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基本信息

項(xiàng)目名稱：
無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器
小類(lèi)：
機(jī)械與控制
簡(jiǎn)介：
ME-200無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器是一種典型的智能交通ITS數(shù)據(jù)采集工具,可以替代現(xiàn)行的地感線圈的探測(cè)模式，可對(duì)城市交通管理系統(tǒng)、各種公路管理系統(tǒng)中的車(chē)輛闖紅燈、行車(chē)速度、車(chē)輛高度、實(shí)路徑票務(wù)跟蹤控制、車(chē)流量等數(shù)字信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、分析、處理，及時(shí)傳輸給各級(jí)管理部門(mén)以做相應(yīng)處理，具有廣泛的用途。 該作品通過(guò)測(cè)量周邊地球磁場(chǎng)的變化來(lái)發(fā)現(xiàn)鐵磁物體運(yùn)動(dòng)。當(dāng)足夠大的鐵磁物體在傳感器附近出現(xiàn)的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致周?chē)牡厍虼帕€發(fā)生彎曲和密度的變化，地磁車(chē)輛傳感器可以感知這種微小的變化，并通過(guò)一定的判斷準(zhǔn)則來(lái)確定是否有鐵磁物體在附近出現(xiàn)。 一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)、摩托車(chē)、自行車(chē)，火車(chē)、輪船等大都屬于鐵磁構(gòu)造，因此可以通過(guò)上述原理來(lái)檢測(cè)其是否存在。 該作品分為兩個(gè)部分，埋在路面下的為車(chē)輛檢測(cè)器的傳感器部分，其有傳感器、放大器、單片機(jī)和RF發(fā)射器組成；放入攝像機(jī)盒的為信號(hào)接收部分（也可單獨(dú)安裝），其主要有RF收發(fā)器、單片機(jī)和信號(hào)輸出端口組成。
詳細(xì)介紹：
1 作品前言 隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施的投資力度越來(lái)越大，表現(xiàn)之一就是道路建設(shè)的規(guī)模也越來(lái)越大。但是由于道路建設(shè)周期一般較長(zhǎng)，其增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上車(chē)輛的增長(zhǎng)速度，使得交通狀況日益惡化，這幾乎成為所有城市的通病。目前這種交通現(xiàn)狀的有效解決辦法就是在城市交通管理部門(mén)建立完善的交通監(jiān)控系統(tǒng)。交通監(jiān)控系統(tǒng)的主要目標(biāo)是適應(yīng)動(dòng)態(tài)交通狀況的變化。通過(guò)采集交通數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)浇煌ü芾碇行?，在中心進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果，中心通過(guò)控制車(chē)輛出入和信號(hào)燈，從而更好地管制交通；中心還可以利用這些數(shù)據(jù)在發(fā)生交通事故時(shí)迅速采取措施。同時(shí)管理中心可把采集到的交通數(shù)據(jù)傳給司機(jī)，這有助于減緩交通擁擠，優(yōu)化行車(chē)路線。車(chē)輛檢測(cè)傳感器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵部，傳感器性能及其電路的設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的準(zhǔn)確性起決定作用。 目前在交通監(jiān)控系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的是線圈式測(cè)量探測(cè)器，其主要原理是通過(guò)流過(guò)環(huán)形線圈的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)。車(chē)身的鐵質(zhì)構(gòu)件干擾磁場(chǎng)，并由檢測(cè)器的電子裝置進(jìn)行檢測(cè)。由于線圈式測(cè)量探測(cè)器進(jìn)行安裝時(shí)，不僅工作量大，而且施工期間還要影響交通，并且每隔一年就需要把線圈進(jìn)行更換?；诖?，我們?cè)诘卮艂鞲衅骷夹g(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了ME-200無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器）。該系統(tǒng)具有檢測(cè)精度高、安裝方便、不受環(huán)境影響、使用壽命長(zhǎng)、不破壞路面等優(yōu)點(diǎn)。本作品具有很廣闊的市場(chǎng)前景，推廣使用后將會(huì)給智能交通系統(tǒng)帶來(lái)革命性的改變，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 2 作品構(gòu)成與結(jié)構(gòu)介紹 2.1總體結(jié)構(gòu) 無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器是一種典型的智能交通ITS數(shù)據(jù)采集工具,包括硬件部分和軟件部分，其總體概念如圖一所示，而從硬件上可大致分為埋在路面下的為車(chē)輛檢測(cè)器的傳感器部分和放入攝像機(jī)盒的為信號(hào)接收部分（也可單獨(dú)安裝）。 無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器的傳感器部分通常埋在路面下，通過(guò)測(cè)量周邊地球磁場(chǎng)的變化來(lái)發(fā)現(xiàn)鐵磁物體運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)一定的判斷準(zhǔn)則來(lái)確定是否有鐵磁物體在附近出現(xiàn)。然后，RF射頻發(fā)射器將所處理的信號(hào)發(fā)送給RF射頻收發(fā)器，再經(jīng)信號(hào)接收部分的單片機(jī)處理，將信息儲(chǔ)存輸出。 2.2硬件部分 2.2.1傳感器部分 無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器的傳感器部分包括傳感器、放大器、單片機(jī)、RF發(fā)射器、堿性（鋰性）電池以及特制外殼組成。 2.2.2外殼 傳感器部分的外殼是由特種耐高溫的尼龍材料構(gòu)成。無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器的外殼應(yīng)能承受高溫、低溫、高濕、水侵等各種惡劣氣候環(huán)境，并且在1500V、50Hz的耐壓試驗(yàn)中不應(yīng)出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象；在靜電、電快速瞬變脈沖群、浪涌和電壓短時(shí)中斷等電磁騷擾環(huán)境下不應(yīng)出現(xiàn)電氣故障和承受各項(xiàng)機(jī)械環(huán)境試驗(yàn)后，應(yīng)無(wú)永久性結(jié)構(gòu)變形；零部件應(yīng)無(wú)損壞；應(yīng)無(wú)電氣故障；緊固部 件應(yīng)無(wú)松脫現(xiàn)象，插頭、通信接口等接插件不應(yīng)有脫落或接觸不良現(xiàn)象，其功能應(yīng)保持正常。另外，組裝好的傳感器部分需要嚴(yán)密的密封。 2.2.3磁阻傳感器 磁阻傳感器一般采用HONEYWELL公司生產(chǎn)的HMC1021S，本系統(tǒng)采用磁阻傳感器HMC1021S。它按 4元件惠斯頓電橋配置，將磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換成差分輸出電壓,并能傳感強(qiáng)度低至30G的磁場(chǎng),它能感受周邊地球磁場(chǎng)的變化，當(dāng)足夠大的鐵磁物體在傳感器附近出現(xiàn)的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致周?chē)牡厍虼帕€發(fā)生彎曲和密度的變化，傳感器可以感知這種微小的變化。（磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)范圍：-6 ~+6 高斯） 2.2.4放大器 放大濾波電路主要由精密儀用放大器INA114和基本放大濾波電路成。INA114是一種通用儀用放大器，尺寸小，精度高，價(jià)格低廉基本放大濾波電路主要由運(yùn)算放大器 LM324構(gòu)成。LM324由4個(gè)放大器構(gòu)成。信號(hào)由精密儀用放大器INA114輸出后經(jīng)過(guò)LM324，再經(jīng)過(guò) 2級(jí)放大器放大，每一級(jí)的放大倍數(shù)分別為100和 10。然后進(jìn)行低通濾波，截至頻率為100Hz。濾波后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)放大器放大5倍，具有很高的靈敏度。 2.2.5 RF發(fā)射器 RF發(fā)射器在額定電壓下，其發(fā)射功率不大于10mw（滿足檢測(cè)器超低功耗的功能）其波特率為9600bps，而數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制方式是FSK及復(fù)合調(diào)制。 2.2.6微處理器控制 本系統(tǒng)中心控制芯片采用 LPC901微處理器，通過(guò)對(duì)有無(wú)脈沖信號(hào)到達(dá)的檢測(cè)，可判斷是否有地磁擾動(dòng)，即是否有車(chē)輛經(jīng)過(guò)，之后通過(guò)對(duì)相鄰脈沖間隔時(shí)間的檢測(cè)，可斷定車(chē)輛通過(guò)的情況 。 2.2.7電池 在電池電壓為 2.9-3.6V，靜態(tài)電流不大于0.8mΑ/3.6V下，無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器能保持超低功耗工作。（A型（高性能堿性電池）可工作三至四年，B型（鋰電池）可工作六至八年以上。(按日車(chē)流量10000計(jì)算)） 2.2.8 接收信號(hào)部分 2.2.8.1 RF收發(fā)器 RF收發(fā)器是與RF發(fā)射器配套使用，它與傳感器部分的接收距離不大于150m，其盡量遠(yuǎn)離干擾源。 2.2.8.2信號(hào)輸出端口 信號(hào)輸出表現(xiàn)在三個(gè)不同顏色的LED燈上，其中紅色LED燈亮代表電池不足報(bào)警信號(hào)，綠色LED燈閃爍代表工作正常信號(hào)，黃色LED燈亮代表車(chē)輛通過(guò)。 2.3 軟件部分 本設(shè)計(jì)單片機(jī)主程序流程 重點(diǎn)是控制判斷部分，通過(guò)對(duì)有無(wú)脈沖信號(hào)的檢測(cè)來(lái)判斷有無(wú)車(chē)輛經(jīng)過(guò)，通過(guò)對(duì)脈沖信號(hào)時(shí)間間隔的檢測(cè)，來(lái)判斷是某一輛 車(chē)停在原位還是多輛車(chē)經(jīng)過(guò)，從而輸出相應(yīng)的顯示信號(hào)。若是多輛車(chē)經(jīng)過(guò)，則每經(jīng)過(guò)一輛車(chē)就輸出相應(yīng)的一個(gè)脈沖，若是某輛車(chē)停在地磁傳感器附近，則也只輸出相應(yīng)的一個(gè)脈沖，表示是同一輛車(chē)，從而使每一個(gè)脈沖都對(duì)應(yīng)一輛車(chē)。 3 設(shè)計(jì)思路與工作原理 3.1設(shè)計(jì)思路 地球磁場(chǎng)指地球周?chē)臻g分布的磁場(chǎng)。地球磁場(chǎng)近似于一個(gè)位于地球中心的磁偶極子的磁場(chǎng)。它的磁南極（S）大致指向地理北極附近，磁北極（N）大致指向地理南極附近。地表各處地磁場(chǎng)的方向和強(qiáng)度都因地而異。赤道附近磁場(chǎng)最小（約為0.3-0.4奧斯特），兩極最強(qiáng)（約為0.7奧斯特）。其磁力線分布特點(diǎn)是赤道附近磁場(chǎng)的方向是水平的，兩極附近則與地表垂直。地球表面的磁場(chǎng)受到各種因素的影響而隨時(shí)間發(fā)生變化。在未來(lái)的智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，交通數(shù)據(jù)采集器將大范圍覆蓋街道和公路，從而發(fā)揮數(shù)據(jù)采集的優(yōu)勢(shì)。傳感器的檢測(cè)準(zhǔn)確度對(duì)區(qū)域監(jiān)控方案的產(chǎn)生非常重要，所以用一種先進(jìn)的、穩(wěn)定準(zhǔn)確的傳感系統(tǒng)代替現(xiàn)有的落后的傳感系統(tǒng)就成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。 通過(guò)測(cè)量周邊地球磁場(chǎng)的變化來(lái)發(fā)現(xiàn)鐵磁物體運(yùn)動(dòng)。當(dāng)足夠大的鐵磁物體在傳感器附近出現(xiàn)的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致周?chē)牡厍虼帕€發(fā)生彎曲和密度的變化，地磁車(chē)輛傳感器可以感知這種微小的變化，并通過(guò) 一定的判斷準(zhǔn)則來(lái)確定是否有鐵磁物體在附近出現(xiàn)。 一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)、摩托車(chē)、自行車(chē)，火車(chē)、輪船等大都屬于鐵磁構(gòu)造，因此可以通過(guò)上述原理來(lái)檢測(cè)其是否存在。 基于此，我們?cè)诘卮艂鞲衅骷夹g(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)。 3.2工作原理 本設(shè)計(jì)主要由置位/復(fù)位電路、傳感器模塊、放大濾波電路模塊、比較電路、微處理器及顯示模塊組成。 磁阻式車(chē)輛檢測(cè)器是根據(jù)檢測(cè)大地磁場(chǎng)擾動(dòng)來(lái)判別有無(wú)車(chē)輛經(jīng)過(guò)的儀器系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)出經(jīng)過(guò)其附近的地磁場(chǎng)擾動(dòng)， 并且發(fā)出顯示信號(hào)、只需將該系統(tǒng)埋于公路的地下，當(dāng)有車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí)，車(chē)輛切割大地磁場(chǎng)，產(chǎn)生地磁擾動(dòng)信號(hào)，磁阻傳感器采集到地磁擾動(dòng)信號(hào)后將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并將其輸入通用儀器放大器 INA114放大，經(jīng)放大的信號(hào)再次經(jīng)過(guò)放大濾波后輸入到比較電路。比較電路將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字方波信號(hào)，并輸入微處理器微、控制器經(jīng)過(guò)判斷后經(jīng)RF電路向顯示電路發(fā)出檢測(cè)車(chē)輛的信息，即車(chē)輛到位或通過(guò)信號(hào)。 3.2.1置位／ 復(fù)位電路 磁阻傳感器的特性易受到外界強(qiáng)干擾磁場(chǎng)的破壞，因此需對(duì)其施加一個(gè)瞬態(tài)的強(qiáng)恢復(fù)磁場(chǎng)來(lái)恢復(fù)或保持傳感器特性，即施加一個(gè)置位或復(fù)位脈沖。置位／復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。 3.2.2磁阻傳感器 本系統(tǒng)采用磁阻傳感器HMC1021S（見(jiàn)圖9）這種磁阻傳感器按4元件惠斯頓電橋配置,將磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換成差分輸出電壓，并能傳感強(qiáng)度低至30uG的磁場(chǎng)。 3.2.3 放大濾波電路 放大濾波電路主要由精密儀用放大器INA114和基本放大濾波電路組成。INA114是一種通用儀用放大器,尺寸小，精度高，價(jià)格低廉,可用 于電橋、熱電偶、數(shù)據(jù)采集、RTD傳感器和醫(yī)療儀器等,INA114只需一個(gè)外部電阻就可以設(shè)置1至10000之間的任意增益值、在此設(shè)計(jì)放大倍數(shù)為50。 INA114內(nèi)部放大器內(nèi)部輸入保護(hù)能夠長(zhǎng)期耐受±40V，失調(diào)電壓低（50μV），漂移小（0.25μV/℃），共模抑制比高（G=1000時(shí)為50dB），用激光進(jìn)行調(diào)整，可以在±2.25V的電壓下工作，使用電池（組）或5V單電源系統(tǒng)，靜態(tài)電流最大為3mA。INA114采用8引腳塑料封裝或SOL-16表面封裝貼件，使用環(huán)境溫度為-40℃～+85℃。 3.2.3.1建立增益 INA114的增益值只用一個(gè)外部電阻RG就可以設(shè)置，公式如下： G=1+50kΩ/RG （1） 公式（1）中的“50kΩ”這一項(xiàng)是兩個(gè)內(nèi)部反饋電阻的和。這兩個(gè)金屬膜的電阻已經(jīng)用激光調(diào)整到精確的值。INA114增益的精確度和漂移額定值中包含了這兩個(gè)電阻的精確度和溫度系數(shù)。 用來(lái)設(shè)置增益的外部電阻RG的穩(wěn)定性和溫漂也對(duì)增益有影響。RG對(duì)增益精度和增益漂移的影響，可以由公式（1）直接推導(dǎo)出來(lái)。高增益需要低阻值，所以接線電阻就很重要。線路上增加的插座會(huì)使增益誤差額外地增加100甚至更多，并且很可能是不穩(wěn)定的誤差。 3.2.3.2 噪聲特性 在大多數(shù)應(yīng)用中，INA114產(chǎn)生的噪聲都很小。對(duì)于小于1kΩ的差動(dòng)信號(hào)源電阻，INA103產(chǎn)生的噪聲更??；信號(hào)源電阻大于5kΩ時(shí)，INA111型FET輸入儀用放大器產(chǎn)生的噪聲更小一些。 INA114的低頻噪聲頻率峰-峰值約為0.4μV(從0.1Hz到10Hz)。這大約是使用斬波穩(wěn)零的“低噪聲”放大器所產(chǎn)生的噪聲的1/10。 3.2.3.3 失調(diào)/偏移的修正 INA114用激光來(lái)修正微小的失調(diào)電壓和漂移，在大多數(shù)應(yīng)用中都不需要進(jìn)行外部失調(diào)修正。采用一個(gè)回路來(lái)修正輸出偏離電壓。在這個(gè)結(jié)點(diǎn)上必須使用低電阻來(lái)保證良好的共模抑制比，用一個(gè)運(yùn)算放大器進(jìn)行緩沖就可以達(dá)到這個(gè)目的。 3.2.3.4 輸入共模范圍 INA114 的運(yùn)算放大器的線性共模范圍和整個(gè)放大器的輸出電壓有關(guān)，約為 ±13.75V(或偏離電源電壓1.25V)。輸出電壓升高時(shí)，輸入運(yùn)算放大器A1和A2的輸出電壓擺卻限制著線性輸出范圍。 共模和差動(dòng)輸入信號(hào)聯(lián)合會(huì)造成A1 或A2輸出飽和。圖6所示為A1和A2根據(jù)共模和差動(dòng)輸入電壓表示的輸出電壓擺。這些內(nèi)部放大器的輸出擺動(dòng)能力和外部放大器A3一樣。在輸入共模需要達(dá)到 最大范圍的應(yīng)用中，給INA114設(shè)置較小的增益，來(lái)限制輸出電壓擺。如果需要,在INA114后加大增益來(lái)提高輸出電壓擺。 輸入過(guò)載時(shí),輸出常常表現(xiàn)正常。例如，當(dāng)一個(gè)輸入端電壓為+20V，另一個(gè)為+40V時(shí)，顯然這兩個(gè)輸入都超過(guò)了放大器的線性共模范圍。由于這兩個(gè)放大器都飽和，且接近于相同的輸出電壓極限，輸出電壓測(cè)到的差動(dòng)電壓接近零，所以如果兩個(gè)輸入端都過(guò)載，INA114的輸出卻接近于零。 3.2.3.5 輸入保護(hù) INA114兩個(gè)輸入端的保護(hù)各自可承受±40V電壓。即使一個(gè)輸入端電壓為-40V，另一個(gè)為+40V，也不會(huì)有危險(xiǎn)。每個(gè)輸入端的內(nèi)部電路在通常信號(hào)條件下提供串聯(lián)小電阻。為提供等效的保護(hù)，串聯(lián)輸入電阻會(huì)產(chǎn)生過(guò)度噪聲。如果輸入端過(guò)載，保護(hù)電路把輸入電流限制到安全值（約1.5mA）。即使沒(méi)有電 源電壓存在，輸入端仍然受到保護(hù)。 基本放大濾波電路主要由運(yùn)算放大器 LM324構(gòu)成。LM324由4個(gè)放大器構(gòu)成,信號(hào)由精密儀用放大器INA114輸出后經(jīng)過(guò)LM324 ,再經(jīng)過(guò) 2級(jí)放大器放大，每一級(jí)的放大倍數(shù)分別為100和10然后進(jìn)行低通濾波，截至頻率為100Hz，濾波后的信號(hào)再經(jīng)過(guò)放大器放大5倍.因此,經(jīng)過(guò)放大濾波后，信號(hào)被放大250000倍具有很高的靈敏度。 3.2.3.6 比較電路 比較電路主要由比較器構(gòu)成，其作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)， 通過(guò)設(shè)置比較器的閾值電壓，可調(diào)節(jié)地磁傳感器的靈敏度。當(dāng)閾值電壓調(diào)大時(shí)，靈敏度就會(huì)降低。 3.2.3.7 RF系統(tǒng) RF系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的最大挑戰(zhàn)是在RF發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)低功耗，同RF系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的最大挑戰(zhàn)是在RF發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)低功耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信與高可靠性。 3.2.3.7.1 RF系統(tǒng)的工作原理 RF系統(tǒng)由埋在地下的發(fā)射機(jī)和與攝像機(jī)相連接的接收器構(gòu)成。提供了最大16個(gè)可調(diào)頻率，一般在433MHZ左右，發(fā)射功率10mw 。由框圖可以看出，此處按鈕開(kāi)關(guān)相當(dāng)于車(chē)輛切割地磁，即可觸發(fā)CPU系統(tǒng)工作，CPU發(fā)送數(shù)據(jù)流到射頻(RF)發(fā)射機(jī)經(jīng)過(guò)FSK及復(fù)合調(diào)制輸出信號(hào)(FSK,數(shù)字調(diào)頻又稱移頻鍵控，它是載波頻率隨數(shù)字信號(hào)而變化的一種調(diào)制方式。利用基帶數(shù)字信號(hào)離散取值特點(diǎn)去鍵控載波頻率以傳遞信息的一種數(shù)字調(diào)制技術(shù)。除具有兩個(gè)符號(hào)的二進(jìn)制頻移鍵控之外，尚有代表多個(gè)符號(hào)的多進(jìn)制頻移鍵控，簡(jiǎn)稱多頻調(diào)制。) RF射頻接收器捕捉射頻信號(hào)并解調(diào)，傳送數(shù)據(jù)流給CPU，由CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼并發(fā)送指令到指令模塊。RF發(fā)射器在收到信號(hào)情況下才工作，以降低功耗。 3.2.3.7.2 功耗管理 對(duì)于發(fā)射機(jī)電池需要4～8年的壽命，電池壽命同樣重要,因?yàn)榻邮諜C(jī)必須始終保持工作狀態(tài)指標(biāo)要求，發(fā)射功率10mW。解決這個(gè)問(wèn)題的方法之一就是，讓發(fā)射機(jī)在一段重要時(shí)間內(nèi)保持工作狀態(tài)，保證這段時(shí)間足夠長(zhǎng)以判定是否存在合法的傳輸；而發(fā)射機(jī)在剩余的時(shí)間里休眠，同時(shí)發(fā)射機(jī)必須具有快速喚醒的能力，以最大化利用已存儲(chǔ)的能量。 按所處理任務(wù)的不同，發(fā)射單元模塊分為三種工作狀態(tài)：?jiǎn)拘雅c休眠交替的監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)、數(shù)據(jù)發(fā)射完畢后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的處理，并有執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的操作，而發(fā)射系統(tǒng)則重新進(jìn)入監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)。 3.2.3.7.2 收發(fā)距離與可靠性 RF應(yīng)用需要好的收發(fā)距離和可靠的傳輸。提高接收機(jī)的靈敏度和發(fā)射機(jī)的功率(電流消耗沒(méi)有顯著增加)直接影響到收發(fā)距離與可靠性。 3.3主要技術(shù)指標(biāo) 3.3.1 傳感器部分 ?磁場(chǎng)強(qiáng)度檢測(cè)范圍：-6 ～ +6 高斯 ?檢測(cè)靈敏度：四檔可設(shè)置 ?分辨率：垂直0.2毫高斯；水平1.0毫高斯 （縱向: 底盤(pán)距地面15cm ～ 85cm的機(jī)動(dòng)車(chē)駛過(guò)都會(huì)有探測(cè)信號(hào)輸出。橫向(左右): 機(jī)動(dòng)車(chē)在傳感器近旁80cm處即可測(cè)出。） ?適用車(chē)速范圍：5公里/小時(shí) ～ 300公里/小時(shí) ?電池電壓： 2.9 ～ 3.6V ?靜態(tài)電流：≤ 0.8mΑ/3.6V （A型（高性能堿性電池）可工作三至四年，B型（鋰電池）可工作六至八年以上。(按日流量10000輛車(chē)設(shè)計(jì))） ?發(fā)射功率：10mW ?波特率：9600bps ?數(shù)據(jù)傳輸調(diào)制方式：FSK及復(fù)合調(diào)制 ?最大混路解析度：在一個(gè)十字路口可同時(shí)容納16個(gè)（可擴(kuò)展至32）車(chē)道同時(shí)使用 ?工作環(huán)境：-40℃～ +85℃，防水防塵 ?幾何尺寸：￠85×100（mm） 3.3.2 信號(hào)接收部分： ?接收距離（與傳感器部分配合）：≤ 150米 ?抗干擾性能：完全符合公安部相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) ?功耗：12V ≤ 40mA(繼電器不吸合) ≤ 95mA(繼電器吸合) ?輸出方式： ? TTL（或12V）高有效 ? TTL（或12V）低有效 ? 輸出電平任意設(shè)定 ? 開(kāi)關(guān)量常開(kāi) ? 開(kāi)關(guān)量常閉 ?輸出信號(hào)： ? 車(chē)輛通過(guò)信號(hào) ? 電池不足報(bào)警信號(hào) ? 工作正常信號(hào) ?溫度范圍：-40℃～ +85℃ ?幾何尺寸：60×65×20（mm） 3.4 各種車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng)的比較（見(jiàn)表2） 微波傳感器檢測(cè)系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)： 1.在惡劣氣候下性能出色 2.可檢測(cè)靜止的車(chē)輛 3.可以側(cè)向方式檢測(cè)多車(chē)道 4.直接檢測(cè)速度 缺點(diǎn)： 1.安裝條件要求較高 2.不能對(duì)車(chē)輛進(jìn)行準(zhǔn)確分型 視頻檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)： 1.為事故管理提供可視圖像 2.可提供大量交通管理信息 3.單臺(tái)攝像機(jī)和處理器可檢測(cè)多車(chē)道 缺點(diǎn)： 1.安裝條件要求較高 2.大型車(chē)輛可能遮擋隨行的小型車(chē)輛 3.陰影﹑積水反射或晝夜轉(zhuǎn)換可造成檢測(cè)誤差 磁映像技術(shù)檢測(cè)系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)： 1.可檢測(cè)小型車(chē)輛，包括自行車(chē) 2.適合在不便安裝線圈場(chǎng)合采用 缺點(diǎn)： 1.很難分辨縱向過(guò)于靠近的車(chē)輛 2.安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力 氣壓管傳感器技術(shù)檢測(cè)系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)： 1.車(chē)輛分型準(zhǔn)確 2.能夠獲得每輛車(chē)的車(chē)軸信息 缺點(diǎn)： 1.同時(shí)檢測(cè)的車(chē)道數(shù)較少 2.很難分辨縱向過(guò)于靠近的車(chē)輛 無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)： 1.不用挖溝布線，破壞地面 2.檢測(cè)精度高，不受任何外界環(huán)境影響，效果好 3.安裝簡(jiǎn)單方便，省工省時(shí) 4.產(chǎn)品使用壽命長(zhǎng)，可以使用4（8）年，安全可靠缺點(diǎn)： 1.需更換電池 4 安裝使用說(shuō)明 4.1 傳感器部分 傳感器頂部離地面的距離通常不超過(guò)10cm。 4.2 信號(hào)接收部分 將接收機(jī)固定于電桿之上，使其盡量遠(yuǎn)離干擾源。將天線伸出金屬殼外，豎直向下（天線不可屏蔽于金屬箱內(nèi)）。并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)節(jié)天線至最佳方位。 4.3 與照相機(jī)連接部分 照相機(jī)采用NDC350它是一款將拍照、攝像、圖像處理、圖片存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)連接、觸發(fā)控制、補(bǔ)光燈同步觸發(fā)等功能集成在一起的一體化產(chǎn)品，安裝簡(jiǎn)易，設(shè)置簡(jiǎn)單，用參數(shù)設(shè)置軟件即可查看設(shè)備上傳的視頻圖像。其特點(diǎn)是卓越的可靠性、高速連拍響應(yīng)、高分辨率圖像 實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、本地圖片存儲(chǔ)、 抓拍圖片自動(dòng)上傳、靈活的信息疊加、多路補(bǔ)閃光燈驅(qū)動(dòng)、 方便的參數(shù)查詢與設(shè)置 、智能化的觸發(fā)邏輯處理。 5 實(shí)驗(yàn)與試用情況 本技術(shù)產(chǎn)品經(jīng)初步實(shí)驗(yàn)后，獲得了很好的效果。 主要表現(xiàn)在： ?安裝簡(jiǎn)單，對(duì)路面的破壞低，對(duì)交通的影響??； ?檢查精度高，不受天氣影響，效果好（應(yīng)用于闖紅燈抓拍系統(tǒng)）； ?耗能低（傳感器部分靜態(tài)功耗0.8mA/3.6V），大大延長(zhǎng)了使用壽命。 試用結(jié)論：經(jīng)平行試驗(yàn)對(duì)比，該作品在各方面都優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品，有很高的推廣和使用價(jià)值。 6 應(yīng)用前景與市場(chǎng)預(yù)測(cè) 6.1應(yīng)用前景 目前，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的高速公路上車(chē)流量越來(lái)越大，一些大中城市的交通擁堵現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，交通事故的頻繁發(fā)生給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)負(fù)面的影響，部分道路管理者已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到目前，快速路建設(shè)在全國(guó)各大城市發(fā)展很快,但我們也應(yīng)清醒地看到，大都市交通擁擠的狀況仍亟待改善，并有日趨惡化的傾向。 現(xiàn)在的高速公路設(shè)計(jì)中，江蘇、廣東、浙江等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)對(duì)車(chē)輛檢測(cè)器已經(jīng)有了足夠的需求，而對(duì)長(zhǎng)大隧道、特大橋梁的設(shè)計(jì)中更是無(wú)一例外地用了大量檢測(cè)技術(shù)。 在未來(lái)的智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，交通數(shù)據(jù)采集器將大范圍覆蓋街道和公路，從而發(fā)揮數(shù)據(jù)采集的優(yōu)勢(shì)。無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器克服了傳統(tǒng)的車(chē)輛檢測(cè)器存在的架設(shè)困難，使用壽命短等限制因素，在未來(lái)智能交通系統(tǒng)的信息采集中必將起到越來(lái)越重要的作用，將極大的促進(jìn)快速路在全國(guó)各大城市的建設(shè)。 6.2市場(chǎng)分析及經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè) 早在上個(gè)世紀(jì)20年代末，國(guó)外已經(jīng)將車(chē)輛檢測(cè)器用于十字路口的信號(hào)控制。經(jīng)過(guò)近80年千萬(wàn)次的嘗試和反復(fù)錘煉，車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)才發(fā)展到今天的樣子。時(shí)間與技術(shù)厚厚的沉淀，是目前國(guó)內(nèi)檢測(cè)器產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)者所缺乏和無(wú)法彌補(bǔ)的。另外，出于對(duì)交通安全的重視，發(fā)達(dá)國(guó)家往往將道路監(jiān)控放在第一住，一旦發(fā)生交通事故，能及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)救助當(dāng)事者并及時(shí)疏導(dǎo)交通，要做到這一點(diǎn)，沒(méi)有先進(jìn)的車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)是不行的。強(qiáng)烈的需求刺激了國(guó)外檢測(cè)器市場(chǎng)的飛速發(fā)展。 現(xiàn)在惟一的問(wèn)題是，國(guó)內(nèi)的檢測(cè)技術(shù)不成熬，國(guó)外的產(chǎn)品又太貴。一旦國(guó)內(nèi)產(chǎn)品成熟起來(lái)，價(jià)格降了下來(lái)，國(guó)內(nèi)的檢測(cè)器市場(chǎng)將會(huì)很快啟動(dòng)。 近年來(lái)，快速路建設(shè)在全國(guó)各大城市發(fā)展很快，特別是我國(guó)成功申辦2008 年奧運(yùn)會(huì)后，對(duì)于全國(guó)各大城市加快城市快速路建設(shè)的投資力度和步伐，無(wú)疑起了催化劑的作用。 因此，隨著技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，該作品設(shè)計(jì)的無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器憑借其自身的優(yōu)越性，將會(huì)具有非常重要的應(yīng)用推廣價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)值。

作品圖片

  • 無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

目的：為了簡(jiǎn)化現(xiàn)行的交通控制系統(tǒng)，減少對(duì)道路的破壞和交通的影響，延長(zhǎng)使用時(shí)間，提高檢測(cè)效率； 基本思路：當(dāng)足夠大的鐵磁物體在傳感器附近出現(xiàn)的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致周?chē)牡厍虼帕€發(fā)生彎曲和密度的變化，地磁車(chē)輛傳感器可以感知這種微小的變化，并通過(guò)一定的判斷準(zhǔn)則來(lái)確定是否有鐵磁物體在附近出現(xiàn)。 創(chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)關(guān)鍵：發(fā)明了一種超低功耗, 無(wú)線射頻發(fā)射功率為不大于10mW的節(jié)能環(huán)保無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器；其主要技術(shù)關(guān)鍵在于超低功耗的電路設(shè)計(jì)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1.傳感器部分 傳感器部分靜態(tài)電流:≤ 0.8mA/3.6V； 無(wú)線射頻發(fā)射功率：≤10mW； 分辨率：垂直0.2毫高斯；水平1.0毫高斯； 適用車(chē)速范圍：5公里/小時(shí) ～ 300公里/小時(shí); 2.信號(hào)接收部分 接收距離（與傳感器部分配合）：≤ 150米； 抗干擾性能：完全符合公安部相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本檢測(cè)器的科學(xué)性、先進(jìn)性和實(shí)用性在于： ME-200無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)器一種典型的智能交通ITS數(shù)據(jù)采集工具,可以替代傳統(tǒng)的地感線圈的探測(cè)模式，減少了對(duì)公路地面的破壞，省去了割路埋線的繁瑣，其先進(jìn)性在于無(wú)線發(fā)射頻率不大于10mW，靜態(tài)功耗僅為0.8mA/3.6V，體積小，安裝方便，使用壽命較現(xiàn)通用的檢測(cè)器大大延長(zhǎng)。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

2009年5月參加第十一屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽重慶賽區(qū)決賽，榮獲“特等獎(jiǎng)”。

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無(wú)

作品可展示的形式

實(shí)物、產(chǎn)品，圖紙，現(xiàn)場(chǎng)演示

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

該作品外形精巧，安裝使用方便，超低功耗設(shè)計(jì)節(jié)能環(huán)保，使用壽命長(zhǎng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性好、精確度高。經(jīng)平行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，其綜合特性優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品。 適應(yīng)范圍：可對(duì)城市交通管理系統(tǒng)，各種公路管理系統(tǒng)中的車(chē)輛闖紅燈、行車(chē)速度、車(chē)輛高度、實(shí)路徑票務(wù)跟蹤控制、車(chē)流量等數(shù)字信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集、分析、處理，及時(shí)傳輸給各級(jí)管理部門(mén)以做相應(yīng)處理，具有廣泛的用途。 推廣應(yīng)用前景：由于其安裝方便和超低功耗的節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)，有望取代現(xiàn)行的交通監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將會(huì)具有非常重要的應(yīng)用推廣價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)值。

同類(lèi)課題研究水平概述

如今，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的高速公路上車(chē)流量越來(lái)越大，一些大中城市的交通擁堵現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，交通事故的頻繁發(fā)生給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)負(fù)面的影響，部分道路管理者已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到。目前，快速路建設(shè)在全國(guó)各大城市發(fā)展很快,但我們也應(yīng)清醒地看到，大都市交通擁擠的狀況仍亟待改善，并有日趨惡化的傾向。 出于對(duì)交通安全的重視，道路監(jiān)控應(yīng)放在第一位。一旦發(fā)生交通事故，能及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)救助當(dāng)事者并及時(shí)疏導(dǎo)交通，要做到這一點(diǎn)，沒(méi)有先進(jìn)的車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)是不行的。強(qiáng)烈的需求刺激了國(guó)內(nèi)外檢測(cè)器市場(chǎng)的飛速發(fā)展。 目前常見(jiàn)交通檢測(cè)技術(shù)研究水平比較 微波檢測(cè)：在惡劣氣候下性能出色,全天候工作，安裝維護(hù)方便，可檢測(cè)靜止的車(chē)輛、可以側(cè)向方式檢測(cè)多車(chē)道。側(cè)面安裝只能區(qū)分長(zhǎng)車(chē)短車(chē)，相鄰車(chē)道同時(shí)過(guò)車(chē)時(shí)可能漏記車(chē)輛數(shù)。 可見(jiàn)光視頻檢測(cè)：可為事故管理提供可視圖像、可提供大量交通管理信息、單臺(tái)攝像機(jī)和處理器可檢測(cè)多車(chē)道，保養(yǎng)較容易。大型車(chē)輛遮擋隨行的小型車(chē)輛，陰影、積水反射或晝夜轉(zhuǎn)換可造成檢測(cè)誤差。 感應(yīng)線圈檢測(cè)：線圈電子放大器已標(biāo)準(zhǔn)化、技術(shù)成熟、易于掌握、計(jì)數(shù)非常精確，安裝過(guò)程對(duì)可靠性和壽命影響很大。修理或安裝需中斷交通、影響路面壽命、易被重型車(chē)輛、路面修理等損壞。 該作品設(shè)計(jì)的無(wú)線車(chē)輛檢測(cè)是一種用于監(jiān)測(cè)交通狀況的檢測(cè)器，它具有外形精巧，安裝方便，超低功耗，節(jié)能環(huán)保，使用壽命長(zhǎng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性好、檢測(cè)精確度高等優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于城市交通和高速公路的連續(xù)交通流信息檢測(cè)。具有很廣闊的市場(chǎng)前景，推廣使用后將會(huì)給智能交通系統(tǒng)帶來(lái)革命性的改變，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 可見(jiàn)，該作品是一項(xiàng)運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)解決現(xiàn)代交通問(wèn)題的一個(gè)關(guān)鍵發(fā)明。
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