基于地磁技術(shù)的車輛檢測(cè)傳感器研究.pdf

1、智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation System)，一個(gè)融合了傳感，控制，信息，通訊等先進(jìn)技術(shù)的交通管理系統(tǒng)，已成為時(shí)下解決道路擁堵問(wèn)題的理想方法，受到了越來(lái)越多國(guó)家的重視。而車輛檢測(cè)技術(shù)作為智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)似乎始終得不到長(zhǎng)足發(fā)展?，F(xiàn)今市面上常用的地感線圈車輛檢測(cè)器無(wú)論從性能還是安裝便捷程度都無(wú)法滿足人們的需求。此外，微波、紅外、超聲等車輛檢測(cè)技術(shù)雖各有突出優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中效果均不理想。在分析了各種

2、車輛檢測(cè)技術(shù)，并對(duì)地磁場(chǎng)以及磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行深入研究后，本文提出了一種全新的基于地磁技術(shù)的車輛檢測(cè)傳感器。車輛作為一種大型的鐵磁物體，當(dāng)其運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)地磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾。通過(guò)理論分析與實(shí)際測(cè)試可知，此干擾是符合一定特征且易被識(shí)別的。本檢測(cè)器即是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)而成。該種檢測(cè)器硬件結(jié)構(gòu)主要由三個(gè)高精度的TMR磁場(chǎng)傳感器組成。使用時(shí)，按照一定要求將檢測(cè)器埋于道路下，通過(guò)分析車輛經(jīng)過(guò)時(shí)的地磁場(chǎng)變化曲線即可提取出各種交通信息。對(duì)于地磁場(chǎng)的采集，各種硬

3、件技術(shù)已相當(dāng)成熟。因此，本文將主要精力用于地磁車檢算法的研究。設(shè)計(jì)初期，首先進(jìn)行了大量的模擬實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)各種磁場(chǎng)波形時(shí)域，頻域以及圖形域的分析，提取了車輛通過(guò)時(shí)的磁場(chǎng)特征：在時(shí)域中，可觀察到當(dāng)有車輛從檢測(cè)器正上方經(jīng)過(guò)時(shí)，不管速度快慢總磁場(chǎng)強(qiáng)度均會(huì)產(chǎn)生一個(gè)幅度較大且較少震蕩的跳變。在圖形域中，可觀察到車輛無(wú)論以何種速度，相對(duì)檢測(cè)器何種位置通過(guò)，在XY敏感軸數(shù)據(jù)構(gòu)成的平面中均會(huì)產(chǎn)生一條具有特定規(guī)律的閉合曲線。根據(jù)上述特征，針對(duì)不同道路情況，

4、本文建立了兩種車輛檢測(cè)算法。其中，針對(duì)時(shí)域特征發(fā)明了多狀態(tài)閥值自適應(yīng)算法，該算法可用于檢測(cè)車輛固定從檢測(cè)器正上方通過(guò)時(shí)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)器的車輛數(shù)量。實(shí)際測(cè)試中該算法表現(xiàn)出較高精度，且不受車速影響。檢測(cè)范圍過(guò)窄是其唯一缺點(diǎn)。針對(duì)圖形域特征發(fā)明了基于模式識(shí)別的閉合圖形算法，該算法擁有較廣的檢測(cè)范圍，無(wú)論車輛從檢測(cè)器的左右兩邊或是正上方，以何種速度通過(guò)，該算法均能對(duì)通過(guò)車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)。在高速情況下，該算法擁有較高檢測(cè)精度，但出現(xiàn)低速并伴隨停車狀況時(shí)，