車(chē)檢器及間歇變頻供電、降低無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊功耗的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車(chē)檢器及間歇變頻供電、降低無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊功耗的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]道路車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)是智能交通的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過(guò)車(chē)輛檢測(cè)可以獲取道路某一交通斷面或者某一車(chē)道的實(shí)時(shí)交通流量信息，這些交通信息有助于道路管理者進(jìn)行交通決策，也有助于交通參與者進(jìn)行出行規(guī)劃。
[0003]目前車(chē)輛檢測(cè)器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“車(chē)檢器”)主要包括:環(huán)形線(xiàn)圈車(chē)檢器、視頻車(chē)檢器、微波車(chē)檢器、地磁車(chē)檢器等。其中，環(huán)形線(xiàn)圈車(chē)檢器多應(yīng)用于城市交通路口，檢測(cè)精度高、可靠性好，但是安裝維護(hù)比較復(fù)雜；視頻車(chē)檢器受天氣、光線(xiàn)的影響比較大；微波車(chē)檢器多應(yīng)用于高速路段的車(chē)速測(cè)量，容易受環(huán)境的干擾，容易受車(chē)輛遮擋造成漏檢?；诖抛鑲鞲衅鞯牡卮跑?chē)檢器是利用車(chē)輛含鐵量較大，通過(guò)檢測(cè)車(chē)輛到達(dá)和離開(kāi)時(shí)所引起的周?chē)植靠臻g地磁場(chǎng)的變化來(lái)進(jìn)行車(chē)輛檢測(cè)。地磁車(chē)檢器的優(yōu)點(diǎn)主要是不受天氣環(huán)境的影響、不受其他車(chē)輛遮擋的影響、體積小且施工安裝簡(jiǎn)單。隨著磁阻傳感器技術(shù)和無(wú)線(xiàn)短程通信技術(shù)等的逐漸成熟，可用于道路車(chē)輛檢測(cè)的無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)檢器得到了一定的研宄和應(yīng)用。對(duì)于一個(gè)具有多車(chē)道的交通斷面的車(chē)輛檢測(cè)，通常地磁車(chē)檢器都埋設(shè)于每條車(chē)道的中央位置。
[0004]在交通實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，通過(guò)安裝多個(gè)無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)檢器和一個(gè)路側(cè)無(wú)線(xiàn)接收機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)交通斷面(多條車(chē)道)的檢測(cè)。該交通斷面內(nèi)所有的車(chē)檢器將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給路側(cè)接收機(jī)。一個(gè)交通斷面上的一組無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)檢器與路側(cè)接收機(jī)組成了一個(gè)通信控制網(wǎng)絡(luò)。該通信控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)小型的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN，Wireless SensorNetwork) JSN是多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)短距離無(wú)線(xiàn)通信方式形成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)行業(yè)中現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸。通常WSN的每個(gè)節(jié)點(diǎn)由一個(gè)傳感模塊、一個(gè)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、一個(gè)微控制器(MCU)、一個(gè)(組)電池組成。以雙向八車(chē)道且每車(chē)道安裝一個(gè)車(chē)檢器為例，8個(gè)車(chē)檢器(即傳感節(jié)點(diǎn))與I個(gè)路側(cè)接收機(jī)(即中心節(jié)點(diǎn))組成一個(gè)簡(jiǎn)化的WSN(星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))。車(chē)檢傳感節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線(xiàn)短程通信模塊將車(chē)輛數(shù)據(jù)上傳至路側(cè)中心節(jié)點(diǎn)；另外路側(cè)中心節(jié)點(diǎn)也可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)短程通信模塊發(fā)送對(duì)多個(gè)或者單個(gè)車(chē)檢傳感節(jié)點(diǎn)的控制命令。
[0005]無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)檢器的功能主要有車(chē)輛存在檢測(cè)和車(chē)速檢測(cè)，在實(shí)際的多車(chē)道的道路上應(yīng)用時(shí)，每條車(chē)道都需要至少安裝一個(gè)車(chē)檢器。車(chē)輛存在檢測(cè)的原理是:車(chē)輛通過(guò)車(chē)檢器時(shí)，車(chē)檢器周?chē)厍虼艌?chǎng)發(fā)生變化，當(dāng)這種變化觸發(fā)傳感器探測(cè)閾值后車(chē)檢器認(rèn)為有車(chē)輛通過(guò)。車(chē)速檢測(cè)的原理是:在車(chē)輛行駛方向布設(shè)兩個(gè)距離固定的磁阻傳感器，通過(guò)計(jì)算距離(兩個(gè)磁阻傳感器之間的距離)與時(shí)間差(車(chē)輛經(jīng)過(guò)這兩個(gè)傳感器的時(shí)間差)的比值獲得車(chē)輛行駛速度。其中車(chē)輛存在檢測(cè)可基于一個(gè)磁阻傳感器完成，而車(chē)速和車(chē)長(zhǎng)檢測(cè)需要兩個(gè)磁阻傳感器的配合才能實(shí)現(xiàn)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了兩大類(lèi)無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)檢器:
[0006](I) 一類(lèi)是兩點(diǎn)測(cè)速車(chē)檢器，即單個(gè)車(chē)檢器中只安裝一個(gè)磁阻傳感器。當(dāng)這類(lèi)車(chē)檢器以單個(gè)形式安裝于一條車(chē)道時(shí)，只用于檢測(cè)車(chē)輛存在，如果要檢測(cè)車(chē)輛速度，則需要在一條車(chē)道沿車(chē)輛行駛方向以一定間隔安裝兩個(gè)此類(lèi)車(chē)檢器。
[0007](2)另一類(lèi)是單點(diǎn)測(cè)速車(chē)檢器，即單個(gè)車(chē)檢器中安裝有兩個(gè)磁阻傳感器。這樣，一條車(chē)道只需要安裝一個(gè)車(chē)檢器即可實(shí)現(xiàn)車(chē)速檢測(cè)功能。
[0008]與兩點(diǎn)測(cè)速車(chē)檢器相比，單點(diǎn)測(cè)速車(chē)檢器的優(yōu)勢(shì)為:由于一條車(chē)道只需要安裝一個(gè)車(chē)檢器，因此具有施工量小，成本低的特點(diǎn)。
[0009]無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)檢器在使用過(guò)程中，均埋設(shè)于中央路面下，如果電池電源能量耗盡，只能通過(guò)挖掘路面取出車(chē)檢節(jié)點(diǎn)的方式更換電池。所以，在車(chē)檢節(jié)點(diǎn)使用過(guò)程中，如何能夠降低車(chē)檢節(jié)點(diǎn)的功耗，延長(zhǎng)電池的使用壽命就成為了關(guān)鍵的技術(shù)。而在地磁車(chē)檢器設(shè)備中，磁阻傳感器的平均功耗最大，因此實(shí)際應(yīng)用中，車(chē)檢器中的磁阻傳感器是間歇供電的，即在A(yíng)DC采樣期間才對(duì)傳感器進(jìn)行供電。由于A(yíng)DC的采樣時(shí)間長(zhǎng)度是固定的，因此間歇供電頻率越小(即間歇供電周期越長(zhǎng))，傳感器平均供電時(shí)間越短，相應(yīng)的平均功耗越低。但是供電頻率必須與ADC的采樣頻率一致才能保證采樣功能的實(shí)現(xiàn)，而ADC采樣頻率越低，則傳感器獲得的車(chē)輛特征曲線(xiàn)的準(zhǔn)確度就越低。過(guò)低的采樣頻率會(huì)導(dǎo)致高速通過(guò)的車(chē)輛漏檢，也會(huì)導(dǎo)致車(chē)速檢測(cè)精度降低。這種功耗與檢測(cè)精度的矛盾在單點(diǎn)測(cè)速車(chē)檢器中表現(xiàn)的更為明顯。這是由于要保證設(shè)備的體積盡可能小，其內(nèi)部的兩個(gè)磁阻傳感器安裝距離非常近，通常是10mm的量級(jí)。根據(jù)磁阻傳感器的測(cè)速原理，為了保證一定的測(cè)速精度，就需要保證兩個(gè)磁阻檢測(cè)曲線(xiàn)特征值時(shí)間差的精度。對(duì)于同樣的車(chē)速，隨著兩個(gè)磁阻傳感器空間距離減小，相應(yīng)的時(shí)間差就減小，所需要的采樣頻率就必須增加。而磁阻傳感器一直處于高頻率的供電和采樣的模式下，功耗就會(huì)非常高，導(dǎo)致車(chē)檢節(jié)點(diǎn)的電池壽命低，最終導(dǎo)致單點(diǎn)測(cè)速式車(chē)檢器有效工作時(shí)間短。
[0010]所以，在現(xiàn)有技術(shù)的單點(diǎn)測(cè)速無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)檢器中，由于兩個(gè)磁阻傳感器距離較近，導(dǎo)致功耗和檢測(cè)精度之間相互矛盾的問(wèn)題尤為突出。
[0011]另外，車(chē)檢器通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊將檢測(cè)到的車(chē)輛信息發(fā)送至路測(cè)中心節(jié)點(diǎn)，在一定的時(shí)間段內(nèi)，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊一直處于傳送數(shù)據(jù)的工作模式下，導(dǎo)致無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊貢獻(xiàn)的功耗大，進(jìn)而導(dǎo)致車(chē)檢器的電池壽命低，最終導(dǎo)致車(chē)檢器有效工作時(shí)間短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種車(chē)檢器及間歇變頻供電、降低無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊功耗的方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的前述問(wèn)題。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0014]一種車(chē)檢器，包括依次連接的電池電源、電源管理芯片、并聯(lián)的第一供電控制線(xiàn)路和第二供電控制線(xiàn)路、微控制器和無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊；所述第一供電控制線(xiàn)路包括依次連接的第一供電控制芯片、第一磁阻傳感器和第一 ADC模塊，第二供電控制線(xiàn)路包括依次連接的第二供電控制芯片、第二磁阻傳感器和第二 ADC模塊，所述電源管理器通過(guò)所述第一供電控制芯片與所述第一磁阻傳感器連接，所述第一 ADC模塊與所述微控制器連接，所述微控制器通過(guò)第一電源控制管腳與所述第一供電控制芯片連接；所述電源管理器通過(guò)所述第二供電控制芯片與所述第二磁阻傳感器連接，所述第二 ADC模塊與所述微控制器連接，所述微控制器通過(guò)第二電源控制管腳與所述第二供電控制芯片連接。
[0015]進(jìn)一步地，所述無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)檢器還包括第一高速儀器放大器和第二高速儀器放大器，所述第一高速儀器放大器的輸入端與所述第一磁阻傳感器的信號(hào)輸出端連接，所述第一高速儀器放大器的輸出端與所述第一 ADC模塊的輸入端連接；所述第二高速儀器放大器的輸入端與所述第二磁阻傳感器的信號(hào)輸出端連接，所述第二高速儀器放大器的輸出端與所述第二 ADC模塊的輸入端連接。
[0016]優(yōu)選地，所述微控制器按照信號(hào)傳輸方向包括依次連接的信號(hào)處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，所述信號(hào)處理模塊分別與所述第一 ADC模塊和所述第二 ADC模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊連接。
[0017]優(yōu)選地，所述第一磁阻傳感器和所述第二磁阻傳感器的幾何連線(xiàn)與車(chē)輛的行駛方向平行，且所述第一磁阻傳感器和所述第二磁阻傳感器之間相距120mm。
[0018]優(yōu)選地，所述電池電源采用3.6伏鋰亞硫酰氯電池，所述電源管理芯片采用LDO芯片TLV70030D，所述第一供電控制芯片和所述第二供電控制芯片均采用P溝道的MOS管FDN304P ;所述第一磁阻傳感器和所述第二磁阻傳感器均采用AMR磁阻傳感器，且所述磁阻傳感器的芯片采用單軸傳感器HMC1021Z，所述微控制器采用MSP430芯片系列，所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊采用CCllOl無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，所述第一高速儀器放大器和所述第二高速儀器放大器均采用INA331放大器。
[0019]一種對(duì)上述車(chē)檢器的磁阻傳感器進(jìn)行間歇變頻供電的方法，包括如下步驟:
[0020]SI，判斷第一磁阻傳感器是否檢測(cè)到車(chē)輛到來(lái)的信號(hào)，如果是，則轉(zhuǎn)到S2，否則，采用第一頻率間歇供電；
[0021]S2，采用第二頻率間歇供電，第二頻率高于第一頻率；
[0022]S3，判斷第二磁阻傳感器是否檢測(cè)到車(chē)輛到來(lái)的信號(hào)，如果是，則轉(zhuǎn)到S4,否則，找到S6 ；
[0023]S4，判斷第一磁阻傳感器或第二磁阻傳感器是否檢測(cè)到車(chē)輛離開(kāi)的信號(hào)，如果是，則轉(zhuǎn)到S5，否則，轉(zhuǎn)到S7 ；
[0024]S5，計(jì)算和處理單車(chē)信息，并進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)；
[0025]S6，判斷第二磁阻傳感器是否檢測(cè)超時(shí)，如果是，則認(rèn)為車(chē)輛停止，并轉(zhuǎn)到S5，否則轉(zhuǎn)到S2 ；
[0026]S7，判斷第一磁阻傳感器或第二磁阻傳感器是否檢測(cè)超時(shí)，如果是，則認(rèn)為車(chē)輛停止，并轉(zhuǎn)到S5，否則轉(zhuǎn)到S4。
[0027]優(yōu)選地，所述第一頻率為10Hz?