基于磁阻傳感器的低功耗車輛檢測技術(shù)研究.pdf

1、交通信息采集是智能交通系統(tǒng)(ITS)的重要組成部分,實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的現(xiàn)場車輛信息是智能交通系統(tǒng)監(jiān)控、決策、調(diào)度的基礎(chǔ)。隨著智能交通系統(tǒng)的廣泛使用,傳統(tǒng)車輛檢測技術(shù)卻難以滿足不斷增長的信息采集需求。磁阻車輛檢測是利用磁阻傳感器感知環(huán)境磁場變化來獲取附近車輛信息,相比傳統(tǒng)車輛檢測技術(shù),磁阻檢測基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),在成本、準(zhǔn)確度、壽命、安裝便捷性等方面具有巨大的優(yōu)勢,市場應(yīng)用前景廣泛。磁阻車輛檢測技術(shù)正處在發(fā)展的階段,技術(shù)成熟度較低,尤其是在道

2、路車流檢測中準(zhǔn)確度和使用壽命尚難以滿足需求。因此對磁阻車輛檢測進(jìn)行研究,可充分發(fā)揮車輛檢測節(jié)點(diǎn)的高準(zhǔn)確度和長壽命,有助于提高磁阻車輛檢測的實(shí)用性,對智能交通系統(tǒng)的發(fā)展具有非常重要的意義。
　　本文首先闡述了磁阻車輛檢測的研究意義和研究現(xiàn)狀,介紹了磁阻車輛檢測的基本原理。其次,本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了磁阻車輛檢測節(jié)點(diǎn)的原型,完成硬件選型和電路設(shè)計(jì),針對通信需求設(shè)計(jì)了有限競爭通信協(xié)議,采用時(shí)隙驅(qū)動(dòng)的軟件框架來提高代碼執(zhí)行效率。第三,在對車輛磁信

3、號詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,提出了基于磁阻傳感器的車輛檢測算法并進(jìn)行驗(yàn)證。通過分析選取合適的檢測特征量,提出了基于多維特征量的單車道車流量檢測算法,在不同車流情形下測試的總體檢測準(zhǔn)確率達(dá)到97.5％,針對慢速車和車流密集情形的檢測準(zhǔn)確率較相關(guān)文獻(xiàn)算法最大可提高30%。提出了基于車輛方位識別和檢測結(jié)果融合的多車道車流量檢測算法,在所提出的多車道檢測節(jié)點(diǎn)布設(shè)方案基礎(chǔ)上,通過提取信號特征和線性判別分析將車輛按方位分類,結(jié)合車輛時(shí)間和方位信息進(jìn)行匹配及

4、融合,以獲取多車道實(shí)際經(jīng)過車輛數(shù)目；多車道檢測驗(yàn)證中總體檢測準(zhǔn)確率達(dá)到99.6%,相比非融合的檢測方法準(zhǔn)確率提高13%-18%,解決了多車道下騎線車和鄰道干擾的問題,并具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。提出了基于信號軸間相位特性的單節(jié)點(diǎn)行車方向檢測算法,通過計(jì)算兩軸信號所構(gòu)成閉合曲線的有向面積來檢測行車方向,算法計(jì)算復(fù)雜度較低,經(jīng)驗(yàn)證行車方向的檢測準(zhǔn)確率為98.7%,對低速及高速車輛均有良好的適應(yīng)性。第四,對節(jié)點(diǎn)功耗進(jìn)行了優(yōu)化和評估,并提出一種雙節(jié)點(diǎn)互