一种差动平衡平面线圈耦合数字激励的电磁车辆检测方法

本发明涉及一种用于对路边停车位的占用状态、空闲状态，驶入状态、驶出状态的判断和识别。利用差动平衡平面线圈耦合数字激励构成的车辆检测电磁传感器识别路边停车位的车辆状态的检测方法，从而判别路边停车位状态识，为及时发布空闲停车位和停车计费提供依据。

背景技术：

1、随着国内城市化进程的不断加快，机动车保有量逐年增长，交通拥堵和“停车难”问题日益严重，路边停车场利用了非主干道路的闲置路面资源，开辟路面停车位，以较低的成本缓解临时性停车难问题，对路边停车位状态的有效识别是路边停车实施的关键技术之一。路边停车位状态可分为空闲状态、占用状态、驶入状态、驶出状态，这四种路边停车位状态可以通过停车位上的车辆状态进行判断，如果路边停车位有车辆停泊可判断出该路边停车位处在占用状态反之处在空闲状态，如果路边停车位有车辆驶入可判断出该路边停车位处在驶入状态，如果路边停车位有车辆驶出可判断出该路边停车位处在驶出状态。目前对路边停车位的车辆检测方法主要采用地磁传感器、超宽带雷达（uwb）或高频雷达等检测方法，已能有效检测出路边停车位有车辆占用的很多情况，但当路边停车位邻近区域有车辆驶过、或临近车位有车辆停泊时，或存在外部电磁干扰时，会导致利用地磁传感器的检测失误率增大；当环境存在电磁干扰、积水或结冰、或其它影响电磁波传播速度的情况时，亦会导致利用现有雷达检测的失误率增大。利用差动平衡线圈构成的车辆检测电磁传感器,可有效降低外部电磁干扰、邻近车辆干扰造成的检测失误，但因差动平衡线圈构成的车辆检测电磁传感器的输入激励信号是模拟信号，虽然已显著降低了外部电磁干扰对停车位车辆状态检测的错误，但在一定程度还是会受到外部电磁干扰。使用数字激励技术可进一步降低外部电磁干扰、行驶车辆的干扰、邻近停车位车辆干扰，提高路边停车位上车辆状态检测性能的另一种有效方法。

2、本发明提供一种利用差动平衡平面线圈耦合数字激励的车辆检测方法。该方法利用数字技术产生数字调制激励源作为差动平衡平面线圈激励绕组的激励信号，根据差动平衡检测原理在差动平衡接收线圈得到输出信号；输出信号经接收解调电路解调出接收信号，根据发送接收信号判断路边停车位上的车辆是否停泊、驶入过程、驶出过程，从而可判别该路边停车位的空闲状态、占用状态、驶入状态、驶出状态，为实施路边停车提供停车位信息和停车计费依据。通过该方法可进一步降低外部电磁干扰的影响，提高路边停车位状态的正确识别率。

技术实现思路

1、本发明提供一种利用差动平衡平面线圈耦合数字激励构成的车辆检测电磁传感器并结合识别软件的车辆检测方法。该方法用一种方式生成一个8bit或16bit的数字信号ct，数字信号的生成方式可以是随机数或读取处理器的id；该方法将数字信号ct输出到数字调制激励电路，经调制后的信号作为差动平衡平面线圈激励绕组的激励信号，激励绕组内对称分布的差动平衡式接收绕组的输出信号送到接收解调电路，经接收解调电路解调后得到接收数字信号cr和接收信号强度指示值rssi，利用嵌入式处理器读取当前时刻接收解调电路解调后的接收数字信号cr和rssi值，根据发送数字信号ct和接收的数字信号cr进行比较判别，即可识别接收到的信号是否是真实的探测信号，通过接收数字编码信号、rssi 及变化判别停车位是否有车停泊、车辆的驶入或驶出过程。当路边停车位无车且无车辆驶入时差动平衡平面线圈的接收绕组处于平衡状态差动输出信号为0，接收解调电路输入端无有效信号，rssi接近0；当车辆驶入/驶出路边停车位时导致差动平衡平面线圈的接收绕组失去平衡，接收解调电路输入端得到有效输入信号，可解调出数字信号cr并得到对应的rssi值，利用解调后的数字信号cr和rssi值以及变化可识别车辆驶入/驶出过程；当车辆停泊在路边停车位时，车辆底部的非完全一致性导致差动平衡平面线圈的接收绕组失去平衡，通过读取接收解调电路解调得到的数字信号cr以及rssi值，并结合车辆驶入/驶出信息可判别路边停车位上是否有车停泊，从而判断路边停车位的四种状态：占用状态、空闲状态，驶入状态、驶出状态。由于使用差动平衡平面线圈和数字调制解调技术，比仅仅使用差动平衡线圈的检测方法，更能有效避免因邻近区域有车辆驶过、或临近车位有车辆、或外部电磁干扰造成的电磁干扰，进一步提高对路边停车位状态的识别正确率。

2、本发明是这样实现的:

3、（1）如图1所示，该方法主要由数字激励式电磁车辆检测装置完成。数字激励式电磁车辆检测装置的硬件主要由：数字编码车辆检测控制器dcvdc、差动平衡平面线圈、数字调制激励电路dmu、接收解调电路rdu、通信及显示电路等组成。 数字编码车辆检测控制器主要有嵌入式微控制器mcu及其附加电路构成，在该mcu上运行识别软件实现检测流程控制。数字编码车辆检测控制器生成一个8bit或16bit的数字信号ct，数字信号ct的生成方式可以是随机数或读取处理器的id。数字编码车辆检测控制器dcvdc利用gpio引脚模拟产生数字调制激励电路dmu的串行通信接口信号｛tdio、tclk、tcsb，tfcsb}和接收解调电路rdu的串行通信接口信号｛rdio、rclk、rcsb，rfcsb}。dcvdc利用｛tdio、tclk、tcsb，tfcsb}将发送数字信号ct传送到数字调制激励电路dmu，并通过该串行通信接口传送控制指令启动发送过程将发送数字信号ct调制成差动平衡平面线圈的激励信号;dcvdc利用｛rdio、rclk、rcsb，rfcsb}读取接收解调电路rdu的接收数字编码信号cr和接收信号强度rssi。如图2所示， 差动平衡平面线圈由激励绕组t、对称分布于t内的4个差动平衡式接收绕组｛a，b，c，d｝组成，这些绕组可以用电磁线绕制，也可以使用pcb线圈。 数字调制激励电路dmu将dcvdc传送过来的的发送数字信号ct按照设定的调制方式调制到中心频率为f0的载波上，产生激励信号，信号输出到差动平衡平面线圈的激励绕组t，f0处于ism频段，可在127mhz~915mhz之间设定；4个差动平衡式接收绕组｛a，b，c，d｝总的输出信号为信号 (x=a，b，c，d)，在平衡状态下。 接收解调电路rdu与数字调制激励电路mdu的编码方式匹配，中心频率为f0，对信号解调出接收数字信号cr，并获得接收信号强度指示值rssi，cr和rssi值存放在rdu中。dcvdc的mcu通过｛rdio、rclk、rcsb、rfcsb｝读取rdu的cr和rssi。 电容ctx与激励线圈t的电感lt构成激励回路lc串联谐振电路谐振频率等于或近似等于f0，电阻rt用于调整激励回路的阻抗以便与数字调制激励电路阻抗匹配；电容crx与接收线圈构成接收回路lc串联谐振电路谐振频率等于或近似f0，电阻rr用于调整接收回路的阻抗以便与接收解调电路rdu阻抗匹配。dvdcu采用周期性的休眠-唤醒机制，周期值可在100ms~500ms选择，唤醒后5~20ms完成一次探测。

4、（2）dcvdc的mcu被周期性唤醒后，利用数字调制激励电路串行通信接口信号｛tdio、tclk、tcsb，tfcsb}发送启动命令启动dmu将发送数字信号ct调制成激励信号，信号输出到差动平衡平面线圈的激励绕组t，差动平衡平面线圈的接收绕组的输出信号为，其中（x=a、b、c、d）表示某一个接收线圈x在激励信号激励下的输出信号。

5、（3）如图1所示, 接收绕组的差动输出信号经接收解调电路rdu解调出接收数字编码信号cr，并获得接收信号强度指示值rssi。 dcvdc的mcu利用接收解调电路rdu串行通信接口信号｛rclk，rdio，rcsb，rfcsb｝读取cr和rssi。根据数字编码信号ct与cr进行比较判别，即可识别接收到的信号是否是真实的探测信号，这样可避免外部干扰造成的车辆检测失误。通过接收信号cr、rssi 及变化判别停车位是否有车停泊、车辆的驶入或驶出过程。当无车辆停泊在车位上且无车辆驶入、驶出(停车位处在空闲状态）时，四个接收绕组处于平衡状态，差动平衡平面线圈接收绕组的输出信号（很小接近于0），rssi极小，cr为空(无效信号)。当有车辆停泊在停车位上（停车位处在占用状态），由于车辆底盘的非均匀性，造成四个差动平衡式接收绕组的失衡，使得（≠0且），rdu能够实现对的解调，同时两个相邻探测时间的rssi变化（很小接近于0），通过连续多个探测周期的cr、rssi和就可识别停车位是否有车停泊。如图3所示，当车辆驶入停车位（停车位从无车停泊的空闲状态转换到车辆驶入状态的变化过程）或车辆驶出停车位（停车位从有车停泊的占用状态转换到车辆驶出状态的变化过程）时，由于车辆的金属体移动，四个差动平衡式接收绕组将失去平衡，使得（≠0且），rdu能够解调得到它的数字编码信号cr及rssi值；由于车辆移动，会导致较大幅度变化，使得两个相邻探测时间的rssi变化（接近于最大值），dcvdc通过读取cr和rssi值及变化识别车辆驶入或驶出过程。根据路边停车位的车辆停泊、驶入过程、驶出过程，可以判断该路边停车位的占用状态、空闲状态，驶入状态、驶出状态的四种状态信息。

6、（4）dcvdc将路边停车位的状态信息通过通信电路将数据上传路边停车系统的服务器，数据上传完毕，完成一次探测任务，dcvdc进入休眠，等待下一周期唤醒。

7、本方法针对应用于路边停车位状态的识别，为满足路边停车实施提供停车位信息和停车计费的需要，给出一种利用差动平衡平面线圈耦合数字激励构成的车辆检测电磁传感器并结合识别软件的车辆检测方法，该方法利用将设定的发送数字信号经调制产生的激励信号作为差动平衡平面线圈激励绕组的激励源，根据差动平衡原理得到差动平衡平面线圈差动接收绕组的差动输出信号，经接收解调电路rdu解调出的接收数字信号和对应的接收信号强度指示值rssi，根据发送和接收的数字编码信号进行比较判别，识别接收到的是否是真实的探测信号，利用接收到的数字信号和rssi值以及变化判断检测的车辆状态，从而可判别该路边停车位的空闲状态、占用状态、驶入状态、驶出状态，通过该方法可进一步降低外部电磁干扰的影响。该方法主要由数字编码式电磁车辆检测装置完成，数字编码式电磁车辆检测装置的硬件主要由数字编码车辆检测控制器dcvdc、差动平衡平面线圈、数字调制激励电路dmu、接收解调电路rdu为主构成。