端连接有稳压器，稳压器的输出电压VCC2可以为3.0V。稳压器的输出端分别连接有第一开关K1、第二开关K2以及B4单元。第一开关K1为控制开关，其控制端IO1连接于微处理器110，一端还连接于B2单元。第二开关K2为控制开关，其控制端IO2连接于微处理器110，一端还连接于B3单元。其中，B4单元可以包括微处理器110和通信模块150。B2单元可以包括第二磁传感器模块140。B3单元可以包括第一磁传感器模块130。

本发明实施例提供的地磁车辆检测器100的工作原理如下：

当地磁车辆检测器100上电时，电源模块120即输出工作电源至微处理器110以及NBIOT通信模块151；由微处理器110在完成自身初始化后进一步对NBIOT通信模块151初始化，并控制NBIOT通信模块151处于休眠状态；微处理器110每秒定时通过器控制端控制电源模块120的第二输出端给Z轴磁传感器141及单路放大电路142上电，以侦测磁场波动，判断所述Z轴磁传感器141采集的所述待检测区域内的车辆垂直于地平面上Z轴方向的第二磁场数据是否达到预设值。

若是，则微处理器110进一步通过微处理器110的控制端控制电源模块120的第一输出端给X轴磁传感器131、Y轴磁传感器132及双路放大电路133上电，所述X轴磁传感器131采集所述待检测区域内的车辆在地平面上X轴方向的第一磁场数据并发送给所述微处理器110；Y轴磁传感器132采集所述待检测区域内的车辆在地平面上Y轴方向的第一磁场数据并发送给所述微处理器110；接收并基于所述第二磁场数据、X轴、Y轴的第一磁场数据，获得所述待检测区域内的车辆分析数据，所处车辆分析数据表征所述待检测区域内是否有车辆。每次采集完数据后，微处理器110控制电源模块120的第一输出端和第二输出端停止输出电源以达到大幅降低功耗的目的。

当所述微处理器110判断所述车辆分析数据满足预设条件时，控制所述NBIOT通信模块151将所述车辆分析数据发送给后台服务器，其中，预设条件为有车辆到达或离开事件发生。所述微处理器110检测到NBIOT通信模块151将所述车辆分析数据发送给后台服务器后，控制NBIOT通信模块151进入休眠状态，以实现所述地磁车辆检测器100以低功耗正常工作。

本发明实例提供的一种地磁车辆检测器，所述地磁车辆检测器包括微处理器、电源模块、第一磁传感器模块以及第二磁传感器模块。所述微处理器分别与所述第二磁传感器模块、所述第一磁传感器模块、所述电源模块电连接。所述电源模块分别与所述第二磁传感器模块以及所述第一磁传感器模块电连接。通过所述微处理器定时控制所述电源模块向所述第二磁传感器模块提供电能工作，接收所述第二磁传感器模块采集的第二磁场数据并判断所述第二磁场数据是否达到预设值，若是，则控制所述电源模块向所述第一磁传感器模块提供电能工作，接收并基于所述第二磁场数据和第一磁场数据，获得所述待检测区域内的车辆分析数据，所述车辆分析数据表征所述待检测区域内是否有车辆。以此实现地磁车辆检测器的低功耗工作。

第二实施例

请参照图6，本实施例提供一种地磁车辆检测系统200，所述系统200包括用户终端210和上述的地磁车辆检测器100。所述用户终端210通过网络220与所述地磁车辆检测器100连接。所述用户终端210可以为移动终端，如手机、平板电脑等。所述网络220可以为有线网络或无线网络。地磁车辆检测器100可以将车辆分析数据通过网络220发送给所述用户终端210，基于车辆分析数据，获得车辆的到达或离开信息，可以作为计费等应用，给用户带来便捷的体验。

本发明实施例提供了一种地磁车辆检测系统，包括用户终端和上述的地磁车辆检测器，所述用户终端通过网络与所述地磁车辆检测器连接。以此实现给用户带来便捷的体验。

第三实施例

请参阅图7，本发明实施例提供了一种地磁车辆检测方法，应用于上述的地磁车辆检测器100，所述方法包括：

步骤S300：所述第一磁传感器模块采集待检测区域内的车辆在第一方向上的第一磁场数据并发送给所述微处理器；

步骤S310：所述第二磁传感器模块采集所述待检测区域内的车辆在第二方向上的第二磁场数据并发送给所述微处理器；

步骤S320：所述微处理器定时控制所述电源模块向所述第二磁传感器模块提供电能工作，接收所述第二磁传感器模块采集的第二磁场数据并判断所述第二磁场数据是否达到预设值，若是，则控制所述电源模块向所述第一磁传感器模块提供电能工作，接收并基于所述第二磁场数据和第一磁场数据，获得所述待检测区域内的车辆分析数据，所述车辆分析数据表征所述待检测区域内是否有车辆。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的地磁车辆检测方法的具体工作过程，可以参考前述地磁车辆检测器实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明实施例提供了一种地磁车辆检测方法，所述方法包括所述第一磁传感器模块采集待检测区域内的车辆在第一方向上的第一磁场数据并发送给所述微处理器；所述第二磁传感器模块采集所述待检测区域内的车辆在第二方向上的第二磁场数据并发送给所述微处理器；所述微处理器定时控制所述电源模块向所述第二磁传感器模块提供电能工作，接收所述第二磁传感器模块采集的第二磁场数据并判断所述第二磁场数据是否达到预设值，若是，则控制所述电源模块向所述第一磁传感器模块提供电能工作，接收并基于所述第二磁场数据和第一磁场数据，获得所述待检测区域内的车辆分析数据，所述车辆分析数据表征所述待检测区域内是否有车辆。以此实现地磁车辆检测器低功耗工作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。