一种基于地磁传感式道钉的车流检测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于智能交通技术领域，具体涉及一种基于地磁传感式道钉的车流检测系统及方法，包括若干在道路区段中按照道路横断面分组预埋设置的道钉，每一组的道钉包括设置在道路区段的每一条通道两边边界上的灯光诱导式道钉、以及设置在每一条通道中间用于感应车辆通过的地磁传感式道钉；每一组的道钉均通过其配属的中继器连入服务器系统的网关中，且每一个中继器与所述网关之间均采用分时发送的方式连接，中继器根据其对应组的地磁传感式道钉的感应数据计算车速、流量、车型并打包上传至网关。

【技术实现步骤摘要】
一种基于地磁传感式道钉的车流检测系统及方法
本专利技术属于智能交通
，具体涉及一种基于地磁传感式道钉的车流检测系统及方法。
技术介绍
车流量，是由单位时间内通过某路段的车辆为标准，在一定的时间内，某条公路点上所通过的车辆数，用公式表示车流量公式为：车流量=通过车辆数/时间。车流量数据是评价道路交通情况的最核心的数据，也是最直观反应道路当前交通状态的参数之一，因此在对道路交通情况进行检测的时候，往往都需要进行车流量数据的采集。在现有技术中，最常用的车流量数据采集技术包括基于视频的车流量器检测器、基于红外检测的车流量检测系统、基于雷达的车流量检测系统以及基于超声波的车流量检测系统等，但是这些方法都存在不同程度的缺陷，比如视频的车流量器检测器，通过摄像头图像识别的缺点在于需要能执行图像识别的专业芯片，这样的话成本高、功耗高并且只能安装有市电供电的地方，视觉识别的方式在夜晚等光照条件不佳的场景下也无法完全避免摄像失效的风险，并且在如雨、雪、雾等的特殊天气下也无法清晰摄像；同样的，基于红外检测的车流量检测系统受车辆本身热源和工作环境的影响，抗噪声的能力弱；而基于超声波的车流量检测系统的检测精度本身不高，且检测距离短，容易受到外界环境因素影响；基于雷达的车流量检测系统则价格昂贵，且不适于车流密度大、速度低的路段。如现有技术中公开号为CN102063795B，名称为“一种密集交通流信息采集系统及方法、装置”的中国专利技术专利文献，公开了一种密集交通流信息采集系统，通过在两套激光探测器之间的测量范围内，在每次车身遮挡与离开两套激光探测器的时间间隔内，获取车身运行速度和各组车轮的运行速度，并比较车身运行速度和各组车轮的运行速度，对被监测道路的交通量和车速进行获取，能够提高交通信息的测量准确性，辨别车辆遮挡和跨车道行驶情况，提高了测量精度，但是这种激光探测类型需要激光发射器、激光接收器，像市区内马路中间没有隔离带不好安装，并且在多车并行的情况下，由于车辆对激光形成了遮挡便判断有车，则在车辆并行对激光器同时形成遮挡时则不好区分，就需要额外的检测装置作为检测导致成本高、功耗高，而且部分卡车、货车中间结构有空隙，也能透过激光，使得激光重复计算造成误检。而现在新兴了一种基于地磁传感器的交通流量检测方法，如公开号为CN110310495A，名称为“协作式交通流量检测方法及交通流量检测系统”的专利技术专利文献，公开了一种交通流量检测系统，包括数据采集单元和与所述数据采集单元通信连接的数据处理单元，所述数据采集单元包括铺装于行车道路中同一断面内的多个智能道钉，每一所述智能道钉用于检测检测行驶车辆的位置数据，从而构成一个车辆检测点；所述数据采集单元接收每一所述智能道钉发送的行驶车辆的位置数据，通过在行车道路上设置用于检测车辆位置的多个车辆检点、判断车道中每一行驶车辆与对应的所述车辆检测点的相对位置，并结合所述行车道路的车道数量进行协作式综合判断，进而获得所述行车道路的车流量。但是在这种方案中的地磁传感器测量方法，其传感器要与道路有特定的方向，施工安装不方便，对施工要求高，一旦装错方向便不能正常工作，而且安装后传感器的外壳经常受车辆碾压，可能会改变方向。而且这种方案很多细节没考虑到，使用双窗口法判别，窗口的长度不会自动调节，阈值怎么选取一个合理的值也没说，一个检测车来的窗口和一个检测车走的窗口，根据窗口内数据的变化是否超过阈值，并且持续有一定的时间，判断是车走和车来。在高速上，不同的路段车速是不同的，即使同一路段货车卡车可以以很低的速度行驶（如40km/h），小车会以很高的速度行驶（如110km/h），窗口如果设置的很小，传感器容易被干扰（电源波动、传感器或芯片异常工作、部分车辆结构干扰）误触发；如果设置的太大，会导致车速很快的车检测不到，紧密跟车误判为一辆车，卡车货车，不仅长度很长，车辆中间有一些连接的结构，这部分会使地磁传感器变化很小，自身走的又比较慢，窗口设置的太小就会误判为车走，连接结构过后的车厢，又会误判为一次车来车走，并且也没有自动恢复的机制，比如传感器只检测到一次车来，但后面一直没检测到车走，传感器就会卡在这个环节而一直失效，比如车来并停在了传感器上方、或开始传感器上方有车辆或其他金属物，然后又移开了，传感器自身姿态发生了变化也会导致采集到的数据出现一次大的变化，并且无法恢复到阈值以下，导致失效，如装置受到了大型车辆的一次碾压倾斜或是转向了。此外现有技术的方案地域通用性不强，在不同纬度、不同海拔，地球磁场不是固定不变的，及不同温度、长时间工作后传感器灵敏度减弱等都会导致测量值不同。不同的公路有各种各样的朝向，地磁传感器安装下去也是不同朝向，测量出来的地球磁场是不同的。地球磁场不一样，在车辆经过时的磁场变化的方向和大小就不一样，阈值及窗口固定不合理。在两个车道的分隔线上安装地磁传感器就不合理。经过实际测试，当小车从地磁传感器上方经过时，约能造成近3000幅值的变化（不同传感器这个值不同），当小车从隔壁车道经过时，仅造成约200幅值的变化。再远一点的车道，有大型车经过时，也可能会造成200幅值的变化，造成多检。前面一辆小车后面紧跟一辆大车就可能造成持续的200幅值变化，也会多检造成误判。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本专利技术旨在于提供一种基于地磁传感式道钉分布式排列、通过磁场强度变化状态判断车辆通行状态、数量的的车流检测系统及方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于地磁传感式道钉的车流检测系统，其特征在于：包括若干在道路区段中按照道路横断面分组预埋设置的道钉，每一组的道钉包括设置在道路区段的每一条通道两边边界上的灯光诱导式道钉、以及设置在每一条通道中间用于感应车辆通过的地磁传感式道钉，即，以灯光诱导式道钉和地磁传感式道钉作为基本单元，按照分组分布的方式在道路上布置；每一组的道钉均通过其配属的中继器连入服务器系统的网关中，且每一个中继器与所述网关之间均采用分时发送的方式连接，则在工作状态下，网关可以按照设定的时间间隔和顺序以“分时复用”的方式触发中继器以及中继器后续连接控制的道钉组进行工作，这种方式可以根据需求启动或关闭道钉，起到良好的节能效果，而中继器则根据其对应组的地磁传感式道钉的感应数据计算车速、流量、车型并打包上传至网关。进一步的，所述道钉、中继器和网关通电后，网关组建应用于短距离和低速率下的无线通信的ZigBee网络并将通电的每一组的道钉和中继器加入ZigBee网络，入网的每一组的道钉和中继器向网关获取网关当前时间并应用为每一组的道钉和中继器自身的当前时间，此时整个网络内得所有设备的时间就大致相同了。但是由于数据传输的延迟，设备之间可能会存在10ms~30ms的延迟，这可能会导致在道钉根据自身时间亮灯时产生不一致的效果，因此在道钉和中继器向网关获取网关当前时间并应用为道钉和中继器自身的当前时间后，还需要减少时间的延迟的影响，具体的，这种消除时间延迟的方法是以先完成当前时间应用的中继器为标准，将其当前时间赋予距离最近的另一个中继器；而所述每一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于地磁传感式道钉的车流检测系统，其特征在于：包括若干在道路区段中按照道路横断面分组预埋设置的道钉，每一组的道钉包括设置在道路区段的每一条通道两边边界上的灯光诱导式道钉、以及设置在每一条通道中间用于感应车辆通过的地磁传感式道钉；每一组的道钉均通过其配属的中继器连入服务器系统的网关中，且每一个中继器与所述网关之间均采用分时发送的方式连接，中继器根据其对应组的地磁传感式道钉的感应数据计算车速、流量、车型并打包上传至网关。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于地磁传感式道钉的车流检测系统，其特征在于：包括若干在道路区段中按照道路横断面分组预埋设置的道钉，每一组的道钉包括设置在道路区段的每一条通道两边边界上的灯光诱导式道钉、以及设置在每一条通道中间用于感应车辆通过的地磁传感式道钉；每一组的道钉均通过其配属的中继器连入服务器系统的网关中，且每一个中继器与所述网关之间均采用分时发送的方式连接，中继器根据其对应组的地磁传感式道钉的感应数据计算车速、流量、车型并打包上传至网关。


2.如权利要求1所述的一种基于地磁传感式道钉的车流检测系统，其特征在于：所述道钉、中继器和网关通电后，网关组建ZigBee网络并将通电的每一组的道钉和中继器加入ZigBee网络，入网的每一组的道钉和中继器向网关获取网关当前时间并应用为每一组的道钉和中继器自身的当前时间。


3.如权利要求2所述的一种基于地磁传感式道钉的车流检测系统，其特征在于：在道钉和中继器向网关获取网关当前时间并应用为道钉和中继器自身的当前时间后，还需要减少时间的延迟，具体的，以先完成当前时间应用的中继器为标准，将其当前时间赋予距离最近的另一个中继器；而所述每一组的道钉则以其中最先完成当前时间应用的道钉为标准，将其当前时间赋于改组所有的道钉。


4.如权利要求1所述的一种基于地磁传感式道钉的车流检测系统，其特征在于：所述灯光诱导式道钉和地磁传感式道钉均包含带有唯一ID的道钉标签信息，每个唯一ID为一个字节，包括高速方向、断面号、是否带地磁、是否为应急车道和道钉该断面位置属性。


5.一种基于地磁传感式道钉的车流检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
初始化步骤，将每一组的道钉、中继器、网关和服务器，以及其相互之间的协议栈初始化；
地磁车辆检测步骤，服务器通过看门狗定时器向各个网关发送时间信号，每个网关解析并判段该时间信号是否为其工作时间，若时间信号对应网关工作时间，则网关同样也通过看门狗定时器向其连接的各个中继器发送该时间信号；中继器收到时间信号后也需解析并判段时间信号是否为其工作时间，若时间信号对应中继器的工作时间，则中继器控制其对应组内的地磁传感式道钉按照设定的工作顺序和工作时长检测车辆通过信号；
车辆通过判定步骤，地磁传感式道钉将车辆通过时采集到的地磁波动强度值和对应的波动时长信息反馈至其对应的中继器，中继器根据设定的车辆通过地磁波动强度阈值和波动时长阈值判断地磁传感式道钉采集的地磁波动强度值和对应的波动时长是否符合车辆通过的标准，并将判定为符合车辆通过标准的信号记为车辆通过信号，并汇同时间信息和道钉标签信息通过网关上传至服务器，服务器根据收到的所有车辆通过信号以及其对应的时间信息和道钉标签信息生成对应道路区段的车流检测结果。


6.如权利要求5所述的一种基于地磁传感式道钉的车流检测方法，其特征在于：所述地磁车辆检测步骤中，服务器通过看门狗定时器向各个网关发送的时间信号是按照100ms的间隔断续发送的；所述时间信号中包括每一个中继器中对应的每一组地磁传感式道钉的时序激活信号，中继器收到时间信号后需解析并判段时间信号为其工作时间，则根据所述时序激活信号控制其对应组内的地磁传感式道钉按照设定的工作顺序和工作时长检测车辆通过信号。


7.如权利要求5所述的一种基于地磁传感式道钉的车流检测方法，其特征在于：所述车辆通过判定步骤中，中继器根据设定的车辆通过地磁波动强度阈值和波动时长阈值判断地磁传感式道钉采集的地磁波动强度值和对应的波动时长是否符合车辆通过的标准，具体的，设定判定车辆通过时地磁传感式道钉的地磁波动强度应当不小于阈值Bst，根据车辆通过时对地磁传感式道钉触发作用时间经典先验值，设定判定车辆通过时地磁传感式道钉的地磁波动强度不小于阈值Bst的时长应当不小于Tst；每个地磁传...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚绍杰，高鹏飞，赵新，杨钞，
申请(专利权)人：四川九通智路科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51