本发明涉及交通管理技术领域，尤其涉及一种地磁探测装置及车辆信息采集设备。
背景技术：
本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型的具体实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
地磁探测器是路边停车的一种有效的监测工具。随着车辆持有率越来越高，尽管有越来越多室内停车场在不断兴建中，但仍挡不住路边停车、室外停车场的大肆发展，更挡不住路边停车场的停车混乱、收费价格不均等种种问题。
针对路边停车的检测，目前最有效的解决方案为在每个室外车位中安装一个地磁探测器的监测方式。地磁探测器的主要实现方法是在每个车位上安装一个地磁探测器，地磁探测器对车位的使用状况进行采集，后将采集到的信息发送到位于每个路口的信息引导屏中，车主停车时便可通过信息引导屏的引导，很方便的找到空余的车位，从而解决的路边停车所造成的交通拥堵、兜圈、浪费能源和时间等问题。
单个地磁探测器一般只能检测车辆的有无，却难以检测车辆的行驶方向。
技术实现要素：
为解决现有技术中单个地磁探测器不能检测车辆行驶方向的技术问题，本发明提供一种可以检测车辆行驶方向的地磁探测装置，本发明还提供一种包括上述地磁探测装置的车辆信息采集设备。
一种地磁探测装置，布设于预设区域的地面下，具有相对设置的第一端与第二端，所述地磁探测装置包括依次串联的呈线形排布的多个探测机构，其中，所述多个探测机构包括：
设置于所述第一端的第一探测机构；
设置于所述第二端的第二探测机构；
设置于所述第一探测机构与所述第二探测机构之间的至少一中间探测机构；
其中，每个探测机构均包括：
地磁探测器，用于采集对应探测机构采集的地磁传感数据；及
控制芯片，与对应探测机构中的地磁探测器电连接，以接收对应探测机构采集的地磁传感数据，所述控制芯片还与相邻探测机构的控制芯片均电连接，其中，所述第二探测机构通过其控制芯片将采集的地磁传感数据传输至相邻的中间探测机构，每一中间探测机构均通过其控制芯片，沿所述第二探测机构朝所述第一探测机构的方向，分别将各自的地磁探测器采集的地磁传感数据和从靠近第二探测机构的相邻探测机构接收到的地磁传感数据一并传输至远离第二探测机构的相邻探测机构，所述第一探测机构将其地磁探测器采集的地磁传感数据以及其控制芯片接收的全部地磁传感数据均传输至外部数据处理装置。
进一步地，所述第二探测机构通过其控制芯片将采集的地磁传感数据传输至与所述第二探测机构相邻的中间探测机构的控制芯片；
每一中间探测机构通过其控制芯片将采集的地磁传感数据，以及接收相邻探测机构的地磁传感数据，传输至另一相邻探测机构的控制芯片。
进一步地，所述地磁探测装置铺设于所述预设区域中的第一平面上，所述第一探测机构一轴线的延伸方向垂直于所述第一平面，所述中间探测机构及所述第二探测机构一轴线平行于所述第一平面。
进一步地，所述多个探测机构的外壳由硬质无磁金属材料制成。
进一步地，各个探测机构的控制芯片之间通过串口传输数据。
进一步地，所述第一探测机构还包括用于发送所述地磁传感数据的无线通信电路。
进一步地，所述无线通信电路中包括偶极子天线或陶瓷贴片天线。
进一步地，所述第一探测机构还包括用于为所述多个探测机构供电的电源。
进一步地，所述地磁探测器为单轴磁通门传感器。
一种车辆信息采集设备，包括：
至少一如上任意一项所述的地磁探测装置；及
用于对所述地磁传感数据进行处理的数据处理装置。
本发明提供的地磁探测装置中包括多个探测机构，当车辆经过所述地磁探测装置的探测区域时，所述多个探测机构能够依次检测到车辆的存在，即车辆的行驶方向，所述多个探测机构采集的地磁传感数据通过所述第一探测机构将数据传输至所述数据处理装置进行处理，从而判断车辆的有无、计算得到车辆的行驶方向与大致速度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例/方式技术方案，下面将对实施例/方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例/方式，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。
图1为本发明实施方式提供的车辆信息采集设备的示意图。
图2为图1所示的地磁探测装置的结构示意图。
图3为图2所示的地磁探测装置的电路结构框图。
图4为图3所示的中间探测机构发送数据的格式。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，为本发明提供的车辆信息采集设备10用于检测车辆有无、行驶方向及大致速度等信息。车辆信息采集设备10包括地磁探测装置100、中继器200及数据处理装置300。其中，地磁探测装置100用于采集地磁传感数据，并通过中继器200以无线传输的方式将所述地磁传感数据传送至数据处理装置300，数据处理装置300对所述地磁传感数据进行处理，以获得经过车辆的行驶方向、车辆有无及大致速度等信息。可以理解的是，在一种可能的实施方式中，地磁探测装置100通过无线传输的方式将地磁传感数据传输至数据处理装置300，并省略中继器200。在一种实施方式中，地磁探测装置100与数据处理装置300电连接以传输所述地磁传感数据，从而省略中继器200。
具体地，地磁探测装置100布设于预设区域a的地面下。本实施方式中预设区域a是车道中间，可以理解的是，预设区域a还可以是停车位的中间位置，或其他需要检测车辆行驶方向的区域。
地磁探测装置100呈线形并具有相对设置的第一端与第二端。地磁探测装置100包括依次串联的呈线形排布的多个探测机构。本发明实施方式中的多个探测机构呈直线形排布，可以理解的是，在其他实施方式中，所述多个探测机构可以呈折线、曲线等形式排布，并不以此为限。
其中，所述多个探测机构包括：设置于所述第一端的第一探测机构110、设置于所述第二端的第二探测机构150及设置于第一探测机构110与第二探测机构150之间的至少一中间探测机构130。在一种优选的实施方式中，沿车道中车辆的行驶方向布设所述多个探测机构，使得车辆最先被第二探测机构150探测到，然后当汽车行驶到第一探测机构110，被第一探测机构110探测到，可以理解的是，地磁探测装置100的布设方向还可以采用其他方式，并不以此为限。
请参阅图2，为图1所示的地磁探测装置100的结构示意图。地磁探测装置100铺设于预设区域a(图1)中的第一平面b上，地磁探测装置100的延伸方向平行于第一平面b。第一探测机构110、多个中间探测机构130及第二探测机构150依次串联。
第一探测机构110一轴线的延伸方向垂直于第一平面b，中间探测机构130及第二探测机构150一轴线平行于第一平面b。图如2所示，在本发明实施方式中，第一探测机构110呈柱状，穿过其两端面的轴线垂直于第一平面b，可以理解的是，第一探测机构110还可以呈条状、球形或其他形状。中间探测机构130及第二探测机构150呈柱状，在一种优选实施方式中，中间探测机构130及第二探测机构150呈扁长柱状。所述多个探测机构的外壳由硬质无磁金属材料制成，比如铝、铜、钛等，有利于提高地磁探测装置100采集地磁传感数据的准确度。
本发明实施方式提供链式的地磁探测装置100，在道路上施工安装工艺简单，操作难度低。具体地，在实际施工埋设地磁探测装置100时，在放置第一探测机构110的位置，采用圆柱形的钻头将预设区域a地面打一个圆柱形的凹槽，将第一探测机构110容置于所述凹槽中，从所述凹槽的边缘开始在地面上锯一条有一定深度的沟槽，所有中间探测机构130和第二探测机构150设置于所述沟槽中，后续将地面压平即可。
请参阅图3，其中，每个探测机构均包括地磁探测器及控制芯片，其中，所述地磁探测器用于采集对应探测机构采集的地磁传感数据；所述控制芯片与对应探测机构中的地磁探测器电连接，以接收对应探测机构采集的地磁传感数据。所述控制芯片还与相邻探测机构的控制芯片均电连接。比如，第二探测机构150中地磁探测器151与控制芯片152电连接，控制芯片152接收来自地磁探测器151采集的地磁传感数据；控制芯片152还与相邻的中间探测机构130的控制芯片132电连接。由于与第二探测机构150及第一探测机构110相邻的中间探测机构130均只有一个，即第二探测机构150及第一探测机构110中的控制芯片152及控制芯片112仅与一相邻的中间探测机构130中的控制芯片132电连接；由于与中间探测机构130相邻的探测机构有两个，故中间探测机构130中的控制芯片132与相邻的位于其两侧的两个探测机构中的控制芯片分别电连接。
在一种优选的实施方式中，不同探测机构的控制芯片之间通过串口连接。比如，控制芯片152的串口输出引脚与控制芯片132的串口输入引脚电连接，第二探测机构150通过其控制芯片152将采集的地磁传感数据传输至与第二探测机构150相邻的中间探测机构130的控制芯片132；控制芯片132的串口输出引脚与一相邻中间探测机构130中控制芯片132，或相邻的第一探测机构110中控制芯片112的串口输入引脚电连接，每一中间探测机构130通过其控制芯片132将采集的地磁传感数据，以及接收到的相邻一探测机构的地磁传感数据传输至另一相邻探测机构的控制芯片。第一探测机构110中控制芯片112的串口输入引脚与相邻中间探测机构中控制芯片132的串口输出引脚电连接。
在一种实施方式中，地磁传感芯片采用体积和功耗极低的霍尔器件。在一种优选的实施方式中，霍尔器件包括：N型外延层；在所述N型外延层上形成的霍尔平面；从所述霍尔平面上引出的用金属淀积方法形成的端子；在所述霍尔平面周围形成的隔离环，该隔离环和干净的电源或地连接。
在一种优选实施方式中，地磁探测器均为单轴磁通门传感器。在一种实施方式中，单轴磁通门传感器包括激励线圈、铁芯、测量线圈、骨架和套管。所述铁芯是长条形，并采用坡莫合金或非晶软磁材料，其厚度为0.02mm至0.1mm之间，宽度为1mm，长度与带有圆孔的骨架长度相同。所述激励线圈绕在所述骨架的里层；测量线圈绕在骨架的外层。所述骨架前端和所述骨架后端都是正方形。在所述骨架前端的两个角上加工有两个引线槽，激励线圈入端引线和激励线圈出端引线从右侧引线槽引出；测量线圈入端引线和测量线圈出端引线从左侧引线槽引出。
本发明实施方式中的控制芯片可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是每个结点的控制中心，利用接口和线路连接其他探测机构。在一种实施方式中，控制芯片为单片机，在一种优选的实施方式中，控制芯片采用低功耗STM8单片机。
请参阅图4，为图3所示的中间探测机构130发送数据的格式。第二探测机构150及每一中间探测机构130均通过其控制芯片，沿第二探测机构150朝第一探测机构110的方向传输地磁传感数据。具体地，第二探测机构150通过其控制芯片152将采集的地磁传感数据传输至相邻的中间探测机构130，每一中间探测机构130均通过其控制芯片132，沿所述第二探测机构150朝所述第一探测机构110的方向，分别将各自的地磁探测器采集的地磁传感数据和从靠近第二探测机构150的相邻探测机构接收到的地磁传感数据一并传输至远离第二探测机构的相邻探测机构，所述第一探测机构110将其地磁探测器111采集的地磁传感数据以及其控制芯片112接收的全部地磁传感数据均传输至外部数据处理装置300(图1)。
本发明实施方式中，地磁探测器采集的地磁传感数据包括X轴磁场测量值、Y轴磁场测量值及Z轴磁场测量值。第二探测机构150通过其控制芯片152将采集的地磁传感数据传输至与第二探测机构152相邻的中间探测机构130的控制芯片132，第二探测机构150发送数据包括同步字节、探测机构编号、其地磁探测器151获取的地磁传感数据、校验字节及收尾字节。与第二探测机构150相邻的中间探测机构130用于将其地磁探测器131采获取的地磁传感数据、及接收到的第二探测机构150的地磁传感数据传输至另一相邻中间探测机构130或第一探测机构110。
每一中间探测机构130通过其控制芯片132将采集的地磁传感数据，以及接收相邻探测机构的地磁传感数据，传输至另一相邻探测机构的控制芯片。在一种实施方式中，地磁探测装置100包括N个探测机构。其中，沿从第二探测机构150到第一探测机构110的顺序依次编号为1至N，编号为m(1＜m＜N)的中间探测机构130发送数据包括：同步字节、收到的m-1探测机构发送的数据、探测机构编号、相邻探测机构获取的地磁传感数据、校验字节及收尾字节。其中，当m＝2时，2号中间探测机构130发送数据中包括收到的1号探测机构(第二探测机构150)发送的数据；当m＝3时，3号中间探测机构130发送数据包括2号探测机构(中间探测机构130)发送的数据；依次类推，所述地磁传感数据沿第二探测机构150(所述第二端)朝向第一探测机构110(所述第一端)的方向传输，第二探测机构150采集的地磁传感数据依次经过各个中间探测机构130传输至第一探测机构110，同样地，每个中间探测机构130采集的地磁传感数据均传输至第一探测机构110。
其中，同步字节的典型值为0xEB，收尾字节的典型值为0x90；探测机构编号为1个字节，校验字节通常为和校验。
m号探测机构将接收到的m-1号探测机构发送的数据去掉同步和校验字节后，放入累积数据区。第二探测机构150不能接收到其他探测机构的数据，累积数据区为空。
根据本实用新型的链式地磁探测装置100的中间探测机构130和第二探测机构150，按照图4的格式来发送数据。其中第二探测机构150定期发送数据，比如100毫秒发送一次，而中间探测机构130不主动发送数据，只是在接收到相邻一探测机构的校验字节后，才开始发送数据。
根据本发明的m号中间探测机构130，在收到同步字节后开始启动地磁传感器131采集地磁数据，并开始发送数据。同时，在发送完收尾字节后启动计时器，在计时器超时后仍然没有接收到m-1号探测机构发送的任何数据，则认为后续探测机构失效，则中间探测机构m将自身设定为第二探测机构150，有利于避免单个探测机构受到异常磁场干扰，或单个探测机构中的地磁探测器失效造成的探测失败。并且，当其中一中间探测机构130损坏后，只要与第一探测机构110相邻的中间结点130能正常工作，通过数据处理装置300(图1)的数据处理后，即可得到车辆有无、车辆行驶方向及大致速度等信息。
进一步地，第一探测机构110还包括用于发送所述地磁传感数据的无线通信电路113。在一种实施方式中，无线通信电路113与控制芯片112相互独立，在一种实施方式中，无线通信电路113设置于控制芯片112内部。
在一种优选实施方式中，无线通信电路113包括ZigBee通信模块。所述ZigBee通信模块包括ZigBee电路、MCU电路、第一存储器电路、第二存储器电路和接口电路，所述第一存储器电路与ZigBee电路连接，所述第二存储器电路与MCU电路连接，所述MCU电路和ZigBee电路都与接口电路连接；所述MCU电路包括MCU、第一晶振和第二晶振，第一晶振跨接在MCU的6脚和7脚之间，第二晶振跨接在MCU的1脚和48脚之间，第一晶振的两端和第二晶振的两端都通过电容接地，MCU的11脚、20脚、26脚和27脚连接第二存储器电路。
在一种优选实施方式中，无线通信电路113包括LORA通信模块。所述LORA通信模块包括：电源开关电路、微控制器、温度补偿晶振、射频集成收发电路、阻抗匹配电路和射频前端芯片，所述电源开关分别连接微控制器和射频前端芯片，所述微控制器分别与温度补偿晶振和射频集成收发电路连接，所述温度补偿晶振连接射频集成收发电路，所述射频集成收发电路与阻抗匹配电路连接，所述阻抗匹配电路连接所述射频前端芯片。可以理解的是，无线通信电路113还可以包括多种无线通信模块，或其他无线通信模块，并不以此为限。
在一种实施方式中，无线通信电路113中包括偶极子天线。所述偶极子天线包括金属辐射单元、第一辐射带以及第二辐射带，所述第一辐射带与所述第二辐射带相离且对称布置，所述第一辐射带的上端和所述第二辐射带的上端分别与所述金属辐射单元的两端连接，所述第一辐射带的下端形成有与外部电路板接地层相连的接地端，所述第二辐射带形成有与外部电路板信号源相连的馈入端；所述第一辐射带包括相连接的第一弯折部和第二弯折部，所述第二辐射带包括相连接的第三弯折部和第四弯折部。有利于减小所述偶极子天线尺寸，并具有较好的通信品质。在一种实施方式中，无线通信电路113中包括陶瓷贴片天线，可以理解的是，无线通信电路113中可以设置其他形式的天线，并不以此为限。
地磁探测装置100还包括用于为所述多个探测机构供电的电源114，在一种优选的实施方式中，第一探测机构110还包括用于为所述多个探测机构供电的电源114，电源114可以为电池或电源管理电路。全部探测机构中的电源正极端电连接电源114的正极，全部探测机构中的电源负极端电连接电源114的负极。
本发明提供的地磁探测装置100中包括多个探测机构，当车辆经过地磁探测装置100的探测区域时，所述多个探测机构能够依次检测到车辆的存在，即车辆的行驶方向，所述多个探测机构采集的地磁传感数据通过第一探测机构110将数据传输至数据处理装置300进行处理，从而判断车辆的有无、计算得到车辆的行驶方向与大致速度。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明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发明。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，本发明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涵括在本发明内。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，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个装置也可以由同一个装置或系统通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。