基于TMR传感器的车辆检测系统技术方案

基于TMR传感器的车辆检测系统，属于智能交通中车辆检测技术领域。本发明专利技术是为了解决当前交通检测中使用各向异性磁阻传感器进行车辆检测，在安装时需要在路面打孔，安装及维护成本高的问题。它的TMR车辆检测模块用于检测车辆经过地的地磁场信号，TMR车辆检测模块的模拟检测信号经控制模块转换成数字检测信号后，通过ZigBee无线传输模块传输给数据控制中心，数据控制中心对获取的车辆检测信号进行处理获得采集信号的特征值，将采集信号的特征值上传至服务器；电源调试模块为太阳能供电调试模块，用于在控制模块的控制指令下，根据需要为控制模块提供工作电源。本发明专利技术用于城市交通中的车辆检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于TMR传感器的车辆检测系统，属于智能交通中车辆检测

技术介绍
近年来，随着经济的蓬勃发展，城市中人口和机动车数量急速增长，道路交通压力日趋严重。大力发展智能交通系统(Intelligent Transportation System，简称 ITS)，有利于提高路网的通行能力和道路管理服务质量。道路车辆检测系统通常由检测传感器、通讯网络、服务器和上位机组成。传感器电路作为底层感知端，发展较为缓慢。目前常用的车辆信息采集传感器主要有：环形线圈、雷达测速仪、红外测速仪等。运用在交通检测中的磁阻传感器主要是各向异性磁阻AMR(Anisotropic Magneto Resistance)，该传感器的建模和测试比较完善，但传感器的灵敏度比不高，在安装时需要在路面打孔，采用地埋的方式对车辆进行探测，增加了安装和维护的设备人力成本和安装难度，因此使用AMR传感器并不是十分适合大规模推广的方法。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决当前交通检测中使用各向异性磁阻传感器进行车辆检测，在安装时需要在路面打孔，安装及维护成本高的问题，提供了一种基于TMR传感器的车辆检测系统。本专利技术所述基于TMR传感器的车辆检测系统，它包括多个终端检测节点、数据控制中心和服务器，每个终端检测节点设置在待检测道路的侧路路面或路灯杆旁；每个终端检测节点包括TMR车辆检测模块，控制模块、电源调试模块和ZigBee无线传输模块，TMR车辆检测模块用于检测车辆经过地的地磁场信号，TMR车辆检测模块的模拟检测信号经控制模块转换成数字检测信号后，通过ZigBee无线传输模块传输给数据控制中心，数据控制中心对获取的车辆检测信号进行处理获得采集信号的特征值，将采集信号的特征值上传至服务器；电源调试模块为太阳能供电调试模块，用于在控制模块的控制指令下，根据需要为控制模块提供工作电源。TMR车辆检测模块包括TMR传感器、双级放大模块和电位调整模块，TMR传感器用于采集地磁场信号并转化为电信号，该电信号经双级放大模块放大1200倍传递给电位调整模块，电位调整模块将采集到的电信号箝位在AD转换范围内作为TMR车辆检测模块的模拟检测信号输出给控制模块。TMR传感器具有外围调零电路，该外围调零电路用于调控TMR传感器的输入信号处于其额定接收信号范围内。数据控制中心选用基于基准线跟踪的状态机检测算法对车辆进行检测，具体为：确定权值系数，并设置基准线和波动阈值；首先初始化基准线，然后采集一点，为当前采集获得的地磁场数字信号，判断地磁场数字信号是否满足下式：或者；如果是，判断有车经过；减小权值系数，并更新基准线，将检测结果上传至服务器，并继续采集下一点，直至结束；否则，自动跟踪基准线，并继续采集下一点，直至结束。本专利技术的优点：本专利技术根据隧道磁阻TMR(Tunnel Magneto Resistance)传感器高灵敏度的特点，使用侧路测量方式，避免了对道路的损坏。隧道磁阻TMR传感器不仅在灵敏度、分辨率和功耗等性能参数上大大优于传统的AMR传感器，而且设备体积小，易于安装，超低功耗增加了系统的整体寿命，能大大降低施工难度和维护成本，有利于在智能交通中大规模推广。随着交通传感器实现大规模部署，基于TMR磁传感器的检测装置应用前景广阔。本专利技术通过分析磁场变化规律，结合TMR传感器特性，设计合适的放大电路和调整模块。数据控制中心选用基于基准线跟踪的状态机检测算法对车辆进行检测，通过对比，确定权值系数和阈值，提取原始磁场信号中的有效信息，方便后续自动识别车辆的算法。附图说明图1是本专利技术所述基于TMR传感器的车辆检测系统的总体框图；图2是每个终端检测节点的原理框图；图3是TMR车辆检测模块的原理框图；图4是基于TMR的TMR传感器及调零电路图；图5是双级放大模块的电路图；图6是电位调整模块的电路图；图7是基于基准线跟踪的状态机检测算法流程图。具体实施方式具体实施方式一：下面结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述基于TMR传感器的车辆检测系统，它包括多个终端检测节点1、数据控制中心2和服务器3，每个终端检测节点1设置在待检测道路的侧路路面或路灯杆旁；每个终端检测节点包括TMR车辆检测模块1-1，控制模块1-2、电源调试模块1-3和ZigBee无线传输模块1-4，TMR车辆检测模块1-1用于检测车辆经过地的地磁场信号，TMR车辆检测模块1-1的模拟检测信号经控制模块1-2转换成数字检测信号后，通过ZigBee无线传输模块1-4传输给数据控制中心2，数据控制中心2对获取的车辆检测信号进行处理获得采集信号的特征值，将采集信号的特征值上传至服务器3；电源调试模块1-3为太阳能供电调试模块，用于在控制模块1-2的控制指令下，根据需要为控制模块1-2提供工作电源。TMR车辆检测模块1-1包括TMR传感器1-11、双级放大模块1-12和电位调整模块1-13，TMR传感器1-11用于采集地磁场信号并转化为电信号，该电信号经双级放大模块1-12放大1200倍传递给电位调整模块1-13，电位调整模块1-13将采集到的电信号箝位在AD转换范围内作为TMR车辆检测模块1-1的模拟检测信号输出给控制模块1-2。TMR传感器1-11具有外围调零电路，该外围调零电路用于调控TMR传感器1-11的输入信号处于其额定接收信号范围内。数据控制中心2选用基于基准线跟踪的状态机检测算法对车辆进行检测，具体为：确定权值系数，并设置基准线和波动阈值；首先初始化基准线，然后采集一点，为当前采集获得的地磁场数字信号，判断地磁场数字信号是否满足下式：或者；如果是，判断有车经过；减小权值系数，并更新基准线，将检测结果上传至服务器3，并继续采集下一点，直至结束；否则，自动跟踪基准线，并继续采集下一点，直至结束。本专利技术的每个终端检测节点都包括TMR车辆检测模块1-1和ZigBee无线传输模块1-4，TMR车辆检测模块1-1负责地磁信号采集工作，将采集到的TMR传感器电压输出信号放大调整后传输给ZigBee无线传输模块，控制模块1-2采用CC2530作为主控MCU，对传感器采集模块传来的模拟信号进行采集，得到可供分析的数字信号。TMR车辆检测模块1-1中首先通过TMR传感器将地磁场的微弱变化转化为微弱的电信号，然后电信号经过双级放大模块放大1200倍，最后通过电位调整，将采集到的电信号箝位在AD转换范围内，本部分的输出供给控制模块1-2的AD模块使用。TMR传感器1-11的外围调零电路使得TMR永久的工作在最优范围内，防止地磁场的巨变而超过传感器的测量量程，损坏设备。本专利技术基于TMR磁传感器构建。由于车辆磁体对地球磁场进行干扰，造成磁场强度的变化，因此基于地球磁场的变化可以检测出车辆。图1是本专利技术的架构，其中终端检测节点1为系统的前端，负责采样磁场变化信号并将其转换为数字信号，然后通过zigbee路由节点将采集的数字数据上传至数据控制中心，经zigbee汇聚节点后进行数据处理并提取采集信号的特征值，然后通过3G模块将处理过的数据上传至远端的服务器，服务器负责存储数据并供给用户调用。图2中，控制模块1-2选择Ti公司的CC2530芯片作为主控芯片并且完成A/D采集功能。电源调试模块1-3为太阳能供电，绿色环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于TMR传感器的车辆检测系统，其特征在于，它包括多个终端检测节点（1）、数据控制中心（2）和服务器（3），每个终端检测节点（1）设置在待检测道路的侧路路面或路灯杆旁；每个终端检测节点（1）包括TMR车辆检测模块（1‑1），控制模块（1‑2）、电源调试模块（1‑3）和ZigBee无线传输模块（1‑4），TMR车辆检测模块（1‑1）用于检测车辆经过地的地磁场信号，TMR车辆检测模块（1‑1）的模拟检测信号经控制模块（1‑2）转换成数字检测信号后，通过ZigBee无线传输模块（1‑4）传输给数据控制中心（2），数据控制中心（2）对获取的车辆检测信号进行处理获得采集信号的特征值，将采集信号的特征值上传至服务器（3）；电源调试模块（1‑3）为太阳能供电调试模块，用于在控制模块（1‑2）的控制指令下，根据需要为控制模块（1‑2）提供工作电源。

【技术特征摘要】
1.一种基于TMR传感器的车辆检测系统，其特征在于，它包括多个终端检测节点（1）、数据控制中心（2）和服务器（3），每个终端检测节点（1）设置在待检测道路的侧路路面或路灯杆旁；每个终端检测节点（1）包括TMR车辆检测模块（1-1），控制模块（1-2）、电源调试模块（1-3）和ZigBee无线传输模块（1-4），TMR车辆检测模块（1-1）用于检测车辆经过地的地磁场信号，TMR车辆检测模块（1-1）的模拟检测信号经控制模块（1-2）转换成数字检测信号后，通过ZigBee无线传输模块（1-4）传输给数据控制中心（2），数据控制中心（2）对获取的车辆检测信号进行处理获得采集信号的特征值，将采集信号的特征值上传至服务器（3）；电源调试模块（1-3）为太阳能供电调试模块，用于在控制模块（1-2）的控制指令下，根据需要为控制模块（1-2）提供工作电源。2.根据权利要求1所述的基于TMR传感器的车辆检测系统，其特征在于，TMR车辆检测模块（1-1）包括TMR传感器（1-11）、双级放大模块（1-12）和电位调整模块（1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓为，张海峰，桑胜田，李晓明，柳奥，
申请(专利权)人：哈尔滨睿之芯信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23