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无线地磁车检器设计方案

一、开发背景

因为道路建设周期一般较长，其增长远远跟不上车辆的

急剧增长，使得交通状况日益恶化，这几乎成为所有城市的

通病。改变当前这种交通现状的有效办法就是在城市交通管

理部门建立完善的交通监控系统。交通监控系统的主要目标

是适合动态交通状况的变化，即通过采集交通数据并将其传

输到交通管理中心，在中心进行分析，根据分析结果，中心

通过控制车辆出入和信号灯，从而更好地管制交通。中心还

能够利用这些数据在发生交通事故时迅速采取措施。同时管

理中心可把采集的交通数据传给司机，这有助于减缓交通拥

挤，优化行车路线。使用交通监控系统能够提高现有道路的

通行能力，协调处理突发性交通事件，缓和交通阻塞，从而

改善交通状况。

数据采集系统在交通监控系统中起着非常重要的作用，

所以研究有更高应用价值的数据采集系统是必要的。传感器

是数据采集系统的关键部分，传感器的性能对数据采集系统

的准确性起决定作用。传统的交通数据采集是通过在路面上

铺设感应线圈传感器，这种方法有以下缺点：一是线圈在安

装或维护时必须直接埋入车道，这样交通会受到阻碍；二是

埋置线圈的切缝软化了路面，容易使路面受损；三是工程施

工时，出于无意或因为需要切断线圈的现象也会发生，结果

常常使线圈无法使用；四是感应线圈易受到冰冻、盐碱或繁

忙交通的影响；五是感应线圈寿命一般为2~3年，之后要破

坏路面，重新铺设等。其它传感器如超声波传感器容易受环

境的影响，当风速6级以上时，反射波产生漂移而无法正常

检测；探头下方通过的人或物也会产生反射波，造成误检；红

外传感器工作现场的灰尘、冰雾会影响系统的正常工作。在

未来的智能交通运输系统中，交通数据采集器将大范围覆盖

街道和公路，从而发挥数据采集的优势。传感器的检测准确

度对区域监控方案的产生非常重要，所以用一种先进的、稳

定准确的传感系统代替现有的落后的传感系统就成为一个

亟待解决的问题。

在高速公路方面，当前的收费站大大地降低了高速公路

的通行能力，国外已有实行不停车收费的例子。在国内，不

停车收费也是发展的方向，在不停车收费中，需要数据采集

器自动识别车型以便根据不同的车型收取相对应的费用，这

就要求数据采集器不但能检测车流，而且还要准确识别出过

往车辆的类型。现有的数据采集系统通常都是根据车长来识

别车型，无法识别载重车辆，更不能满足收费系统中根据车

重

来收费的要求。

二、设计目标及技术优点

1.设计目标

根据交通监管对交通信息采集的需要，设计和实现了一

种基于无线磁阻传感器的车辆检测系统，这种车辆检测系统

与传统的车辆检测系统相比，有较高的检测精度且方便安装

和维护。根据磁阻传感器检测原理和EZRadioPRO无线通信

方式的特点，在此基础上给出设计方案。对检测器硬件系统

进行测试的过程中，总结出一种有利于提高检测精度的检测

器放置方式，并通过度析产生检测误差的原因，提出了基于

小波变化的最优阂值车辆检测算法，并在传统方法的基础上

提出了基于时钟同步的车速检测方法，完成了车流量、车速

和车辆行驶方向的检测功能。

2.地磁传感器技术及优点

地球的磁场在很广阔的区域内(大约几公里)是一定的。

大的铁磁物体的磁扰动，如一辆汽车，可看作多个双极性磁

铁组成的模型。这些双极性磁铁具有北一南的极化方向，引

起地球磁场的扰动。这些扰动在汽车发动机和车轮处尤为明

显，但也取决于在车辆内部、车顶或后备箱中有没有其它铁

磁物质。

图1说明了一个铁磁性物体，如汽车，是如何扰动地球

磁场的，无论它是运动的还是静止的。车辆经过AMR传感

器摆放的区域时，因为车辆内部铁磁性物质的存在导致了该

区域磁场分布不均匀。AMR传感器可检测因为车辆干扰而引

起

的地磁场的变化，能够用于很多应用场合。

磁阻传感器感应到磁场分布这个变化，引起MR的阻值

发生变化，从而电路中的电流电压产生变化，通过AD一记

录连续的电压，通过信号的分析得出相对应区域的交通流

参

数，如车速、车流量等。

图1车辆通过引起的地磁场变化

基于磁阻传感器的车辆检测器有几种应用方式：单轴检测器

能够用来检测车辆是否存在，根据车辆铁磁物质含量的不同，

最远检测距离可达15米；两个检测器能够检测车速；检测器

还能够用于停车场的车位指示，让司机选择将车停在何处。

三个检测器能够检测车辆长度识别不同类型的车辆，可应用

于交费系统中。

AMR磁阻传感器的