本发明专利技术涉及道路车辆信息检测领域，本发明专利技术所述的装置包括ＧＭＲ传感器、滤波降噪单元、差分放大单元、直流偏置单元、二级放大单元、隔直滤波单元、迟滞比较单元、动态调整单元、控制单元和射频单元。本发明专利技术所述的实现方法是：在ＧＭＲ传感器旁放偏置磁场，汽车经过时磁场变化引起传感器输出变化，装置利用传感器通过这个变化对经过的汽车进行判断，最终将所测得的车流量信息经射频发送至基站以进行控制或保存。本发明专利技术在道路车流量检测、停车场管理、道路路口管理等方面有广阔应用前景。
Wireless sensor network device and method for detecting vehicle flow based on giant magnetoresistance magnetic sensitive technology
The invention relates to the field of the road traffic information detection device of the invention comprises a GMR sensor, filter unit, differential amplification unit, a DC bias unit, two amplifying unit, a blocking filter unit, a hysteresis comparison unit, dynamic adjustment unit, control unit and radio frequency unit. To realize the method of the invention is: the bias magnetic field in GMR sensor by sensor output changes caused by changes in the automotive field, by means of sensors on the passing car judging by this change, will eventually be traffic information measured by radio frequency is transmitted to the base station to control or save. The invention has wide application prospect in road traffic flow detection, parking management, road intersection management and so on.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及道路车辆信息检测领域，采用最新的无线传感器网络技术，具体是一种基于GMR磁敏技术探测车流量的无线传感器网络 装置和实现方法。技术背景随着社会经济的迅速发展和人民生活水平的普遍提高，汽车工业 迅猛发展，虽然交通基础设施建设日新月异，但交通供给增长的速度 仍难以应对机动车保有量带来的交通需求的高速增长，交通供需矛盾 日益突出，由此引发种种交通问题越来越突出，对道路交通进行科学 管理势在必行。于是，近年来把道路、车辆等凡与交通有关的所有一 切都归为一体，通过采用信息采集技术、通信技术、电子技术以及其 他的科学技术把它们联系起来，致力于使之智能化的智能交通系统的 研究开发应运而生。智能交通系统的基础设备之一就是车辆检测器。以机动车辆作为 检测目标，对检测车辆的通过和存在状况进行检测，目前常用的车辆 检测器主要有环形线圈车辆检测器、视频车辆检测器和微波车辆检测 器。相比于视频和微波检测技术的难以实用性，环形线圈车辆检测器 由于技术实现简单、准确率较高、可靠性较高目前被大量应用。但环 形线圈的面积过大，成本较高，布设时对路面破坏严重，维护麻烦。 最近利用磁传感器检测车辆信息的技术逐渐兴起，相比于传统磁传感 器，GMR传感器以其检测灵敏度高、磁场测量范围大、可操作线性范围宽、工作温度范围大等优点而具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于GMR磁敏技术探测车流量的无线 传感器网络装置和实现方法。本专利技术要解决的是现有视频和微波检测技术的难以实用性，环形 线圈车辆检测器环形线圈的面积过大，成本较高，布设时对路面破坏 严重，维护麻烦的问题。为实现以上目的，本专利技术所述的基于GMR磁敏技术探测车流量 的无线传感器网络装置包括GMR传感器、滤波降噪单元、差分放 大单元、直流偏置单元、二级放大单元、隔直滤波单元、迟滞比较单 元、动态调整单元、控制单元和射频单元组成。GMR传感器连接于 滤波降噪单元，滤波降噪单元连接于差分放大单元，差分放大单元连 接于直流偏置单元，直流偏置单元连接于二级放大单元，二级放大单 元连接隔直滤波单元和控制单元，隔直滤波单元连接于迟滞比较单 元，迟滞比较单元连接于控制单元，控制单元连接于动态调整单元， 动态调整单元连接于直流偏置单元和二级放大单元，单片机与射频单 元互相连接。GMR传感器采集汽车经过时引起的磁场变化，并输出相应的电 压信号；滤波降噪单元对GMR传感器输出电压进行滤波和衰减噪声处理；差分放大单元负责对滤波降噪单元处理后的信号进行差分放大；直流偏置单元对差分放大后的信号进行数字可控直流偏置；二次放大单元将偏置后的信号进行二次放大；隔直滤波单元对二次放大后的信号进行隔直、滤波后，将信号经交流耦合给迟滞比较单元；迟滞比较单元把收到的信号与预设电压进行比较产生脉冲信号； 控制单元对迟滞比较单元产生的脉冲信号进行计数、计时、抗干扰处理，这样便产生了车流量的信息，控制单元接着将该信息提供给射频单元；利用自带的AD，控制单元采集二级放大单元的信号，对直流偏 置单元和二级放大单元的电压偏置、放大增益等参数进行动态调整， 以消除外界环境对磁场偏置和电路的影响，增加系统工作的稳定性。控制单元处理数字化后的信号，协调整个系统的运行，并且控制 系统功耗。射频单元与基站建立无线通信联系，与基站进行数据的交换；本专利技术所述的基于GMR磁敏技术探测车流量的无线传感器网络 装置的实现方法包括在GMR传感器旁放置磁柱，建立偏置磁场，磁场的方向与传感器敏感轴平行，磁场大小使传感器输出直流电压在35mV。当汽车经过GMR传感器时，磁场发生变化，GMR传感器就 能在检测的半径范围内检测到此磁场变化并输出电压信号，滤波降噪 单元对GMR传感器输出电压进行滤波和衰减噪声处理，处理后的信 号送给差分放大单元进行差分放大，控制单元对数字电位计进行写预 值操作，对差分放大后的信号进行直流偏置，偏置后的信号送给二次 放大单元进行二次放大，二次放大后的信号经隔直滤波单元进行隔 直、滤波后，信号经交流耦合给迟滞比较单元与预设电压进行比较产 生脉冲信号，脉冲信号把微处理器从超低功耗模式下唤醒，进入正常 工作状态，启动AD，采集信号，控制单元对脉冲信号进行计数、计时、抗干扰处理，接着将产生的车流量信息提供给射频单元，射频单 元将该车流量信息发送给基站后便进入休眠状态，当没有车辆经过 时，控制单元的微处理器工作于超低功耗模式，它控制射频单元休眠并关闭AD。本专利技术的装置采用了 GMR传感器作为车辆检测传感器，使其检 测灵敏度高、磁场测量范围大、可操作线性范围宽、工作温度范围大。 本专利技术的装置采用一系列的低功耗和集成化器件，使其体积小、功耗 低的特点。本专利技术的装置采用射频无线传输技术和电池供电，使其布 设、维护简单，并能降低成本。本专利技术的装置采用融合动态调整技术、 抗干扰措施，使其工作稳定可靠，持续工作能力强。本专利技术在道路车流量检测、停车场管理、道路路口管理等方面有 广阔应用前景。附图说明图1为基于GMR磁敏技术探测车流量装置的硬件系统框图。 图2为基于GMR磁敏技术探测车流量装置的软件流程图。具体实施方法下面结合附图及实实例对本专利技术作进一步说明。 如图所示，本专利技术所述的利用基于GMR磁敏技术探测车流量 的无线传感器网络装置由GMR传感器、滤波降噪单元、差分放大单 元、直流偏置单元、二级放大单元、隔直滤波单元、迟滞比较单元、 动态调整单元、控制单元和射频单元组成；GMR传感器连接于滤波 降噪单元，滤波降噪单元连接于差分放大单元，差分放大单元连接于 直流偏置单元，直流偏置单元连接于二级放大单元，二级放大单元连接于隔直滤波单元和控制单元，隔直滤波单元连接于迟滞比较单元， 迟滞比较单元连接于控制单元，控制单元连接于动态调整单元，动态 调整单元连接于直流偏置单元和二级放大单元，单片机与射频单元互相连接；GMR传感器是采集汽车经过时引起的磁场变化，并输出相 应的电压信号；滤波降噪单元是对GMR传感器输出电压进行滤波和 衰减噪声处理；差分放大单元是负责对滤波降噪单元处理后的信号进 行差分放大；直流偏置单元是对差分放大后的信号进行数字可控直流 偏置；二次放大单元是将偏置后的信号进行二次放大；隔直滤波单元 将二次放大后的信号进行隔直、滤波后，将信号经交流耦合给迟滞比 较单元；迟滞比较单元把收到的信号与预设电压进行比较产生脉冲信 号；控制单元对迟滞比较单元产生的脉冲信号进行计数、计时、抗干 扰处理，接着将所产生车流量的信息提供给射频单元；控制单元还利 用自带的AD，通过采集二级放大单元的信号，对直流偏置单元和二 级放大单元的电压偏置、放大增益等参数进行动态调整，以消除外界 环境对磁场偏置和电路的影响，增加系统工作的稳定性。控制单元还 能处理数字化后的信号，协调整个系统的运行，并且控制系统功耗； 射频单元的功能与基站建立无线通信联系，与基站进行数据的交换。 GMR传感器选用NVE公司的AA002-02传感器。射频单元工 作频率为433MHz，信道数目255个，数据传输速率及功率可调，最 大传输速率500kbps，最大传输功率10dBm，布设在路面断层中的无 线传输距离最大可到300m，射频单元采用垂直极化方向的全向陶瓷 天线，最大本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于ＧＭＲ磁敏技术探测车流量的无线传感器网络装置，其特征在于它由ＧＭＲ传感器、滤波降噪单元、差分放大单元、直流偏置单元、二级放大单元、隔直滤波单元、迟滞比较单元、动态调整单元、控制单元和射频单元组成；ＧＭＲ传感器连接于滤波降噪单元，滤波降噪单元连接于差分放大单元，差分放大单元连接于直流偏置单元，直流偏置单元连接于二级放大单元，二级放大单元连接隔直滤波单元和控制单元，隔直滤波单元连接于迟滞比较单元，迟滞比较单元连接于控制单元，控制单元连接于动态调整单元，动态调整单元连接于直流偏置单元和二级放大单元，单片机与射频单元互相连接；ＧＭＲ传感器是采集汽车经过时引起的磁场变化，并输出相应的电压信号；滤波降噪单元是对ＧＭＲ传感器输出电压进行滤波和衰减噪声处理；差分放大单元是负责滤波降噪单元处理后的 信号进行差分放大；直流偏置单元是对差分放大后的信号进行数字可控直流偏置；二次放大单元是将偏置后的信号进行二次放大；隔直滤波单元将二次放大后的信号进行隔直、滤波后，信号经交流耦合给迟滞比较单元；迟滞比较单元把收 到的信号与预设电压进行比较产生脉冲信号；控制单元对迟滞比较单元产生的脉冲信号进行计数、计时、抗干扰处理，处理完就产生了车流量信息，然后将所产生的车流量信息提供给射频单元；控制单元还利用自带的ＡＤ，通过采集二级放大单元的信号， 对直流偏置单元和二级放大单元的电压偏置、放大增益参数进行动态调整，以消除外界环境对磁场偏置和电路的影响，增加系统工作的稳定性；控制单元还能处理数字化后的信号，协调整个系统的运行，并且控制系统功耗；射频单元的功能与基站建立无线 通信联系，并与基站进行数据的交换。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李中一，吴波，李保海，张帆，周璐巍，鲍星合，赵康，宋恩亮，郑春雷，
申请(专利权)人：中科院嘉兴中心微系统所分中心，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]
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