基于磁阻傳感器的低功耗車輛檢測技術研究.pdf

1、交通信息采集是智能交通系統(tǒng)(ITS)的重要組成部分,實時準確的現(xiàn)場車輛信息是智能交通系統(tǒng)監(jiān)控、決策、調度的基礎。隨著智能交通系統(tǒng)的廣泛使用,傳統(tǒng)車輛檢測技術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,磁阻檢測基于無線傳感器網絡技術,在成本、準確度、壽命、安裝便捷性等方面具有巨大的優(yōu)勢,市場應用前景廣泛。磁阻車輛檢測技術正處在發(fā)展的階段,技術成熟度較低,尤其是在道

2、路車流檢測中準確度和使用壽命尚難以滿足需求。因此對磁阻車輛檢測進行研究,可充分發(fā)揮車輛檢測節(jié)點的高準確度和長壽命,有助于提高磁阻車輛檢測的實用性,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,本文設計實現(xiàn)了磁阻車輛檢測節(jié)點的原型,完成硬件選型和電路設計,針對通信需求設計了有限競爭通信協(xié)議,采用時隙驅動的軟件框架來提高代碼執(zhí)行效率。第三,在對車輛磁信

3、號詳細分析的基礎上,提出了基于磁阻傳感器的車輛檢測算法并進行驗證。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確率達到97.5％,針對慢速車和車流密集情形的檢測準確率較相關文獻算法最大可提高30%。提出了基于車輛方位識別和檢測結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)點布設方案基礎上,通過提取信號特征和線性判別分析將車輛按方位分類,結合車輛時間和方位信息進行匹配及

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