车辆无线检测传感器方案
2015-11-08 18:48:00   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

本项目所设计的产品是一种基于多传感器信息融合的车型识别系统,系统主要有车辆检测器,无线传感网络和上位机数据处理主机三部分组成。其中,车辆检测器由集地磁传感器、声音传感器和震动传感器于一体的传感器组,信号处理模块和数据处理核心控制器模块及电源模块等组成。

成果简介:

本项目所设计的车型识别系统采用单片机作为系统处理器,磁阻传感器、声音传感器、震动传感器采集车辆信号,无线传感网络进行数据传输。整个系统包括车辆检测器、无线传感网络和上位机数据处理三部分,车辆检测器由传感器组、主控制器和信号处理模块组成,将传感器组检测到的车辆信息进行数据融合后发送给主机,数据处理主机将收到的数据进行处理并通过上位机实时显示车辆经过时的波形,进而实现车流量统计、车速计算和车型识别等功能。

成果内容提要:

项目主要内容介绍:

本项目所设计的产品是一种基于多传感器信息融合的车型识别系统,系统主要有车辆检测器,无线传感网络和上位机数据处理主机三部分组成。其中,车辆检测器由集地磁传感器、声音传感器和震动传感器于一体的传感器组,信号处理模块和数据处理核心控制器模块及电源模块等组成。系统结构图如图1所示。

车辆无线检测传感器方案

图1 系统结构图

车辆检测器和无线数据传输模块及供电电池被封装在一个直D=100mm、高H=64mm的圆柱形聚碳酸酯(PC)材料盒子中,然后用环氧树脂将其灌封。埋设与地面以下3-5cm左右,通过采集车辆经过地面时引起地磁扰动信号,产生声音信号与震动信号,通过控制器简单处理后,经无线数据传输模块将有用信息传输给上位机数据处理主机,上位机数据处理主机经过软件分析和处理,获取车流量、车辆速度、车型等重要交通信息并将其显示在主机上,同时上位机处理主机还可以将历史数据进行保存,供交通控制系统或交通管理部门对数据进行分析。如图2和图3分别为系统展示图和系统应用图。

车辆无线检测传感器系统展示图

图2 系统展示图

车辆无线检测传感器系统应用图

图3 系统应用图

本项目主要创新点:

系统可以为智能交通系统进行方案优化提供实时准确的交通流信息依据,达到提高交通效率的目的。该系统经过了大量的实验室测试与一定的室外测试验证,功能基本实现,实用性强,具有较大的产品化空间。本系统主要创新点如下:

1、采用地磁、震动和声音传感器采集信号,并进行多传感器信息融合,相比传统车辆检测器本次设计的系统能够准确、实时地检测车流量,提高系统的实时性和准确性;

2、采用低功耗串口—WIFI透传模块,与传统无线车辆检测器相比有简化系统,提高传输速率、成本低和使用寿命高等特点,同时可以保证数据传输的实时性、可靠性和准确性;

3、采用上位机界面,具有简洁美观的人机交互界面,使操作更为简单,方便使用;

4、采用了多传感器信息融合算法和车辆检测识别的相关理论算法,实现了实时检测车流量、车型识别及历史数据保存等功能。

本项目实践意义:

随着社会经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,汽车工业蓬勃发展,汽车数量猛增,各种商务车和乘用车在日常生活中和交通运输中发挥着越来越重要的作用,但随之伴随的交通拥堵状况日益严重。如何更好的实现。因此,如何更好的实现交通的控制与管理成为了人们关注的热点问题。越来越多的智能化、信息化的技术和设备被广泛应用于交通系统,车型自动分类与识别技术作为智能交通领域的一个重要的分支,得到了更多的关注和研究。

目前国内外车辆检测器的种类主要分为地面铺设式和路旁架设式,地面铺设式主要包括环形感应线圈检测器,压电压力检测器和地磁检测器等;路旁架设式包括视频检测器,微波雷达检测器,超声波检测器,红外线检测器等。其中地面铺设式以环形感应线圈为主,路旁架设式主要以音频检测器为主。

电磁感应线圈检测技术是预先在公路下面铺设一个通有高频电流的线圈,由于车辆的材质大部分是金属,当车辆从感应线圈上面通过时,会在线圈内部产生涡流使线圈电感量减小。不同车型的底盘结构和铁磁物质分布有所不同,由于电流变化引起的磁场变化也不同,因此可以根据感应曲线的不同而区分不同类型的车辆,进而得到具体的车型。该方法的优点是准确率较高、不受气候影响且成本不太高。同时还能检测各车型的车流量及占有率等交通参数,电磁感应线圈法需要把线圈埋入地下,受车辆的挤压容易损坏,寿命较短,维护时需要破坏路面,维护成本较高。

音频车辆检测技术是通过麦克风传感器采集车辆行驶过程中产生的音频信号,应用信号处理、模式识别等工具对其进行分析处理,以期得到某种音频信号特征,从而达到车型自动分类的目的。

地磁检测技术是通过在地面下方安放磁阻传感器,车辆经过会对地磁场强度造成突变,传感器实时采集所处位置的磁场强度,一旦检测到磁场强度突变则判断为检测到车辆。这种检测器的优点是体积小、灵敏度高、安装维护方便且可移动性能好。

针对现有车辆检测系统进行分析,其传感器检测器种类单一、精度较低、系统软件算法有缺陷,主要会产生两种误差:在车速较低时将一辆大型车识别为多辆小型车;在交通拥堵时将多辆小型车识别为一辆大型车。为避免以上误差产生,采用多传感器信息融合技术,综合地磁检测器、声频信号检测器和压力振动式检测器的优点,通过采集地磁、声音和震动三种传感器所检测到的信号来进行特征信息融合实现车型自动分类与识别,得到的准确、有效的道路交通信息。

本次设计将地磁传感器、震动传感器和声音传感器等多传感器信息融合和无线传感网络技术相结合,开发出一种新型的、准确性高的为交通监控系统提供实时交通信息的车型识别系统,可以为交通控制系统或交通管理部门提供准确、有效的道路交通信息,对提高城市道路交通利用率具有重要意义。

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