专利名称：利用gmr传感器检测车辆信息的无线传感器网络装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及道路车辆信息检测领域，采用无线传感器网络技 术，特别是一种采用两个传感器端机和一个无线接收端机共同完成的 对车速、车长、行驶方向、车流量、车道占有率信息获取的装置，具 体地说是一种利用GMR传感器检测车辆信息的无线传感器网络装 置。技术背景随着我国国民经济的发展，城市化的进程加快，各种车辆的保有 量迅猛增长，导致道路交通供需矛盾紧张，由此引发交通堵塞、交通 事故上升、运输效率下降、交通环境恶化等一系列问题，这些问题均 成为制约城市发展的"瓶颈"。城市交通流的检测与统计，为城市智能交通系统提供多维特征的 交通流量数据，是城市智能交通系统的基础。传统的道路交通流检测 与统计主要采用路面下埋设电感线圈以检测车辆存在来完成。这种装 置的缺点包括线圈体积庞大、线圈铺设对路面破坏严重、线圈寿命短、 系统维护成本高等。现有的道路交通流检测与统计装置还有视频监控 识别车辆的装置，但也存在装置成本高、受环境影响大、稳定性差等 问题。现有的微波检测识别车辆的装置，同样也存在近间距车辆识别 困难、系统铺设成本高等问题。现有的使用磁阻传感器检出车辆的装 置，具有对路面破坏小、成本低廉、维护方便、受环境影响小、抗干 扰能力强等特点，不少部门均处于紧张的研发当中，也取得了一定的成绩，但无一不是采用一个端机测量的方案，这种装置因受端机体积 的限制而使两个传感器的距离很近，导致测量速度精度不高劣势。发明内容本实用新型的目的是提供一种利用两个GMR传感器探测端机和 一个无线接收端机配合使用检测道路车辆信息的无线传感器网络装 置。本实用新型要解决的是传统道路交通流检测装置存在的线圈体积 庞大、线圈铺设对路面破坏严重、线圈寿命短、维护成本高、受环境 影响大、系统稳定性差、测量速度精度不高等的问题。为实现上述目的，本实用新型采用了 GMR磁敏技术检测道路车 辆信息的无线传感器网络装置，该装置由两个GMR传感器探测端机 和一个无线接收端机组成，两个GMR传感器探测端机与无线接收端 机相连，GMR传感器探测端机包括GMR传感器、信号处理单元、 单片机以及射频模块，无线接收端机包括单片机、射频模块以及存储 单元。本实用新型采用两个GMR传感器端机和一个无线接收端机配合 测速的方案，结合一系列低功耗计数和抗干扰处理，具有测速精度高、 适用路段广、对路面破坏小、成本低廉、维护方便和抗干扰能力强等 的优点。
图1为本实用新型的结构框图。图2为本实用新型的工作流程图。图3为本实用新型在道路上的安装示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。本实用新型所述的利用GMR磁敏技术检测车辆信息的无线传感 器网络装置，它由GMR传感器探测端机1 (1)、 GMR传感器探测端 机2 (2)和一个无线接收端机(3)组成。GMR传感器探测端机1 (1)、 GMR传感器探测端机2 (2)与无线接收端机(3)相连。GMR 传感器探测端机1 (1)和GMR传感器探测端机2 (2)在物理结构 和软件算法上均完全相同。GMR传感器探测端机1 (1)包括GMR 传感器、信号处理单元、单片机以及射频模块。GMR传感器探测端 机2 (2)同样包括GMR传感器、信号处理单元、单片机以及射频模 块。无线接收端机(3)包括单片机、射频模块以及存储单元。GMR传感器实时采集地磁信号，并输出相应的电压信号给信号处 理单元。信号处理单元主要包括放大电路、隔直滤波电路和电压比较电 路，放大电路与隔直滤波电路以及单片机相连接。放大电路对GMR传感器采集到的地磁信号进行充分的放大，并 送入单片机的模数转换器，作为后续算法的处理对象。隔直滤波电路对放大电路处理后的信号进行滤波处理，并剔除其 中的直流成分，拾取关键信号。电压比较电路将隔直滤波电路的输出与给定的电压进行比较，得 到车辆存在的数字脉冲信号。传感器探测端机l (1)的单片机对电压比较器产生的脉冲信号进 行计数和滤波处理，并将车辆经过的时间信息提供给传感器探测端 机l (1)的射频模块。传感器探测端机l (1)的射频模块与无线接收端机(3)通过无线通信的方式进行数据交换。传感器探测端机2 (2)的单片机对电压比较器产生的脉冲信号 进行计数和滤波处理，并将车辆经过的时间信息提供给传感器探测端机2 (2)的射频模块。传感器探测端机2 (2)的射频模块与无线接 收端机(3)通过无线通信的方式进行数据交换。无线接收端机(3)除了负责与GMR传感器探测端机1 (1)和 GMR传感器探测端机2 (2)进行数据交换外，还根据GMR传感器 探测端机1 (1)和GMR传感器探测端机2 (2)上发来的数据作相 应的计算并将结果实时保存到存储单元中，即无线接收端机(3)根 据每次车辆经过时GMR传感器探测端机1 (1)和GMR传感器探测 端机2 (2)上发的时间数据信息计算车速、车长、行驶方向、车流 量以及车道占有率等信息，并实时地将数据存储到存储单元。本实用新型所述的GMR传感器探测端机1 (1)和GMR传感器 探测端机2 (2)在具体安装时，在顺着车道方向、相距一定的距离 依次埋设于被测车道的中央。GMR传感器探测端机1 (1)和GMR 传感器探测端机2 (2)的上表面低于地面2mm，并通过环氧树脂固 定于地面下(如图3所示)。GMR传感器探测端机1(1)、 GMR传 感器探测端机2 (2)通过无线接收端机(3)配置有同步时钟。无线 接收端机(3)通过下发同步帧来同步GMR传感器探测端机1(1)和 GMR传感器探测端机2 (2)的时钟，使GMR传感器探测端机1(1) 和GMR传感器探测端机2 (2)时钟在同一个时间基准上进行。GMR 传感器探测端机l (1)和GMR传感器探测端机2 (2)之间的距离 可以根据实际公路的级别和车辆的速度状况灵活选定，以便在不漏检 误检的情况下最大程度地提高检测精度。无线接收端机(3)以一定 的高度架设在路边。本实用新型的工作原理是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场磁力线发生弯曲，车辆经过GMR传感器感应区域时，对GMR传感器感应区域 内的地磁信号产生影响。GMR传感器检测到这种变化，GMR传感器 探测端机l (1)和GMR传感器探测端机2 (2)的放大电路对这种 变化进行放大，滤波隔直电路对放大过的信号进行甄别，萃取含有车 辆信息的信号。GMR传感器探测端机1 (1)、 GMR传感器探测端机2 (2)和无 线接收端机(3)的射频模块工作频率为433MHz，带宽为64MHz， 数据传输速率及功率可调，最大传输速率500kbps，最大传输功率 10dBm，埋设在路面断层中的无线传输距离最大可到300m。本实用新型所述的GMR是Giant Magneto Resistive的縮写，中 文全称"巨磁阻"。
权利要求1、一种利用GMR传感器检测车辆信息的无线传感器网络装置，其特征在于该装置由两个GMR传感器探测端机和一个无线接收端机组成，两个GMR传感器探测端机与无线接收端机相连，GMR传感器探测端机包括GMR传感器、信号处理单元、单片机以及射频模块，无线接收端机包括单片机、射频模块以及存储单元。
2. 根据权利要求1所述的利用GMR传感器检测车辆信息的无 线传感器网络装置，其特征在于信号处理单元主要包括放大电路、隔 直滤波电路和电压比较电路，放大电路与隔直滤波电路以及单片机相 连接。
3. 根据权利要求1所述的利用GMR传感器检测车辆信息的无 线传感器网络装置，其特征在于二个GMR传感器探测端机在物理结 构上完全相同。
专利摘要本实用新型所述的利用GMR传感器检测车辆信息的无线传感器网络装置由两个GMR传感器探测端机和一个无线接收端机组成，两个GMR传感器探测端机与无线接收端机相连。本实用新根据GMR传感器敏感车辆经过时引起周围地磁场的变化数据，检测出车速、车长、行驶方向、车流量以及车道占有率等信息。本实用新型具有测速精度高、适用路段广、对路面破坏小、成本低廉、维护方便和抗干扰能力强等的特点。
文档编号H04B1/40GK201114012SQ20072011291
公开日2008年9月10日 申请日期2007年8月8日 优先权日2007年8月8日
发明者波 吴, 周璐巍, 帆 张, 李中一, 李保海, 康 赵, 鲍星合 申请人:中科院嘉兴中心微系统所分中心