基于各向異性磁阻傳感器陣列的車輛探測器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于道路車輛檢測與控制用領(lǐng)域，具體涉及一種基于各向異性磁阻傳感器陣列的車輛探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年城市的汽車數(shù)量越來越多，帶來了車輛管理，交通擁堵問題。車輛探測設(shè)備可以為智能交通控制系統(tǒng)提供車輛的運行信息，從而實現(xiàn)交通優(yōu)化控制及道路保護(hù)等功能。
[0003]現(xiàn)有的車輛探測設(shè)備，如交通攝像頭，雷達(dá)，環(huán)形線圈感應(yīng)器等，成本高，體積大，功耗大，不易施工，探測準(zhǔn)確率受天氣和環(huán)境影響大。
[0004]基于磁阻傳感器的車輛檢測技術(shù)因其檢測靈敏度高，不易受氣候影響，可小型化而得到快速發(fā)展。但單一的磁阻傳感器在準(zhǔn)確探測車輛及其行駛速度，方向上還有局限性。通常的解決方案是布設(shè)多個磁阻傳感器。利用車輛到達(dá)不同磁阻傳感器的時間差和先后順序來測量速度和方向。此方案需要安裝多個磁阻傳感器，成本高，施工量大。而且因為各磁阻傳感器之間通常間距較大，車輛可以在兩個磁阻傳感器之間換到另外一條車道上，就會發(fā)生前一個磁阻傳感器探測到車輛但下一個磁阻傳感器沒有探測到車輛，從而不能測量車的速度和方向。另外，磁場的變化是三維的?，F(xiàn)有的測量方法通過測量磁場在和車道平行方向上的變化來探測車輛及其速度，忽略了其他方向的變化。此方法假設(shè)車輛行駛方向與車道完全平行。如果車輛在通過磁阻傳感器時與車道不平行，就會引起誤差。在測量車速時，如果磁阻傳感器之間距離短，此誤差會明顯影響測量結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有車輛探測技術(shù)中的準(zhǔn)確性和成本問題，提供一種基于各向異性磁阻傳感器陣列的車輛探測器，用三個三維各向異性磁阻傳感器實現(xiàn)實時車輛探測，車速，加速度和運行方向的測量。且具有智能化的控制與數(shù)據(jù)傳輸，設(shè)備的小型化和低功耗優(yōu)化的特點。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:基于各向異性磁阻傳感器陣列的車輛探測器，其特征在于，該車輛探測器包括三維各向異性磁阻傳感器陣列，數(shù)據(jù)采集模塊，中央信息處理控制模塊，數(shù)據(jù)存儲與傳輸模塊，電源控制模塊；三維各向異性磁阻傳感器陣列與數(shù)據(jù)采集模塊連接，數(shù)據(jù)采集模塊與中央信息處理控制模塊連接，中央信息處理控制模塊與數(shù)據(jù)存儲模塊和傳輸模塊連接，電源控制模塊與車輛探測器的各個模塊相連；所述三維各向異性磁阻傳感器陣列用于探測車輛。該三維各向異性磁阻傳感器陣列設(shè)置在坐標(biāo)軸X、Y、Z方向上，每個方向均各有至少三個傳感單元以一定間隔的方式放置，三個三維各向異性磁阻傳感器分別在不同時間在坐標(biāo)軸X、Y、Z方向上探測到地球磁場產(chǎn)生的擾動，從而探測到車輛的存在，計算出車輛在X、Y、Z方向上的速度，加速度，以此得出車輛行駛速度，運行方向，是否在加速或減速，是否在換車道。
[0007]作為上述方案的優(yōu)選，所述的三維各向異性磁阻傳感器陣列包括三個三維各向異性磁阻傳感器，每個三維各向異性磁阻傳感器包括三個傳感單元；三個傳感單元分別平行于對應(yīng)空間坐標(biāo)系的三條立體相交的坐標(biāo)軸X、Y、Z ;三個三維各向異性磁阻傳感器以之間間隔一定距離的方式放置在與坐標(biāo)軸X、Y、Z方向成一定角度的直線上并集成在一個車輛探測器之內(nèi)。
[0008]作為上述方案的優(yōu)選，所述的數(shù)據(jù)存儲模塊包括存儲有探測器運行狀態(tài)和參數(shù)和安全加密信息的閃存存儲單元，以及存儲有原始數(shù)據(jù)和探測結(jié)果的安全數(shù)碼卡存儲單元。
[0009]作為上述方案的優(yōu)選，所述的中央信息處理控制模塊采用MSP430低功耗處理器，包括多通道高速處理單元，低功耗工作單元，輸出控制接口。
[0010]作為上述方案的優(yōu)選，所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊包括有線串行傳輸單元和無線射頻傳輸單元，通過編程實現(xiàn)有線通信或無線通信，或同時進(jìn)行有線和無線通信。
[0011]作為上述方案的優(yōu)選，所述電源控制模塊由大容量12V鋰亞電池、電壓轉(zhuǎn)換電路和電源控制開關(guān)組成；所述的電源控制模塊與各模塊通過控制開關(guān)連接，中央處理器控制各模塊的電源開關(guān)使設(shè)備進(jìn)入低功耗運行狀態(tài)。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:車輛經(jīng)過所述基于各向異性磁阻傳感器陣列的探測器時，三個三維各向異性磁阻傳感器分別在不同時間在坐標(biāo)軸X、Y、Z方向上探測到地球磁場產(chǎn)生的擾動，從而探測到車輛的存在，計算出車輛在X、Y、Z方向上的速度，加速度，以此得出車輛行駛速度，運行方向，是否在加速或減速，是否在換車道。本發(fā)明采用一個探測器實現(xiàn)所述功能，降低了成本。準(zhǔn)確度高，低功耗，持續(xù)工作時間長。體積小，施工方便，減少對道路的破壞，降低了維修成本，不易受環(huán)境影響。
【附圖說明】
[0013]圖1是基于各向異性磁阻傳感器陣列的車輛探測器的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0014]圖2是圖1中各向異性磁阻傳感器陣列20的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明提出的一種基于各向異性磁阻傳感器陣列的車輛探測器結(jié)合附圖及實施例進(jìn)一步說明如下:
[0016]本發(fā)明提出的一基于各向異性磁阻傳感器陣列的車輛探測器，通過探測車輛通過所述探測器時地球磁場產(chǎn)生的擾動來檢測車輛的存在，行駛速度和方向。
[0017]所述基于各向異性磁阻傳感器陣列的車輛探測器的組成如圖1所示，包括中央信息處理控制模塊10，三維各向異性磁阻傳感器陣列20，數(shù)據(jù)采集模塊30，數(shù)據(jù)存儲模塊50與數(shù)據(jù)傳輸模塊40，電源控制模塊60 ;三維各向異性磁阻傳感器陣列20與數(shù)據(jù)采集模塊30連接，數(shù)據(jù)采集模塊30與中央信息處理控制模塊10連接，中央信息處理控制模塊10分別與數(shù)據(jù)存儲模塊50和傳輸模塊40連接，電源控制模塊60與其他各個模塊相連。三維各向異性磁阻傳感器陣列20用于探測車輛。該三維各向異性磁阻傳感器陣列在坐標(biāo)軸X、Y、Z方向上，均各有至少三個傳感單元以一定間隔的方式放置。
[0018]其中，本發(fā)明的工作原理:當(dāng)車輛經(jīng)過各向異性磁阻傳感器陣列20區(qū)域時，對地球磁場信號產(chǎn)生擾動，磁阻傳感器陣列檢測到這種變化并將磁擾動轉(zhuǎn)換成電壓的波動。數(shù)據(jù)采集模塊30對磁阻傳感器輸出電壓進(jìn)行濾波，降低噪聲；信號被動態(tài)差分放大；中央信息處理控制模塊10對放大后的信號進(jìn)行多通道同步高速采樣。中央信息處理控制模塊10對采集到的三維各向異性磁阻傳感器陣列20在不同時間不同方向上的信號進(jìn)行處理，檢測到車輛經(jīng)過三維各向異性磁阻傳感器陣列20時對地球磁場產(chǎn)生的擾動所引起的信號變化和相應(yīng)的時間信息，從而探測到車輛的存在和運行信息。
[0019]本發(fā)明的各模塊的具體實現(xiàn)方式及功能分別說明如下:
[0020]數(shù)據(jù)采集模塊30包括匹配濾波單元、可編程動態(tài)差分放大單元與多通道同步高速采樣單元；其中，匹配濾波單元采用電阻電容匹配濾波電路，可編程動態(tài)差分放大單元與多通道同步高速采樣單元采用德州儀器(Texas Instruments)的16位Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器及其可編程動態(tài)差分放大電路。電阻電容匹配濾波電路與磁阻傳感器相連，濾除磁阻傳感器輸出的噪音信號。可編程動態(tài)差分放大電路與濾波單元連接，對磁阻傳感器輸出輸信號放大，輸入信號可以放大I至32倍?？删幊虅討B(tài)差分放大單元連接16位Delta-Sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)多通道同步采用，采樣頻率達(dá)到16kHz。
[0021]數(shù)據(jù)存儲模塊50中閃存存儲單元和安全數(shù)碼卡存儲單元與中央信息處理控制模塊通過高速串行總線相連?？梢酝瑫r進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲和傳輸。閃存存儲單元用于存儲探測器的運行狀態(tài)和參數(shù)，安全加密信息，安全數(shù)碼卡存儲單元存儲原始數(shù)據(jù)和處理結(jié)果。
[0022]數(shù)據(jù)傳輸模塊40，用于傳輸數(shù)據(jù)和檢測結(jié)果，更新設(shè)備設(shè)置和處理程序，實現(xiàn)車輛探測器和其他設(shè)備的通信。本實施例的傳輸模塊可采用通用的有線串行傳輸器件或無線射頻傳輸器件，有線串行傳輸器件可以通過串行線和其他設(shè)備通信。無線射頻傳輸器件采用Digi Internat1nal的Xbe