基于地磁感应的新型无线车辆检测器设计

发布时间：2020-02-24 23:15

【摘要】：为了顺应智慧交通技术的发展需求,进一步提高车辆检测的准确率,提出了基于地磁感应的新型无线车辆检测器设计思想,该设计集成传感网ZigBee、时钟同步以及地磁感应等技术;检测器硬件以ZigBee芯片MC13213为核心,外围扩展无线高频模块,并通过IIC接口与地磁芯片MAG3110支撑电路相连;软件则是通过在主控芯片中植入具有地磁检测算法,运用时钟同步、无线网等技术从而实现车速、车长等重要数据估算;经过应用测试分析,该检测器器能针对不同车型、不同车速等作出正确响应,准确率可达97%以上,应用前景十分广阔。
【图文】：

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计算机测量与控制第２２逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦逦·卷３８３８·图１新型无线磁车辆检测器应用架构示意图图２新型检测器硬件框图器、ＩＩＣ总线、Ａ／Ｄ、输入捕捉等若干功能模块，是理想的ＺｉｇＢｅｅ专业应用芯片［６］。ＭＣＵ模块为控制器的核心构件，不仅对地磁感应构件电路信号进行采集与处理，而且实现相邻ＺｉｇＢｅｅ节点（无线地磁检测模块）计时、组网、数据传输等功能。处理器模块的最小系统具体硬件电路连接参照文献［６］。２．２ＺｉｇＢｅｅ射频模块ＺｉｇＢｅｅ射频模块是实现无线通信关键部件，Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ官方给出的设计方案有３种，本设计采用用ＭＣ１３２１３内部Ｔ／Ｒ开关的单天线配置方案，具体见参考文献［４］。特别指出，对于所有的射频电路设计，尤其是对于２．４ＧＨｚ的高频设计，电路板的布线是很重要的一部分，即便是一个很短的布线产生的一个很小的寄生阻抗（通常是诱导的），都会在其余的电路中被补偿，从而对产品的性能造成影响。因此，最终射频性能好坏除了电路本身，还与ＰＣＢ板布局、板叠层的厚度、微带宽等诸多因素有关。２．３地磁检测模块地磁检测器主要通过检测磁场的变化来判断有无车辆通过。本设计采用Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ公司的微型低功耗数字三轴磁力计ＭＡＧ３１１０。它可以与三轴加速度计结合使用以产生准确的罗盘航向信息。它具有一个标准的ＩＩＣ串行接口和智能嵌入式功能。ＭＡＧ３１１０能测量磁场与输出数据的速率高达８０Ｈｚ。这些数据的采样间隔从１２ｍｓ到数秒。它

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检测器相连，实现检测器数据的直观显示。写入器模块，也称ＢＤＭ接口，模块主要实现应用程序的擦除与下载、应用程序的动态调试以及配置、修复ＭＣＵ内部资源等功能。复位模块，主要提供一个手动按钮和相关支撑电路，当检测器异常时，可以通过人工方式复位，使检测器立即进入到初始状态，并且从用户定义的存储器地址开始执行程序。上述其他功能模块的具体实现电路均可参照文献［６］。３车辆检测车辆的检测数据源于部署在道路上的２个无线检测器（ＤｅｔｅｃｔｏｒＮｏｄｅ，ＤＮ）组成。如图３所示，每个检测器分别由磁阻感应器、微型处理器、识别软件、无线通信系统、电源和外层保护盒组成。２个检测器之间间隔距离记为Ｌｄ（取值可在４ｍ至８ｍ之间，如：间距５ｍ）。图３安装在道路上的新型车辆检测器３．１阀值的选取通过设定特殊阈值，阈值（记为：ｑ）的选取直接影响检测算法的准确率，将有无车辆经过的磁场分开，通常的做法是将阀值的选取为基准值（记为：ｂ）的５％（实验取得的基准值为１００），即ｑ＝ｂ×５％＝１００×０．０５＝１０５，即阀值ｑ选取值为１０５。３．２车辆通过判别由于实际应用中的干扰因素很多，造成干扰的时长、大小情况十分复杂，因此，仅依据磁场感应值是否大于阈值ｑ判断有无车辆通过并不可靠，这也是现有检测器常误判的因素之一。在本文的实验中，是采用阀值加干扰时长判别法确认是否有车辆经过，具体做法是：先将车辆分类，，如表１所示。再由车长记Ｌｃａｒ，车速记Ｖｃａｒ得出车辆经过一个检测器的时间Ｔｃａｒ为：Ｔｃａｒ＝◆ＰＰＰ◆Ｌｃａｒ／Ｖ

【参考文献】