專利名稱：無線車輛探測器及其測量車速的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛檢測領(lǐng)域，特別涉及一種無線車檢測器及其測速方法。
背景技術(shù)：
車輛探測器通常應(yīng)用在智能信號燈控制系統(tǒng)、交通車流量檢測系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)、城市出入口管理、城市交通誘導(dǎo)系統(tǒng)等多重智能交通系統(tǒng)中，用以檢測車輛的存在和行駛速度等。傳統(tǒng)地感線圈車輛探測器因為是通過在道路路面上開挖線槽，在里面繞線圈來檢測車輛，且數(shù)據(jù)再開挖線槽通過有線方式連接到路邊的控制柜，檢測線圈開槽面積通常有 1. 2*0. 8米，而通信線槽長的可達幾百米，因此具有施工復(fù)雜、人工昂貴、費時，安裝一個車道平均需要2小時時間，還需要大型切割設(shè)備，其供電、操作都十分麻煩。并且地感線圈容易隨路面變形及大型車輛碾壓而遭到破壞，產(chǎn)品生命周期短，重新維修的時候必需重新開挖線槽，維修維護成本高。對于某些交通應(yīng)用系統(tǒng)，比如城市智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)，需要在道路上每間隔百米就安裝一個車輛探測器，如此龐大數(shù)量的車輛檢測系統(tǒng)，如果采用地感線圈的方式，整條道路將遭到嚴重的破壞。另外，由于地感線圈采用的是漆包線，因此在多雨水的地區(qū)，也經(jīng)常會出現(xiàn)線圈短路的情況，加之上面提到的因為極差路況導(dǎo)致線圈的破壞， 往往造成某個路口、某段路段甚至部分區(qū)域的交通信號癱瘓。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了無線地磁車輛探測器，無線地磁車輛探測器是通過檢測車輛對地球磁場的擾動，來測量車輛的存在，并將檢測結(jié)果通過無線方式發(fā)送出去。由于采用無線方式發(fā)送檢測結(jié)果，因此不用在路面開挖長距離的通信線槽，減少施工成本，節(jié)約時間，同時也提高了系統(tǒng)可靠性。另外，得益于地磁檢測技術(shù)，無線地磁車輛探測器不受天氣影響，可全天候、高準(zhǔn)確率檢測包括電動車、小轎車、面包車、卡車、集裝箱大貨車等多重車型車輛。無線地磁車輛探測器可適合高速公路、城市道路、高架橋、橋梁、國道、城鄉(xiāng)結(jié)合處等各種交通路況使用，路面起伏、變形、斷裂、大型車輛碾壓等均不會對產(chǎn)品造成損壞。 因此無線車輛探測器會有越來越強大的發(fā)展趨勢。然而，無線車輛探測器也還有一些發(fā)展瓶頸，例如，在測量車輛速度方面，現(xiàn)有技術(shù)通常采用兩個車輛探測器測量，利用兩個車輛探測器之間的距離除以車輛經(jīng)過該距離所用的時間來計算車輛的速度，該方法存在兩個方面的問題，首先，有時候為了測速度需要特別多安裝一個檢測器，成本高，其次，由于存在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間誤差，很難精確計算出車輛經(jīng)過兩個車輛探測器之間的時間，因此測量結(jié)果不精確；另外，車輛探測器是一個需要堅固耐壓、又需要密封防水、還需要外部能夠進行人機操作的儀器，在設(shè)計細節(jié)上需要考慮的因素很多，例如開關(guān)的設(shè)計，要想從殼體外面方便容易地進行開關(guān)操作，就需要將開關(guān)伸出來，但開孔伸出來會導(dǎo)致漏水，要做到防水就要做相對精巧的機構(gòu)來實現(xiàn)外部操作開關(guān)，而精巧的機構(gòu)往往經(jīng)不起車輛壓來壓去，因此諸多設(shè)計細節(jié)也是無線車輛探測器的技術(shù)發(fā)展中應(yīng)當(dāng)注意和攻克的。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中無線車輛探測器在測量車速方面遇到的成本高的問題，本發(fā)明提供一種無線車輛探測器，只需要一個無線車輛探測器，即可完成車輛速度的檢測，大大降低測量成本。本發(fā)明還提供該無線車輛探測器的車速檢測方法。該無線車輛探測器包括一控制器、一電源、一地磁傳感器以及至少一 RF通信模塊，其特征在于，該地磁傳感器包括三個感測單元，其中至少兩個感測單元以彼此隔開一定距離的方式布置在Z軸上。無線車輛探測器測量車速的方法，其包括步驟步驟一，設(shè)置一無線車輛探測器于道路中一預(yù)定位置，其中該無線車輛探測器包括一地磁傳感器，該地磁傳感器包括三個感測單元，其中兩個感測單元以彼此隔開一定距離X的方式布置在Z軸上；步驟二，當(dāng)待測車輛經(jīng)過該無線車輛探測器時，布置在Z軸上的該兩個感測單元分別檢測得到車輛經(jīng)過的時間為Tl和T2 ；以及步驟三，根據(jù)V = X/(T2-T1)計算車輛經(jīng)過該無線車輛探測器時的速度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的無線車輛探測器采用未集中在芯片中的地磁感應(yīng)器，利用其三維感測單元中的兩個感測單元都布置在Z軸上，而不是常規(guī)方式的三個感測單元正交設(shè)置，且該兩個感測單元隔開一定距離，車輛經(jīng)過無線車輛探測器時，在Z軸上的地球磁場產(chǎn)生擾動，以此感測車輛的存在，而且，通過兩個感測單元檢測出車輛經(jīng)過的時間差，用距離除以時間差，得出車輛經(jīng)過的速度。由于只需要內(nèi)置一個地磁傳感器即可做到一個無線車輛探測器完成車輛速度的測量，因此大大降低設(shè)備成本。另外，由于計算速度的方法很簡單，兩個感測單元之間的距離是一定的，車輛經(jīng)過兩個感測單元的時間也是同一個無線車輛探測器內(nèi)部的處理器讀取和計算的，因此誤差小，測量結(jié)果準(zhǔn)確。因此本發(fā)明涉及的無線車輛探測器結(jié)構(gòu)可謂簡單巧妙，成本低，其測量車速的方法簡單易行，誤差小，值得推廣。


圖1是本發(fā)明所提供的無線車輛探測器結(jié)構(gòu)模塊圖；圖2是圖1中地磁傳感器30的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是無線車輛探測器測量車速的原理示意圖；以及圖4是地磁傳感器30的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所提供的無線車輛探測器作進一步說明，需要指出的是， 下面僅以一種最優(yōu)化的技術(shù)方案對本發(fā)明的技術(shù)方案以及設(shè)計原理進行詳細闡述。本實施例提供的無線車輛探測器是一種地磁式車輛探測器，通過檢測車輛對地球磁場的擾動，來測量車輛的存在。參閱圖1，該無線車輛探測器的結(jié)構(gòu)模塊圖，該無線車輛探測器100包括控制器10、開關(guān)控制電路20、地磁傳感器30、加速度傳感器40、電源50、第一 RF通信模塊61、第二 RF通信模塊62以及USB/指示燈模塊70。其中，開/關(guān)電路20用于可選的手動開/關(guān)機方法。地磁傳感器30的兩個傳感單元31和32分開布局，如圖2所示，用于感知車輛存在及測量車速信息。加速度傳感器40用于開關(guān)控制以及對車輛存在的輔助測量。RF通信模塊是用于車輛探測器與基站之間的數(shù)據(jù)通信，一方面用于傳輸檢測的結(jié)果信息，一方面用于設(shè)備固件的無線升級，即設(shè)備可以通過無線方式更新其內(nèi)部的程序。 本實施例中，RF通信模塊具有兩種可選的方案，也就是第一 RF通信模塊61和第二 RF通信模塊62，分別為433MHz和2. 4GHz兩種頻點，以適合不同的地區(qū)使用。電源50用于對整個設(shè)備供電，并可持續(xù)工作5年以上。USB/指示燈模塊70用于有線方式下載/更新產(chǎn)品固件，主要用于產(chǎn)品生產(chǎn)及故障檢修時用。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，該地磁傳感器30在該無線車輛探測器100中，并非被集成在芯片上，而是以獨立外接的形式與控制芯片電性連接，這樣就可以將該地磁傳感器30的 X、Y、Z三個軸的傳感單元在電路上單獨布局，如圖2所示，把X或Y軸也設(shè)計成Z軸來使用， 也就是說，該地磁傳感器30的X、Y、Z三個軸的傳感單元至少有兩個感測單元以彼此隔開一定距離的方式布置在Z軸上，這種非標(biāo)準(zhǔn)的使用方法的結(jié)果是有了兩個Z軸，而Z軸是地磁傳感器30的敏感軸，也就是說，汽車經(jīng)過該地磁傳感器時在Z軸上的地球磁場產(chǎn)生擾動，因此，通過這兩個分隔一定距離的Z軸傳感單元，可以分別檢測到汽車經(jīng)過的時間，以距離除以時間的方式可以計算出汽車經(jīng)過的速度，從而實現(xiàn)測速功能。采用該無線車輛探測器100測量車速的方法具體是這樣的步驟一，在道路中有需要的位置設(shè)置該無線車輛探測器100，當(dāng)然該無線車輛探測器100包括地磁傳感器30，該地磁傳感器30包括三個感測單元，其中兩個感測單元以彼此隔開一定距離χ的方式布置在 Z軸上；步驟二，當(dāng)待測車輛經(jīng)過該無線車輛探測器時，布置在Z軸上的該兩個感測單元分別檢測得到車輛經(jīng)過的時間為Tl和Τ2 ；以及步驟三，根據(jù)V = χ/(Τ2-Τ1)計算車輛經(jīng)過該無線車輛探測器時的速度。該方法的基本原理可以結(jié)合圖3來理解，無線車輛探測器100 內(nèi)地磁傳感器30布置在Z軸上的兩個傳感單元31和32之間隔開有距離X，當(dāng)汽車經(jīng)過時， 該兩個傳感單元31和32都能檢測到該汽車的存在，而且，由于兩者之間隔開一定距離X，因此該兩個傳感單元檢測到汽車的時刻有一定的時間差Τ2-Τ1，利用該距離χ除以該時間差 Τ2-Τ1，即可計算出汽車的速度ν。由于在同一個無線車輛探測器內(nèi)部，因此兩個傳感單元所檢測到的信息發(fā)送給無線車輛探測器內(nèi)部的同一個處理器處理，在計算時間差時不需要做任何時間的校準(zhǔn)，同時也由于數(shù)據(jù)傳輸是在設(shè)備內(nèi)部進行，避免了無線傳輸?shù)臅r間誤差，因此該方法測量車速非常精準(zhǔn)。當(dāng)然更重要的是，通過對無線車輛探測器內(nèi)部元件作結(jié)構(gòu)上的巧妙改進，實現(xiàn)了一個無線車輛探測器就可以測量車速的目的，大大降低了車速測量的成本，而且結(jié)果更加精確，這是現(xiàn)有技術(shù)人員始料不及的。另外，該無線車輛探測器100還可以有其他方式的改進，例如，無線車輛探測器內(nèi)還可以設(shè)置兩個地磁傳感器，以代替一個地磁傳感器的兩個傳感單元，這樣雖然成本上比上述優(yōu)選的實施例要高一點，但是相對于現(xiàn)有技術(shù)來說，還是可以實現(xiàn)一個無線車輛探測器測量車速的目的，而且，同樣無時間校對的麻煩以及可避免無線傳輸?shù)臅r間誤差。另外，該無線車輛探測器100內(nèi)地磁傳感器30的三個檢測單元都可設(shè)置在Z軸上，如圖4所示，也就是將地磁傳感器30的Χ、Υ、Ζ三個軸的感測單元都當(dāng)成Z軸來使用，分開布局在車輛探測器內(nèi)部，這樣單個車輛探測器設(shè)備就可以獲取至少三組速度數(shù)據(jù)，基于這些數(shù)據(jù)加上適當(dāng)?shù)乃惴ㄌ幚恚涂傻玫礁泳_的數(shù)據(jù)，以提高測量的精確度。比如最簡單的算法方式，將3個感測單元獲取的2組速度數(shù)據(jù)采取求平均值的方式，所得到的數(shù)值準(zhǔn)確度就會比只有兩個感測單元獲取的一組數(shù)據(jù)所計算得的速度值準(zhǔn)確。
該無線車輛探測器100除了應(yīng)用于車輛測速外，還可以應(yīng)用于智能信號燈控制系統(tǒng)、交通流量檢測系統(tǒng)、電子警察或者交通誘導(dǎo)等智能交通系統(tǒng)中。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種無線車輛探測器，包括一控制器、一電源、一地磁傳感器以及至少一 RF通信模塊，其特征在于，該地磁傳感器包括三個感測單元，其中至少兩個感測單元以彼此隔開一定距離的方式布置在Z軸上。
2.如權(quán)利要求1所述的無線車輛探測器，其特征在于，該RF通信模塊為兩個，其分別具有不同頻率。
3.如權(quán)利要求2所述的無線車輛探測器，其特征在于，該兩個RF通信模塊之一的頻率為 433MHz。
4.如權(quán)利要求2或3所述的無線車輛探測器，其特征在于，該兩個RF通信模塊之一的頻率為2. 4GHz。
5.一種無線車輛探測器測量車速的方法，其包括步驟步驟一，設(shè)置一無線車輛探測器于道路中一預(yù)定位置，其中該無線車輛探測器包括一地磁傳感器，該地磁傳感器包括三個感測單元，其中兩個感測單元以彼此隔開一定距離χ 的方式布置在Z軸上；步驟二，當(dāng)待測車輛經(jīng)過該無線車輛探測器時，布置在Z軸上的該兩個感測單元分別檢測得到車輛經(jīng)過的時間為Tl和T2 ；以及步驟三，根據(jù)ν = χ/(Τ2-Τ1)計算車輛經(jīng)過該無線車輛探測器時的速度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無線車輛探測器，該無線車輛探測器包括一控制器、一電源、一地磁傳感器以及至少一RF通信模塊，其中該地磁傳感器包括三個感測單元，且其中至少兩個感測單元以彼此隔開一定距離的方式布置在Z軸上。車輛經(jīng)過無線車輛探測器時，在Z軸上的地球磁場產(chǎn)生擾動，以此感測車輛的存在，而且，通過兩個感測單元檢測出車輛經(jīng)過的時間差，用距離除以時間差，得出車輛經(jīng)過的速度。因此只需要內(nèi)置一個地磁傳感器即可做到一個無線車輛探測器完成車輛速度的測量，大大降低設(shè)備成本。本發(fā)明還提供該無線車輛探測器的車速檢測方法。
文檔編號G08G1/052GK102436749SQ20111029118
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者楊多猛 申請人:楊多猛