專利名稱：用于采用光傳感器和磁傳感器持續(xù)檢測(cè)車輛的存在的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于探知在特定區(qū)域中是否存在車輛的方法和裝置，更具體地，本發(fā)明涉及基于布置在所述區(qū)域中的地面中的照度傳感器和磁傳感器的方法。目的本發(fā)明的目的是開發(fā)一種用于持續(xù)檢測(cè)在預(yù)定區(qū)域中是否存在車輛的方法，該方法因此使用了檢測(cè)由車輛產(chǎn)生的陰影狀態(tài)的無源光傳感器以及確認(rèn)所述陰影狀態(tài)是由于在傳感器上方的車輛而引起的還是由于使照度降低的另外的原因而引起的磁傳感器。本發(fā)明的第二目的是開發(fā)一種下述裝置該裝置提供指示在預(yù)定區(qū)域中是 否存在車輛的輸出信號(hào)并且所述裝置的能量消耗低到足以能夠采用電池來工作。
背景技術(shù)：
在對(duì)停車場、鐵路交叉口、緊急通道、入口控制、安全區(qū)域的管理中以及必須基于在特定區(qū)域中車輛存在或不存在來進(jìn)行決策的應(yīng)用中，知道在預(yù)定區(qū)域中是否存在車輛是共同的要求。在具有某種形式的頂部的覆蓋區(qū)域中，在特定區(qū)域中車輛的存在可以通過一個(gè)或更多個(gè)傳感器來探知，所述傳感器自頂部或者附接到頂部的結(jié)構(gòu)懸掛下來并且設(shè)置于其想要控制的區(qū)域的正上方。實(shí)現(xiàn)上述內(nèi)容的通常的方法借助于基于某種類型的輻射(例如超聲波輻射或者紅外輻射)的傳感器，這是因?yàn)榘l(fā)射器與接收器之間的傳輸時(shí)間取決于由發(fā)射器發(fā)射的輻射從地面還是從另一個(gè)更接近的對(duì)象(如可以是車輛的頂部)反射。不要求針對(duì)其想要控制的每個(gè)具體區(qū)域的傳感器的替選方案是朝向關(guān)心的區(qū)域安裝一個(gè)或更多個(gè)電視攝像機(jī)。借助于圖像分析算法，可以探知在攝像機(jī)覆蓋的區(qū)域中的車輛的數(shù)目。這種方案在技術(shù)上更加復(fù)雜，這是因?yàn)楸仨毮軌驒z測(cè)出部分地或者完全隱藏在其他車輛后面的車輛，而且這需要用于安裝一個(gè)或更多個(gè)攝相機(jī)的支持件。在建筑物中，可以將該支持件固定在墻上或者天花板上，但是在無頂部區(qū)域中，必須安裝某種類型的支柱。攝像機(jī)的一種較便宜的替選方案可以是在其期望控制的每個(gè)片區(qū)的地面中放置檢測(cè)器。為了進(jìn)行檢測(cè)，可以對(duì)基于通常從天花板施加的某種類型的輻射進(jìn)行發(fā)射和接收的多種方法中的一種方法或其他方法進(jìn)行適應(yīng)性修改。但是更簡單的是使檢測(cè)基于下述無源系統(tǒng)，該無源系統(tǒng)捕捉車輛的存在對(duì)周圍環(huán)境的某種在前狀態(tài)所產(chǎn)生的改變。此外，無源檢測(cè)器的能量消耗將會(huì)更低，這是因?yàn)闆]有必要產(chǎn)生預(yù)先存在的狀態(tài)，這不同于基于對(duì)輻射(射頻、光、機(jī)械超聲波)的發(fā)射和接收的檢測(cè)器，該檢測(cè)器必須生成其所發(fā)射的輻射。在通常沒有能夠向每個(gè)被觀察的片區(qū)提供直接電力供應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施的大停車區(qū)域中，從電池給各個(gè)檢測(cè)器供電的可能性降低了安裝成本。在這些情況下，檢測(cè)器的另一個(gè)重要性質(zhì)是檢測(cè)器的能量消耗應(yīng)該盡可能最低?？梢栽诘孛嬷袦y(cè)量并且在車輛經(jīng)過時(shí)變化的物理量是車輪通過其上的元件中的機(jī)械壓力。由此，Antonio Hernando Grande等人的W0/1996/01461描述了一種用于基于對(duì)由車輪在下述線上通過時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械壓力的檢測(cè)來檢測(cè)停放的車輛的設(shè)備，所述線的一個(gè)端部固定在金屬支持件中而所述線的另外的端部固定到半圓形支持件，其中，粘附有具有無定形磁材料的帶。所述帶形成對(duì)由車輪在線上通過時(shí)感生的電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行采集的繞組的核部。應(yīng)該理解，類似的情況發(fā)生于壓電傳感器、氣動(dòng)導(dǎo)管和電感線圈，壓電傳感器、氣動(dòng)導(dǎo)管和電感線圈檢測(cè)由于車輛的通過而產(chǎn)生的短的瞬態(tài)變化，這樣的傳感器必須持續(xù)處于活動(dòng)狀態(tài)，由此產(chǎn)生能量消耗，并且不能檢測(cè)靜止車輛。此外，例如在傳感器上通過的車輛在朝向另一個(gè)停車位行進(jìn)時(shí)將會(huì)在通過每個(gè)位置的傳感器時(shí)都給出信號(hào)，但該車輛將在特定位置結(jié)束停放，由此檢測(cè)計(jì)數(shù)大于被停放的車輛的數(shù)目。隨著車輛的通過甚至僅由于車輛的存在而改變的另一種物理量是磁場，這是因?yàn)檐囕v中豐富的鐵磁性材料引起了地球磁場的擾動(dòng)，該擾動(dòng)在車輛存在時(shí)持續(xù)存在。這種擾動(dòng)可以例如通過磁阻傳感器(基于磁阻效應(yīng)、各向異性磁阻(AMR)效應(yīng)或者巨磁阻(GMR)效應(yīng))來檢測(cè)，從而該方法已經(jīng)大量應(yīng)用于檢測(cè)車輛的通過而稍微少地用于檢測(cè)車輛的存在參見，例如，M. J. Caruso, L. S. Withanawasam, "Vehicle Detection andCompass Applications using AMR Magnetic Sensors^http://www. ssec. honeywell.com/magnetic/datasheets/amr. pdf P.Ripka."Magnetic sensors for traffic control, "Proceedings of the InternationalSymposium on Measurement and Controlin Robotics(ISMCR 99)，東京，卷 10，241-246 頁，1999 ;G. Rouse, H. French, H. Sasaki"Asolid-state vehicle detector for roadway applications, 〃IEEE Proceedings onVehicle Navvigation and Information Systems Conference,西雅圖，美國，11-16頁，1995 年 7 月；S. V. Marshall, "Vehicle Detection Using a Magnetic Field Sensor,〃IEEE Transactions on Vehicular Technology,27 卷,no. 2, 65-68 頁,1978 年 5 月；R. Lao, D. Czajkowski, "Magnetoresistors for Automobile Detection and TrafficControl, "Sensors, 70-73頁，1996年4月。為了檢測(cè)車輛，測(cè)量沿著地球磁場的主要分量的方向的磁擾是足夠的，盡管還可以通過沿著其他方向進(jìn)行測(cè)量來檢測(cè)車輛，其中，在地球的不同地點(diǎn)處地球磁場的主要分量的方向依據(jù)緯度改變。基于磁阻的所有這些應(yīng)用的一個(gè)共同的問題是這些傳感器的能量消耗相對(duì)高，這是因?yàn)槠潆娮铻镮kQ至5kQ的數(shù)量級(jí)，因此，如果對(duì)這些傳感器持續(xù)供電，則這些傳感器會(huì)在短時(shí)間內(nèi)使電池耗盡。如果例如在包括用于檢測(cè)車輛的磁傳感器以及用于探知環(huán)境狀態(tài)(溫度、下雨、結(jié)冰等)的若干特定傳感器的傳感器節(jié)點(diǎn)以及沒有有線連接的系統(tǒng)中(例如，如Robert Kavaler的US 20060202863A1中公開的)存在有多于一個(gè)的傳感器，則能量消耗問題甚至更加嚴(yán)重。此外，應(yīng)用于車輛檢測(cè)的基于磁阻的磁力計(jì)的改進(jìn)使用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器作為用于獲得與所測(cè)量的磁擾對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)的裝置，所述轉(zhuǎn)換器需要對(duì)從磁傳感器的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，這是由放大器來實(shí)現(xiàn)的，如例如在Gordon F. Rouse和William M. Volna的 US 5491475 以及 James A. Rodrian 和 Donald R. Janke 的 US 6546344 中所述。這些具有放大器、濾波器等的信號(hào)調(diào)節(jié)電路意味著附加的能量消耗。一種用于降低能量消耗的顯而易見的系統(tǒng)是以預(yù)定的時(shí)間間隔對(duì)檢測(cè)器間歇供電。但是，如果想要有可靠的存在或不存在檢測(cè)，所述間隔必須足夠短，因此能量節(jié)省將很大程度上取決于該區(qū)域的占用率。Charles Howard的US 200201090856公開了一種用于使磁傳感器免于必須持續(xù)工作的方案。該方案包括使用振動(dòng)傳感器，該振動(dòng)傳感器檢測(cè)由車輛引起的地面中的振動(dòng)，并且該振動(dòng)傳感器在振動(dòng)發(fā)生時(shí)激活磁傳感器而在一段時(shí)間不存在振動(dòng)時(shí)使傳感器不工作。該方案的有效性一方面取決于振動(dòng)傳感器的消耗，如果想要持續(xù)的檢測(cè)則該振動(dòng)傳感器必須持續(xù)活動(dòng)，并且取決于對(duì)可以被認(rèn)為是所關(guān)心的區(qū)域中車輛存在的指示的振動(dòng)信號(hào)的知識(shí)。但是，在任何情況下，振動(dòng)傳感器不能檢測(cè)到靜止車輛的存在。在US 200201090856中引用的振動(dòng)傳感器是在4. 5V供電時(shí)的消耗是O. 5mA的駐極體傳聲器EM9765-422以及在5V的供電時(shí)的典型消耗是O. 6mA的加速計(jì)ADXL202。在這些消耗率上必須再增加下述消耗對(duì)所使用的振動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)所需的部件的消耗、向其傳送信號(hào)的控制器的消耗以及用于整體的電源的消耗。對(duì)目前可用的信息的分析顯示沒有用于持續(xù)并可靠地檢測(cè)在特定區(qū)域中車輛的存在的并且在車輛不存在的情況下的能量消耗小于30毫瓦(在3V供電下是10微安)的方法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過將在檢測(cè)到低水平的照度的情況下啟動(dòng)同一點(diǎn)中的磁傳感器的光傳感器放置在地面中以檢查降低的照度水平是否是由于磁擾而引起的，使得能夠?qū)囕v的存在進(jìn)行持續(xù)可靠的檢測(cè)，其能量消耗大大低于持續(xù)供電的磁傳感器的能量消耗，或者在振動(dòng)傳感器檢測(cè)到指示出車輛接近的信號(hào)時(shí)被激活的磁傳感器的能量消耗。

發(fā)明內(nèi)容
開發(fā)了一種用于檢測(cè)在預(yù)定區(qū)域中是否存在車輛的新方法和裝置，本發(fā)明借助于布置在期望控制的區(qū)域的地面中的檢測(cè)器，本發(fā)明包括檢測(cè)由車輛產(chǎn)生的陰影的無源光傳感器，根據(jù)該信息控制供電，以及磁阻傳感器的測(cè)量，該磁阻傳感器確認(rèn)所述陰影是由于在傳感器上方的車輛而引起的還是相反是由于照度因?yàn)槠渌蚪档投鸬?。檢測(cè)器可以是固定的或者便攜式的、無線的或者通過線纜來連接的，并且該檢測(cè)器可以獨(dú)立地或者作為傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一部分來工作。所開發(fā)的裝置基于無源光傳感器和磁傳感器通過對(duì)應(yīng)的電子接口所連接到的數(shù)字控制器、通信電路(收發(fā)器或者調(diào)制解調(diào)器)以及將電流供應(yīng)給控制器并且供應(yīng)給收發(fā)器/調(diào)制解調(diào)器的供電系統(tǒng)，但是該供電系統(tǒng)不與所述兩種傳感器中的任何一種傳感器連接，這不同于例如在US 200201090856中公開的發(fā)明，在US 200201090856中，傳感器通過使得傳感器以間歇的方式被激活的電路連接到電源。在本發(fā)明中，控制器以及收發(fā)器/調(diào)制解調(diào)器都通常處于待機(jī)狀態(tài)，在該狀態(tài)中，其消耗非常低，而用于光傳感器的接口電路和用于磁傳感器的接口電路連接到控制器的不同輸出端子，這可以針對(duì)所述端子中的每個(gè)端子來設(shè)置成具有高電壓電平(數(shù)字“ I ”)或者低電壓電平(數(shù)字“O”)，這些電平按照采用其制造控制器的微電子技術(shù)中的邏輯電壓電平形式，或者所述端子具有一個(gè)高阻(HZ)狀態(tài)的端子。通過這些連接，從控制器對(duì)光傳感器和磁傳感器供電，而無需將每個(gè)傳感器都連接至電源。只要每種傳感器的接口電路的設(shè)計(jì)都確保控制器的端口能夠供應(yīng)必需的、進(jìn)一步應(yīng)是非常低的或者在很短時(shí)間內(nèi)流動(dòng)的電流，這種從控制器對(duì)傳感器的供電將是可能的。用于光傳感器的接口電路具有連接到數(shù)字控制器的兩個(gè)輸入端子的輸出這些端子之一(EA)連接到模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器而另一個(gè)端子(EI)對(duì)應(yīng)于在存在對(duì)應(yīng)于邏輯狀態(tài)“ I ”和“O”的兩個(gè)電壓水平之間的轉(zhuǎn)變時(shí)能夠被使能以中斷控制器的輸入。用于磁傳感器的接口電路按照能夠測(cè)量傳感器所位于的區(qū)域中的磁場的值所需的連接到控制器的一個(gè)或更多個(gè)輸入端子。測(cè)量一條軸線上的磁場B的磁傳感器可以被配備成沿著地球磁場的取決于傳感器所處的緯度的主要分量的方向進(jìn)行測(cè)量或者沿著地球磁場的也是大的分量的方向進(jìn)行測(cè)量?？刂破鲌?zhí)行操作的定時(shí)由可以取決于傳感器提供的信息從各種可用時(shí)鐘信號(hào)中選擇的時(shí)鐘信號(hào)的頻率來確定，如下文所述。當(dāng)裝置接通時(shí)，裝置仍然處于待機(jī)狀態(tài)，其中，光傳感器由控制器供電并且由于該光傳感器的接口電路的設(shè)計(jì)而具有非常低的電流消耗；另一方面，磁傳感器的接口電路當(dāng)然以及磁傳感器不接收任何供電電壓?？刂破饕圆恍枰魏螘r(shí)鐘信號(hào)的模式工作，而只有當(dāng)存在外部中斷時(shí)該控制器才能退出該模式。當(dāng)由光傳感器檢測(cè)到的照度低于預(yù)定值Emin時(shí)，該光傳感器的接口電路的輸出電壓充分地變化以用于使控制器將在其輸入EI處的所述變化解釋為對(duì)離開待機(jī)狀態(tài)并開始測(cè)量磁場的請(qǐng)求。為此，控制器轉(zhuǎn)換成以快速時(shí)鐘工作、激活磁傳感器、測(cè)量磁傳感器的接口電路的一個(gè)或更多個(gè)輸出并且根據(jù)所述輸出來計(jì)算磁場Bm的值。然后，控制器將該值Bm與在車輛不存在的情況下測(cè)量所獲得的參考值Bref比較，如果變化大于預(yù)定值Bv，則認(rèn)為車輛在其上方并且生成指示“存在”(位置被占據(jù))的信號(hào)。可以持續(xù)地每Tl秒對(duì)磁場進(jìn)行測(cè)量以檢查測(cè)量值Bm與參考值Bref之間的差是否仍然大于Bv。如果Bm與Bref之間的差小于Bv，則認(rèn)為車輛已經(jīng)離開，從而生成“不存在”(位置空閑)信號(hào)，中斷對(duì)磁傳感器電路的供電并恢復(fù)待機(jī)狀態(tài)。可以根據(jù)車輛在區(qū)域中的 占據(jù)率以及進(jìn)入和離開率來選擇時(shí)間Tl。對(duì)于具有高占據(jù)率和低移動(dòng)性的區(qū)域，例如，Tl可以較長。如果緊接在光傳感器檢測(cè)到低水平的照度之后，磁場的測(cè)量值Bm與磁場的參考值Bref之間的差低于值Βν，則不發(fā)出車輛存在(位置被占據(jù))信號(hào)，而進(jìn)入與在檢測(cè)到大于Bv的變化之后的例程不同的例程。認(rèn)為該陰影不是由于車輛存在于傳感器的上方而是由于其他原因(天色變暗以及沒有人工照明、在傳感器上方有物體、鄰近的車投射了濃密的陰影等)所引起的。在該其他例程中，自信號(hào)連接到其輸入EA起，控制器每Τ2秒對(duì)照度的值和如之前所測(cè)量的磁場的值進(jìn)行測(cè)量。如果在這些周期性測(cè)量的任何測(cè)量中磁場的測(cè)量值Bm與磁場的參考值Bref之間的差大于Βν，則生成“存在”信號(hào)，并且繼續(xù)測(cè)量直到差小于Bv或者所測(cè)量的照度大于Emin為止。在這種兩種情況下，生成“不存在”信號(hào)并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。如果在照度大于Emin時(shí)在任何時(shí)刻Bm與Bref之間的差大于Βν，則生成告警信號(hào)，而不論之前是否有存在檢測(cè)。從前述公開中，可以總結(jié)光傳感器總是被激活的當(dāng)車輛不在檢測(cè)器的上方時(shí)，照度傳感器被持續(xù)激活以能夠檢測(cè)到照度的突然減?。蝗绻嬖谲囕v，則照度傳感器持續(xù)保持活動(dòng)以能夠檢測(cè)到車輛的離開，且磁傳感器周期性地檢查車輛是否仍然存在。當(dāng)由于照度傳感器檢測(cè)到黑暗但是磁傳感器沒檢測(cè)到磁擾而存在對(duì)車輛存在的懷疑時(shí)，光傳感器被持續(xù)地激活以檢測(cè)引起黑暗的原因的消失，同時(shí)周期性地測(cè)量磁場和照度的值。當(dāng)照度高但是磁場傳感器檢測(cè)到顯著的磁擾時(shí)，發(fā)出告警。為了降低能量消耗，當(dāng)數(shù)字控制器改變狀態(tài)時(shí)，數(shù)字控制器選擇最適合于其在新狀態(tài)中必須執(zhí)行的任務(wù)的時(shí)鐘頻率。由此，例如在針對(duì)EI中的中斷的待機(jī)狀態(tài)中，停止所有的時(shí)鐘振蕩器；在對(duì)B的測(cè)量之間的間隔中，選擇低頻率時(shí)鐘，而對(duì)于對(duì)B的測(cè)量以及信號(hào)的傳送，選擇高頻率時(shí)鐘。同樣為了降低能量消耗，光傳感器以及磁傳感器的接口電路不包括任何有源電子部件。如果一段時(shí)間將不使用檢測(cè)器，則可以使收發(fā)器或者調(diào)制解調(diào)器處于待機(jī)狀態(tài)，而控制器的所有內(nèi)部外設(shè)、振蕩器、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器等可以都被停用，而且甚至可以使光傳感器不活動(dòng)，這是因?yàn)楣鈧鞲衅鞑恢苯舆B接到檢測(cè)器的電源，而是連接到控制器的端子，可以對(duì)控制器的端子的電壓編程。
參考值Bref是通過在傳感器將要位于的地方在沒有車輛的情況下并且在鐵磁性物體附近測(cè)量磁場來獲得的。該測(cè)量可以用磁力計(jì)來進(jìn)行，或者該測(cè)量可以用裝置自身的磁傳感器來進(jìn)行，在這種情況下測(cè)量可以周期性地更新。這種更新必須在沒有車輛的情況下進(jìn)行。


以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，在附圖中圖I是持續(xù)車輛存在檢測(cè)器的框圖；圖2示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例；圖3示出了由布置在地面中的光傳感器在露天的情況下在白天接收的照度的變 化的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果；圖4示出了在照亮的停車場中由布置在地面中的光傳感器在露天的情況下在夜晚接收的照度的變化的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果；以及圖5示出了在三個(gè)車輛模型占據(jù)和離開露天停車位且檢測(cè)器處于該車位的中心時(shí)采用三個(gè)車輛模型的三個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式圖I示出了無源光傳感器101和磁傳感器102連接到微控制器103，微控制器103又連接到無線收發(fā)器104。微控制器包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。電源105連接到微控制器和收發(fā)器，但是電源105不連接到傳感器也不連接到傳感器的接口電路。所述傳感器和接口電路僅在必要時(shí)由微控制器本身供電。為了獲得更高的能效并以此方式在由電池供電時(shí)延長裝置的使用壽命，必須使用其電子接口具有很低消耗的傳感器、數(shù)字控制器以及其在低活動(dòng)狀態(tài)下的消耗非常低的收發(fā)器，以選擇低供電電壓(例如，3V)并且對(duì)該供電電壓進(jìn)行管理以使得所有時(shí)間只對(duì)必須被激活的項(xiàng)供電。圖2示出了所述裝置的優(yōu)選實(shí)施例，在該實(shí)施例中，無源光傳感器是LDR(光敏電阻器)，而該LDR的接口電路是分壓器，在該分壓器中選擇具有高值的電阻器Rs以使得在LDR被照射從而該LDR的電阻具有低值的情況下電流消耗非常低。以Rs=920k Ω為例，如果以3V對(duì)微控制器供電,貝U在日光下LDR中的電流為大約3微安。分壓器的輸出連接到微控制器的模擬輸入端(P2. O用作EA)并且連接到外部中斷的輸入端(P2. I用作EI)。施加到分壓器的電壓是微控制器的輸出端P2. 2處的電壓。滿足必要條件的LDR是由(加拿大，魁北克)蒙特利爾的Silonex公司制造的N0RPS-12，而合適的微控制器可以是由(美國，德克薩斯)達(dá)拉斯的德州儀器制造的MSP430F2274，MSP430F2274具有集成的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和五種低功率工作模式，這五種低功率工作模式之一(LPM4)的消耗僅為O. I微安。磁傳感器是磁阻器橋，該磁阻器橋的接口電路是電容器C和電阻器RP,比如由 E. Sifuentes, O. Casas, F. Reverter 和 R. Pallas Areny 在 DirectInterface circuit to linearize resistive sensor bridges, Sensors andActuatorsAj Vol. 147 (2008)，210-215中所述。在這樣的接口中，橋具有一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)和三個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)，輸入節(jié)點(diǎn)連接到微控制器的輸出端口(圖2中的Pl. I)并且連接到電容器C，電容C的另一個(gè)端子接地，而每個(gè)輸出連接到微控制器的不同輸入(P2. 3，P3. 7和P3.6);測(cè)量過程包括借助于控制器輸出(Pi. I)處的被設(shè)置為高的電壓來(接連)對(duì)電容器C充電，然后通過每次使用不同的線路通過電阻器橋?qū)λ鲭娙萜鞣烹?，所述線路是通過將微控制器的兩個(gè)不同的端口設(shè)立成高阻狀態(tài)的輸入而將第三端口設(shè)立為電平為O的輸出所確定的。合適的磁傳感器是(美國，明尼蘇達(dá)州)Eden Prairie的NVE公司AAH002。通過將C選擇為I微法而Rp為120Ω，獲得了毫秒數(shù)量級(jí)的測(cè)量時(shí)間。這足以用來檢測(cè)停放的車輛或者緩慢移動(dòng)的車輛。在該優(yōu)選實(shí)施例中，收發(fā)器是無線的，由此收發(fā)器連接到天線。具有低功率待機(jī)狀態(tài)(I 微安)的收發(fā)器是High Wycombe 的 Telegesis 公司(Bucks HPlO 9QQ,英國)的 ETXR2。電源包括電池和3V電壓調(diào)節(jié)器。具有3V輸出的低功率調(diào)節(jié)器是臺(tái)灣半導(dǎo)體公司的TS9011。合適的電池可以是Kiryat Ekron (以色列)的Tadiran電池的TL-5135,或者任何其他高電容小容量電池。
為了獲得特定區(qū)域中良好的車輛存在或不存在檢測(cè)，一方面必須知道在傳感器位置處的地平面上存在車輛時(shí)以及在對(duì)于周圍環(huán)境的不同照度條件(自然或者人工照明)下該地平面處的照度水平；另一方面必須知道所述區(qū)域中的地球磁場的主要方向或者磁場分量大的任何其他方向，以及由停放在裝置上面的車輛產(chǎn)生的磁擾。通常來講，朝向赤道水平分量將是主要的，而朝向兩極豎直分量將是主要的，對(duì)于緯度45°，兩個(gè)分量將近似。圖3示出了由地面中的光傳感器在露天并且是晴天(2009年2月27日，12點(diǎn)30分)的情況下在該光傳感器上面有車輛時(shí)它接收的照度的變化的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在所述實(shí)驗(yàn)之一中光傳感器是未覆蓋的，而在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中光傳感器由透明的塑料蓋所保護(hù)，這將是正常的使用狀態(tài)。在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中，照度都減少到大約千分之一，由此確保了檢測(cè)。塑料蓋的存在僅將照度減少到大約五分之一，由此，污物覆蓋將未必會(huì)引起故障。但是沒有任何保證照度的減小是由車輛引起的，從而此處要關(guān)心對(duì)磁擾的測(cè)量。圖4示出了在與圖3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的區(qū)域相同的區(qū)域中在夜晚進(jìn)行的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，該區(qū)域按照露天停車場的通常慣例進(jìn)行人工照明并且距離光源一定距離。在不存在車輛的情況下傳感器上的照度非常低，由此期望的是磁傳感器激活的最小照度值Emin逐漸適配周圍的照明，該照明例如通過微控制器的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來測(cè)量。但是，在任何情況下，實(shí)驗(yàn)示出在存在車輛的情況下照度仍然會(huì)下降很多，下降到大約40分之一的數(shù)量級(jí)。然而，即使是靠近傳感器的人的陰影也可以如車輛一樣降低同樣多的照度，如圖4中由“B”指示的短的瞬態(tài)變化所示，從而此處要關(guān)心對(duì)磁擾的檢測(cè)。圖5示出了通過布置在受控區(qū)域中心的圖2中的磁傳感器來沿著豎直方向?qū)Υ艛_進(jìn)行測(cè)量的三個(gè)實(shí)驗(yàn)(西班牙，巴塞羅那，Castelldefels)，其中，兩軸式車輛進(jìn)入該區(qū)域，保持處于該區(qū)域中大約10秒，然后離開。用不同的車輛進(jìn)行各個(gè)實(shí)驗(yàn)。觀察到對(duì)于每種車輛模型磁擾不同，但是變化模式是類似的有與兩個(gè)軸(在其中一個(gè)軸上的引擎)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)大峰以及與車輛的中心區(qū)域?qū)?yīng)的較小的變化。此外，觀察到變化模式不同于采用距車輛一定距離的磁傳感器所獲得的變化模式，后者根據(jù)對(duì)磁擾測(cè)量的方向包括單個(gè)轉(zhuǎn)變、單極或雙極(如Moon Ho Kang等人在Experimental study of a vehicle detector with anAMR sensor, Sensors and ActuatorsA, 118 (2005)，278-284 頁中所不)。由此，將磁傳感器放置在所期望控制的區(qū)域的地面上比采用遠(yuǎn)離的磁傳感器使得能夠了解磁擾的更多細(xì)節(jié)。這三個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果使得能夠選擇磁擾值為Bv=5微特斯拉，以便總能夠檢測(cè)車輛。然而，更小的但是更接近傳感器的鐵磁性物體也能夠產(chǎn)生具有類似值的磁擾。由此，要額外關(guān)心的是使光傳感器總激活，這是因?yàn)榻咏鼈鞲衅鞯男∥矬w將僅在其處于檢測(cè)器的正上方時(shí)降低照度。另一方面，由于車輛的磁擾將極少超過50微特斯拉，所以可以對(duì)微控制器編程以使得不考慮這種情況下存在任何車輛?？偨Y(jié)在本發(fā)明專利中，描述了一種用于采用安裝在期望探知車輛的存在或不存在的區(qū)域中的地面中的且連接到數(shù)字控制器的照度傳感器和磁傳感器來檢測(cè)車輛的方法和裝置。如果照度傳感器檢測(cè)到存在陰影，則測(cè)量磁場的磁阻傳感器被激活，而如果其相對(duì)于不存在車輛時(shí)的變化超過了某個(gè)預(yù)定閾值，則控制器認(rèn)為在檢測(cè)器上面有車輛并通過收發(fā)器傳送該情況，收發(fā)器可以是無線的。如果磁場變化沒有超過預(yù)定閾值，則認(rèn)為引起陰影的原因不是車輛，并且磁傳感器進(jìn)行周期性測(cè)量直到檢測(cè)到足夠大的變化或者照度增加為止。如果照度是高的并且磁場變化超過了預(yù)定閾值，則發(fā)出告警信號(hào)。兩種傳感器均僅連接到控制器而不連接到任何電源，并且這兩種傳感器的連接借助于不包括任何有源部件的接口電 路，這降低了傳感器被激活時(shí)的電流消耗。照度傳感器處于消耗小于3微安的高阻電路中，由此光傳感器可以在幾乎不影響檢測(cè)器消耗的情況下被持續(xù)激活。已經(jīng)充分地描述了本發(fā)明以及優(yōu)選實(shí)施例，僅應(yīng)該添加的是可以在不背離如在所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的范圍的情況下修改本發(fā)明所使用的構(gòu)造和材料。
權(quán)利要求
1.一種用于持續(xù)檢測(cè)在預(yù)定區(qū)域中存在停留車輛的方法，其中，所述方法從地面執(zhí)行并且使用基于照度傳感器和磁場傳感器的雙重測(cè)量原理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于持續(xù)檢測(cè)在預(yù)定區(qū)域中存在停留車輛的方法，其中，當(dāng)所述照度傳感器檢測(cè)到可能的車輛時(shí)，所述光傳感器將數(shù)字控制器從所述數(shù)字控制器的低功耗狀態(tài)喚醒，所述數(shù)字控制器激活所述磁場傳感器，以使得所述磁場傳感器能夠依照使用所述磁場傳感器的區(qū)域的緯度根據(jù)沿著地球磁場為大的方向的磁擾的量化來確認(rèn)車輛的存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求I和2所述的用于持續(xù)檢測(cè)在預(yù)定區(qū)域中存在停留車輛的裝置，其中，所述照度傳感器是電阻性的(光敏電阻器，LDR)以及所述磁場傳感器是磁阻器橋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的用于持續(xù)檢測(cè)在預(yù)定區(qū)域中存在停留車輛的裝置，其中，所述光敏電阻器傳感器的接口電路是由所述數(shù)字控制器的輸出供電的分壓器，同時(shí)所述分壓器的輸出直接并同時(shí)連接到外部中斷輸入以及同一控制器的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的用于持續(xù)檢測(cè)在預(yù)定區(qū)域中存在停留車輛的裝置，其中，所述磁場傳感器直接連接到所述數(shù)字控制器的數(shù)字輸入和輸出端口，而在所述傳感器與所述控制器之間不存在任何有源電子部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的用于持續(xù)檢測(cè)在預(yù)定區(qū)域中存在停留車輛的裝置，其中，為了降低能耗，所述數(shù)字控制器的操作模式和時(shí)鐘頻率取決于采用所述裝置的所述兩種傳感器獲得的信號(hào)而動(dòng)態(tài)地變化，所述兩種傳感器由所述控制器本身供電。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于車輛的持續(xù)非間歇檢測(cè)的方法和裝置，本發(fā)明基于檢測(cè)對(duì)車輛到達(dá)或離開時(shí)在車輛下面的地面上引起的照度突變，并且基于使用所述檢測(cè)來激活磁傳感器，所述磁傳感器的靈敏度被調(diào)整成僅檢測(cè)那些足夠大而能夠歸因于傳感器上面的車輛的磁擾。光傳感器以及磁傳感器二者都直接連接到數(shù)字控制器，而無需有源電子部件或者它們專用或共享的電源。檢測(cè)器可以是固定的或者便攜式的、無線的或者通過線纜來連接的，并且該檢測(cè)器可以獨(dú)立工作或者作為傳感器網(wǎng)絡(luò)中的一部分工作。
文檔編號(hào)G01V11/00GK102812383SQ201080043074
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者拉蒙·帕拉斯阿雷尼, 海梅·奧斯卡·卡薩斯彼德拉菲塔, 埃內(nèi)斯托·西富恩特斯德拉霍亞 申請(qǐng)人:加泰羅尼亞理工大學(xué)