基于磁阻傳感器的低功耗車輛檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、交通信息采集是智能交通系統(tǒng)(ITS)的重要組成部分,實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)車輛信息是智能交通系統(tǒng)監(jiān)控、決策、調(diào)度的基礎(chǔ)。隨著智能交通系統(tǒng)的廣泛使用,傳統(tǒng)車輛檢測(cè)技術(shù)卻難以滿足不斷增長(zhǎng)的信息采集需求。磁阻車輛檢測(cè)是利用磁阻傳感器感知環(huán)境磁場(chǎng)變化來獲取附近車輛信息,相比傳統(tǒng)車輛檢測(cè)技術(shù),磁阻檢測(cè)基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù),在成本、準(zhǔn)確度、壽命、安裝便捷性等方面具有巨大的優(yōu)勢(shì),市場(chǎng)應(yīng)用前景廣泛。磁阻車輛檢測(cè)技術(shù)正處在發(fā)展的階段,技術(shù)成熟度較低,尤其是在道

2、路車流檢測(cè)中準(zhǔn)確度和使用壽命尚難以滿足需求。因此對(duì)磁阻車輛檢測(cè)進(jìn)行研究,可充分發(fā)揮車輛檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的高準(zhǔn)確度和長(zhǎng)壽命,有助于提高磁阻車輛檢測(cè)的實(shí)用性,對(duì)智能交通系統(tǒng)的發(fā)展具有非常重要的意義。
　　本文首先闡述了磁阻車輛檢測(cè)的研究意義和研究現(xiàn)狀,介紹了磁阻車輛檢測(cè)的基本原理。其次,本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了磁阻車輛檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的原型,完成硬件選型和電路設(shè)計(jì),針對(duì)通信需求設(shè)計(jì)了有限競(jìng)爭(zhēng)通信協(xié)議,采用時(shí)隙驅(qū)動(dòng)的軟件框架來提高代碼執(zhí)行效率。第三,在對(duì)車輛磁信

3、號(hào)詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,提出了基于磁阻傳感器的車輛檢測(cè)算法并進(jìn)行驗(yàn)證。通過分析選取合適的檢測(cè)特征量,提出了基于多維特征量的單車道車流量檢測(cè)算法,在不同車流情形下測(cè)試的總體檢測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到97.5％,針對(duì)慢速車和車流密集情形的檢測(cè)準(zhǔn)確率較相關(guān)文獻(xiàn)算法最大可提高30%。提出了基于車輛方位識(shí)別和檢測(cè)結(jié)果融合的多車道車流量檢測(cè)算法,在所提出的多車道檢測(cè)節(jié)點(diǎn)布設(shè)方案基礎(chǔ)上,通過提取信號(hào)特征和線性判別分析將車輛按方位分類,結(jié)合車輛時(shí)間和方位信息進(jìn)行匹配及

4、融合,以獲取多車道實(shí)際經(jīng)過車輛數(shù)目；多車道檢測(cè)驗(yàn)證中總體檢測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到99.6%,相比非融合的檢測(cè)方法準(zhǔn)確率提高13%-18%,解決了多車道下騎線車和鄰道干擾的問題,并具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。提出了基于信號(hào)軸間相位特性的單節(jié)點(diǎn)行車方向檢測(cè)算法,通過計(jì)算兩軸信號(hào)所構(gòu)成閉合曲線的有向面積來檢測(cè)行車方向,算法計(jì)算復(fù)雜度較低,經(jīng)驗(yàn)證行車方向的檢測(cè)準(zhǔn)確率為98.7%,對(duì)低速及高速車輛均有良好的適應(yīng)性。第四,對(duì)節(jié)點(diǎn)功耗進(jìn)行了優(yōu)化和評(píng)估,并提出一種雙節(jié)點(diǎn)互