基于AMR传感器的车辆检测算法

深入研究了各向异性磁阻( AMR) 传感器的数据采集原理和特征波形向量提取方法,提出了一种基于AMR 传感器的车辆检测算法: 自适应状态机的车辆检测算法。该算法可以自适应地更新阈值和基线,利用状态机,达到对车辆的准确和高效的检测。可以用于检测道路交通车流量,也可以应用在大型停车场的车辆诱导系统。

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AMR基于传感器的车辆检测算法

1，3131，2李云龙，张足生，马新军，于峰崎

（1．中国科学院深圳先进技术研究院集成电子研究中心，广东深圳518055；

2．香港中文大学，香港；3．哈尔滨工业大学深圳研究生院机械工程与自动化学院，广东深圳518055）

要：深入研究了各向异性磁阻（AMR）传感器的数据采集原理和特征波形向量提取方法，提出了一种

基于AMR传感器的车辆检测算法：自适应状态机的车辆检测算法。该算法可以自适应地更新阈值和基摘

线，利用状态机，达到对车辆的准确和高效的检测。可以用于检测道路交通车流量，也可以应用在大型停车场的车辆诱导系统。

关键词：无线传感器网络；各向异性磁阻传感器；智能交通；车辆检测中图分类号：TP274

文献标识码：A

文章编号：1000—9787（2012）09—0119—04

VehicledetectionalgorithmbasedonAMRsensor*

32

LIYun-long1，，ZHANGZu-sheng1，MAXin-jun3，YUFeng-qi1，

（1．ShenzhenInstitutesofAdvancedTechnology，ChineseAcademyofSciences，

IntegratedElectronicResearchCenter，Shenzhen518055，China；2．TheChineseUniversityofHongKong，Hongkong，China；

3．SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，ShenzhenGraduateSchool，

HarbinInstituteofTechnology，Shenzhen518055，China）

Abstract：Basedontheresearchofdataacquisitionprineiple，andcharacteristicswavevectorextractionmethodofanewvehicledetectionalgorithmbasedonAMRsensor，calledtheanisotropicmagnetoresistive（AMR）sensor，

thevehicledetectionalgorithmofadaptivestatemachineispresented．Thealgorithmcanadaptivelyupdatesthethresholdandthebaseline，usesthestatemachinetoachievetheaimoftheaccurateandefficientvehicledetection．Itcanbeusedforthedetectionofroadtrafficflow，andcanbeusedinvehicleguidancesysteminlargeparkinglot．

Keywords：wirelesssensornetworks（WSNs）；AMRsensor；intelligenttransportation；vehicledetection

引

言

地磁响应信号的具体特征，提出这种自适应状态机的车辆检测算法。

基于AMR传感器的车辆检测算法解决的核心问题是：如何更好地从连续的信号序列中分离出车辆的信息。目前大多数算法是先对原始信号进行预处理分析，然后输检测信号入状态机进行判断。这些算法主要受环境干扰、的不连续性和基线的漂移等因素的影响。排除干扰信号可通过数字信号处理，过滤高频信号，去除毛刺；对于信号的不连续性可通过状态机进行处理；而对于基线的漂移，目前大多数的采用办法是定时对基线进没有很好的解决方法，

行重新标定，这将带来检测过程的中断，而且对检测精度带来很大的影响。解决这个问题的方法主要有2个：一是研究周围环境要素对传感器的影响特征；二是在没有车辆的

ITS）在智能交通系统（intelligenttransportationsystem，方面，车辆检测是智能交通系统最为基础的，也是最为重要的环节。当今国际上常用的车辆检测技术主要有环形线视频、微波和各向异性磁阻（AMR）传感器等。各种检圈、

本文基于AMR传感器的体积小、成本测技术都有其优劣，

安装、维修方便等特点，提出一种新的检测算法：自适应低、

状态机的车辆检测算法。

目前，基于AMR传感器比较成熟的算法主要有固定状态机算法、自适应阈值算法（adaptivethreshold阈值算法、

ATA）。但这几类算法都存在一个共同问题：基algorithm，

线漂移、阈值选取等因素对算法的检测精度影响很大。为算法在状态机原理的基础上，结合车辆的了解决这些问题，

收稿日期：2012—03—20

*基金项目：广东省与中科院战略合作资助项目（2009B091300070）；深圳市重点实验室提升项目（CXB201104220033A）

深入研究了各向异性磁阻( AMR) 传感器的数据采集原理和特征波形向量提取方法,提出了一种基于AMR 传感器的车辆检测算法: 自适应状态机的车辆检测算法。该算法可以自适应地更新阈值和基线,利用状态机,达到对车辆的准确和高效的检测。可以用于检测道路交通车流量,也可以应用在大型停车场的车辆诱导系统。

状态下自动更新基线、阈值。1

车辆检测系统概述

然后把N次采样值排序，再取其中间值作为本次采样值。中值滤波法比较适用于去掉偶然因素引起的波动和采样器不稳定而引起的脉动干扰，比均值滤波可靠性更高。

为了更好地结合检测信号特征，本文中采用2种滤波方法的结合。在没有车辆信号时使用均值滤波法，可以滤得到更加准确的基线值。检测到车辆信号的除毛刺信号，

瞬间，信号会有较大的波动，此时采用中值滤波方法可以有使得信号更加平滑。效地去除信号的脉动干扰，

WSNs）基于无线传感器网络（wirelesssensornetworks，技术

［1］

，建立了车辆检测系统。该系统由传感器节点、中继

节点、网关节点组成。传感器节点带有AMR传感器，安装在路面上，可以实时探测车辆信息，传感器节点把采集的信息传输给中继节点。中继节点之间自组织成为无线mesh网络，把数据传递给网关节点，本系统采用TI公司生产的CC2530芯片，Honeywell公司生产的AMR传感器，当车辆AMR传感器可以感知到地球磁场的变通过传感器节点时，

化，对磁场数据进行采集处理，通过分析地磁信号的变化提取出车辆的特征信号

［2］

1．3检测模块

算法的核心是车辆信号的判断和状态机的应用。车辆

。整个算法是由数据采集、滤波、检

是否存在是利用基线和阈值来判断的；简化状态机是把信状态之间的变换确定是否有车辆号分为2种不同的状态，存在

［6～9］

测、更新和输出5个模块构成，如图1所示。

。

1．3．1

图1

Fig1

车辆检测结构图

车辆信号判断

得到平滑的混合信号，更新的检测信号被采集滤波后，

Structurediagramofvehicledetection

基线为地磁背景信号，阈值是用来判断信号是否为车辆信Y，Z三轴的地磁信号与3个轴各自的基号。对滤波后的X，

其中至少有2个差值超线进行比较得到3个的绝对差值，

过了阈值时，系统判定为车辆信号。除此之外系统判断为干扰信号。本文以Z轴为例说明车辆信号的检测分析，如图2所示。

140

12010080604020

10

20

信号强度/counts

基线

Z轴信号

1．1车辆检测信号分析

算法采用的AMR传感器是Honeywell公司的

HMC5883三轴各向异性AMR传感器。AMR传感器会检测Y，Z三个不同方向的磁场强度变化。将传感器固定到X，

在车道中央，当有车辆经过时，它可以检测到磁场发生变化通过对车辆地磁响应信号的分析可以的车辆信号。由此，获得道路车辆信息。

AMR传感器采集的地磁信号大致分为3种，第一种是即地球磁场信号，第二种是AMR传背景磁场信 …… 此处隐藏：2910字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……