无线磁映像技术车辆检测器在智能交通系统中的应用

   近年来，随着汽车保有量的快速增长，交通需求和交通现状的矛盾日趋突出，交通拥堵、交通事故、环境污染已成为影响人们生活质量与束缚国民经济可持续发展 的主要社会问题。在谋求解决现代交通给社会带来的一系列难题中，控制车辆增长与增加交通类基础设施投入是解决现代交通问题的两大抓手。但这两大抓手又会制 约国家支柱产业(汽车制造产业链)的发展和消耗国家大量的财力。解决这样的的难题，就需要寻求高科技手段来满足日益增长的交通需求。智能交通系统 (Intelligent Transportation System, 简称ITS)正是解决这一矛盾的途径之一。ITS是在较完善的道路设施基础上，将先进的电子技术、信息技术、传感器技术和系统工程技术集成运用于地面交通 管理所建立的一种实时、准确、高效、区域性、全方位发挥作用的交通运输管理系统。

   ITS实现的技术核心是电子技术、信息技术、传感器技术等，各种信息传感和传输的实现，依赖于各类传感器的开发与研制，其中各类车辆信息的检测传感器是 整个系统的前端，因其工作环境一般是在繁忙的道路上，要求施工量小，抗损性强，工作寿命长，传感多种信息，对信息的及时性和准确性都有严格的要求。为此有 针对性开发的无线磁映像车辆检测器，使用无线磁映像车辆检测器具有可靠性高，受环境影响小，抗干扰能力强，对路面破坏小，成本低廉等优点，是优势显著的道 路车辆检测和停车场车位检测方法。

   无线磁映像车辆检测器利用地磁传感器技术和无线传感器网络技术，可以实现对路面或停车场车辆信息的检测和统计功能，检测功能包括流量、车速、车长检测和车型判断。并通过无线通讯的方式把所采集的数据发送到指挥中心，便于指挥中心及时下发的相应控制命令。

   无线磁映像车辆检测器是通过利用地磁传感器检测车辆对地磁的影响来采集路面的车辆信息。地磁传感器有很多种，其中巨磁电阻(GMR)传感器将四个巨磁电 阻(GMR)构成惠斯登电桥结构，该结构可以减少外界环境传感器输出稳定性的影响，增加传感器灵敏度。经过一定的工艺控制，GMR电阻的阻值与外加磁场强 度能够接近一定的线性关系。GMR电阻的阻值与磁场强度有关，与磁极的种类无关，整个传感器的电压信号输出在一定范围内与地磁强度接近线性关系。在具体应 用中，给传感器提供一定强度的偏置磁场，使传感器工作在线性区域。

车辆本身含有的铁磁物质会对车辆存在区域的地磁信号产生影响，使车辆存在区域的地球磁力线发生弯曲。当车辆经过传感器附近，传感器能够灵敏感知到信号的变化，经信号分析就可以得到检测目标的相关信息。基于本原理研制出两款无线磁映像车辆检测器,如图2和图3，

   图2中所示车辆检测器为存在型车辆检测器，可检测车辆经过与否，主要用于统计车流量;图3中所示车辆检测器为速度型车辆检测器，不仅统计车流量、还可检测车速、进行车辆分类。

   传统的道路交通流检测与统计可采用各种探测技术检测车辆存在来完成。传统的传感方式有感应线圈探测，目前红外光电技术、微波技术、视频技术等被应用在车 辆检测领域。传感线圈体积庞大、铺设对路面破坏严重、使用寿命短、系统维护成本高等。其他各种探测技术也有各个方面的有优缺点，各种探测技术性能比较如表 1所示。

   表1 各种探测技术性能比较

   交通信号控制系统主要功能包括：

   1、交通信号控制功能

   为提高系统的实用性和可靠性，系统设置了实时自适应、固定配时控制功能。

   2、交通数据自动采集与存储功能

   每一车道的车流信息通过无线车辆检测器进行自动采集，通过车辆检测器采集交通流量、速度、时间占有率等车辆信息。

3、特殊控制功能

   系统可根据实际交通需求，由指挥中心发出命令进行特殊控制，主要有：绿波控制，在特殊情况下，如警卫、消防、救护、抢险等，信号灯按预定的路线进行绿波 推进，以保证车辆畅通无阻，系统可预先设置的绿波线路的数量只受计算机硬盘容量的限制;单点控制，各路口的信号灯由各路口交通信号控制机独立控制;闪光控制，信号灯黄灯按一定的频率闪烁，向车辆和行人发出警告或提示;指定相位控制，根据路口交通需求，由指挥中心发出命令控制信号相位的执行时间，进行交通疏导。