車檢器及間歇變頻供電、降低無線收發(fā)模塊功耗的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車檢器及間歇變頻供電、降低無線收發(fā)模塊功耗的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]道路車輛檢測技術(shù)是智能交通的關(guān)鍵技術(shù)之一。通過車輛檢測可以獲取道路某一交通斷面或者某一車道的實(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]目前車輛檢測器(以下簡稱“車檢器”)主要包括:環(huán)形線圈車檢器、視頻車檢器、微波車檢器、地磁車檢器等。其中，環(huán)形線圈車檢器多應(yīng)用于城市交通路口，檢測精度高、可靠性好，但是安裝維護(hù)比較復(fù)雜；視頻車檢器受天氣、光線的影響比較大；微波車檢器多應(yīng)用于高速路段的車速測量，容易受環(huán)境的干擾，容易受車輛遮擋造成漏檢?；诖抛鑲鞲衅鞯牡卮跑嚈z器是利用車輛含鐵量較大，通過檢測車輛到達(dá)和離開時(shí)所引起的周圍局部空間地磁場的變化來進(jìn)行車輛檢測。地磁車檢器的優(yōu)點(diǎn)主要是不受天氣環(huán)境的影響、不受其他車輛遮擋的影響、體積小且施工安裝簡單。隨著磁阻傳感器技術(shù)和無線短程通信技術(shù)等的逐漸成熟，可用于道路車輛檢測的無線地磁車檢器得到了一定的研宄和應(yīng)用。對于一個(gè)具有多車道的交通斷面的車輛檢測，通常地磁車檢器都埋設(shè)于每條車道的中央位置。
[0004]在交通實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，通過安裝多個(gè)無線地磁車檢器和一個(gè)路側(cè)無線接收機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)對一個(gè)交通斷面(多條車道)的檢測。該交通斷面內(nèi)所有的車檢器將采集到的數(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線地磁車檢器與路側(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)小型的無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN，Wireless SensorNetwork) JSN是多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)通過短距離無線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)無線收發(fā)模塊、一個(gè)微控制器(MCU)、一個(gè)(組)電池組成。以雙向八車道且每車道安裝一個(gè)車檢器為例，8個(gè)車檢器(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)簡化的WSN(星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))。車檢傳感節(jié)點(diǎn)通過無線短程通信模塊將車輛數(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)也可以通過無線短程通信模塊發(fā)送對多個(gè)或者單個(gè)車檢傳感節(jié)點(diǎn)的控制命令。
[0005]無線地磁車檢器的功能主要有車輛存在檢測和車速檢測，在實(shí)際的多車道的道路上應(yīng)用時(shí)，每條車道都需要至少安裝一個(gè)車檢器。車輛存在檢測的原理是:車輛通過車檢器時(shí)，車檢器周圍地球磁場發(fā)生變化，當(dāng)這種變化觸發(fā)傳感器探測閾值后車檢器認(rèn)為有車輛通過。車速檢測的原理是:在車輛行駛方向布設(shè)兩個(gè)距離固定的磁阻傳感器，通過計(jì)算距離(兩個(gè)磁阻傳感器之間的距離)與時(shí)間差(車輛經(jīng)過這兩個(gè)傳感器的時(shí)間差)的比值獲得車輛行駛速度。其中車輛存在檢測可基于一個(gè)磁阻傳感器完成，而車速和車長檢測需要兩個(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)了兩大類無線地磁車檢器:
[0006](I) 一類是兩點(diǎn)測速車檢器，即單個(gè)車檢器中只安裝一個(gè)磁阻傳感器。當(dāng)這類車檢器以單個(gè)形式安裝于一條車道時(shí)，只用于檢測車輛存在，如果要檢測車輛速度，則需要在一條車道沿車輛行駛方向以一定間隔安裝兩個(gè)此類車檢器。
[0007](2)另一類是單點(diǎn)測速車檢器，即單個(gè)車檢器中安裝有兩個(gè)磁阻傳感器。這樣，一條車道只需要安裝一個(gè)車檢器即可實(shí)現(xiàn)車速檢測功能。
[0008]與兩點(diǎn)測速車檢器相比，單點(diǎn)測速車檢器的優(yōu)勢為:由于一條車道只需要安裝一個(gè)車檢器，因此具有施工量小，成本低的特點(diǎn)。
[0009]無線地磁車檢器在使用過程中，均埋設(shè)于中央路面下，如果電池電源能量耗盡，只能通過挖掘路面取出車檢節(jié)點(diǎn)的方式更換電池。所以，在車檢節(jié)點(diǎn)使用過程中，如何能夠降低車檢節(jié)點(diǎn)的功耗，延長電池的使用壽命就成為了關(guān)鍵的技術(shù)。而在地磁車檢器設(shè)備中，磁阻傳感器的平均功耗最大，因此實(shí)際應(yīng)用中，車檢器中的磁阻傳感器是間歇供電的，即在ADC采樣期間才對傳感器進(jìn)行供電。由于ADC的采樣時(shí)間長度是固定的，因此間歇供電頻率越小(即間歇供電周期越長)，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，則傳感器獲得的車輛特征曲線的準(zhǔn)確度就越低。過低的采樣頻率會(huì)導(dǎo)致高速通過的車輛漏檢，也會(huì)導(dǎo)致車速檢測精度降低。這種功耗與檢測精度的矛盾在單點(diǎn)測速車檢器中表現(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)磁阻傳感器的測速原理，為了保證一定的測速精度，就需要保證兩個(gè)磁阻檢測曲線特征值時(shí)間差的精度。對于同樣的車速，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)致車檢節(jié)點(diǎn)的電池壽命低，最終導(dǎo)致單點(diǎn)測速式車檢器有效工作時(shí)間短。
[0010]所以，在現(xiàn)有技術(shù)的單點(diǎn)測速無線地磁車檢器中，由于兩個(gè)磁阻傳感器距離較近，導(dǎo)致功耗和檢測精度之間相互矛盾的問題尤為突出。
[0011]另外，車檢器通過無線收發(fā)模塊將檢測到的車輛信息發(fā)送至路測中心節(jié)點(diǎn)，在一定的時(shí)間段內(nèi)，無線收發(fā)模塊一直處于傳送數(shù)據(jù)的工作模式下，導(dǎo)致無線收發(fā)模塊貢獻(xiàn)的功耗大，進(jìn)而導(dǎo)致車檢器的電池壽命低，最終導(dǎo)致車檢器有效工作時(shí)間短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種車檢器及間歇變頻供電、降低無線收發(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)的第一供電控制線路和第二供電控制線路、微控制器和無線收發(fā)模塊；所述第一供電控制線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，所述無線地磁車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)處理模塊與所述無線收發(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與車輛的行駛方向平行，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，所述無線收發(fā)模塊采用CCllOl無線收發(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]一種對上述車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到車輛到來的信號(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到車輛到來的信號(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到車輛離開的信號(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超時(shí)，如果是，則認(rèn)為車輛停止，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超時(shí)，如果是，則認(rèn)為車輛停止，并轉(zhuǎn)到S5，否則轉(zhuǎn)到S4。
[0027]優(yōu)選地，所述第一頻率為10Hz?