基于磁阻传感器的无线车辆检测系统研究与设计

摘要

智能交通系统是提高交通运输效率、改善城市拥堵情况最有效的措施，车辆检测系统作为交通参数获取的最前端，为智能交通系统的科学调度提供最直接有效的参数依据，是发展智能交通系统过程中必须解决的一个关键技术。由于传统的车辆检测技术存在检测精度低、布线不便、成本较高等缺陷，非常不利于智能交通系统的大范围应用，因此，研究一种安装方便、检测精度高、成本低的无线车辆检测器代替传统的检测器是十分必要的。　　在对所有车辆检测技术的优缺点进行深入分析比较后发现，基于磁阻传感器的车辆检测技术在组网、成本、精度和使用环境上都有明显的优势。然而，磁阻车辆检测技术尚处于研究阶段，应用不够广泛，所以，开展基于磁阻传感器的无线车辆检测系统研究对智能交通系统的发展有着非常重要的意义。具体来说，本文从以下四个方面开展了相关研究：　　第一，通过分析城市交通现状和比较各类车辆检测技术的优缺点，明确了基于磁阻车辆检测技术的绝对优势和可行性，同时，对磁阻效应、磁阻车辆检测原理、ZigBee无线传输技术、GPRS通信技术和软/硬件抗干扰技术展开了仔细的研究和详细的叙述。　　第二，通过对系统总体需求分析，确定了基于磁阻传感器的无线车辆检测系统的总体方案，本着低功耗、低成本、高精度、抗干扰的原则，实现了检测节点、上位节点、协调器、无线收发模块的硬件电路设计。　　第三，根据磁阻传感器输出信号的特性以及影响检测精度的几大因素，提出了温度补偿型自适应阈值的有限状态机车辆存在算法，不但实现了基准值和阈值实时在线更新，而且避免了温漂导致系统检测精度下降的问题；同时，还研究了基于双传感器的上位机车速检测算法，该算法无需时间同步就能够完成车速的准确检测。此外，对时间占有率、车型分类等交通参数也开展了试探性研究。　　第四，将车辆检测系统安装于交通道路，对系统的最佳工作环境进行了测试，并完成了车流量、车速、时间占有率、车型分类等交通参数的实时检测，实验结果证明，该系统的检测精度较高，基本达到了预期目标，可以应用于智能交通系统中，具有良好的应用前景。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.4 本文组织结构

2 无线磁阻车辆检测系统相关技术

2.1 无线磁阻车辆检测原理

2.2 无线通信技术

2.3 抗干扰技术

2.4 本章小结

3 无线磁阻车辆检测系统设计与实现

3.1 车辆检测系统总体结构

3.2 检测节点

3.3 上位节点

3.4 协调器

3.5 无线收发模块

3.6 本章小结

4 交通参数检测算法

4.1 磁阻传感器输出信号

4.2 温度补偿型自适应阈值的有限状态机车辆存在检测

4.3 交通参数检测

4.4 本章小结

5 系统测试与结果分析

5.1 室内测试与分析

5.2 室外交通应用测试与分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果