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。
的阈值一般在20~50为宜,经过前期设定初始化之后,系统跳入检测状态。
2)检测状态
在检测状态中,系统进行车辆信号的判断,在这里不断不管外界的温度有怎么样的变化,基线在一定地调整基线,
的权值下发生相应的变化,阈值是在多次干扰信号出现的时候进行更新的。当检测到车辆信号,并且信号数量达到一个临界值时,系统会跳到有车状态。
3)有车状态
在有车状态中,基线是不进行自动更新的。当车辆信并且地磁信号数量达到一个临界值时,系统跳回检号消失,测状态。
算法会在检测状态和有车状态之间循环,完成一次循环就是检测到有车辆经过节点,所以,循环的次数就是车辆的数量,这样可以达到道路交通车流量的检测。
2
Fig4
图4
车辆检测算法流程图
Flowchartofvehicledetectionalgorithm
算法验证
Y,Z三个轴的信号进行处分别对AMR传感器的X,
理,对车辆地磁响应信号波形处理过程如图5~图7所示。
450
400350300250200150100500信号强度/counts
1.4更新模块
更新模块包括基线的更新和阈值的更新两部分。系统
XZY
在初始化状态,基线和阈值是预先设定的,当传感器采集多次信号后,由均值滤波得到3个轴各自的初始基线;阈值是经过多次实验经验所得,用于检测车辆信号。
系统进入检测状态后会不断地根据一个加权函数来更实现基线的重新标定。滤波后的信号是在以一定新基线,
如式(3)所示的是3个轴基线权值的方式不断地更新基线,的加权函数
Bsi(k)=式中
Fig5
信号强度/counts
102030405060708090100110
图5
450
400350300250200150100500
原始车辆响应信号波形
Originalresponsesignalwaveformofvehicle
XZY
{
Bsi(k-1)(1-?i)+f1(k)?i,无车Bsi(k-1),有车
,(3)
Bsi(k)为自适应基线,f(k)为经过滤?为加权系数,
Fig6
102030405060708090100110
时间/s
图6滤波后的车辆响应信号波形
k为信号的个数,波后连续的磁信号,右下角i代表3个磁轴之一。当外界环境发生变化时,为了更准确地确定基线,这个权值一般设为0.05较好。权值越大基线变化越快,受
Responsesignalwaveformofvehicleafterfiltering
阈值的更新主要是对多次干扰信号的采集,选取最大的干扰信号作为新的阈值。根据1.3.1节中的车辆信号的判断方法,可以得到干扰信号,系统没有车辆信号的情况不断地把干扰信号与基线作比较,选取最大的干扰差值下,
作为新的阈值。
如图4是车辆检测算法流程图,可以清楚地看到基线和阈值是在没有车辆信号的情况下进行的循环更新。基线是不断地循环自动更新的,阈值是经过多次干扰取得的最大值。这样的情况下可以很准确地除掉干扰信号,检测出车辆的存在。确保了监测道路交通车辆的实时性和准确性。
车数量/辆
干扰影响越大;相反,基线变化越慢,受干扰影响较小。
1.2
1.00.80.60.40.20
102030405060708090100110
时间/s
图7Fig7
检测结果波形
Testresultswaveform
由图可以看出:信号进行滤波处理后变到平滑,这样使能够更好地提取出车辆信息。3个坐标得算法更容易实现,
轴在有车辆驶入时都有变化,至少要有2个轴检测出车辆,系统才能够提取出车辆的信息。在信息处理过程中要进行信号的确认,所以,系统有几个数据的延迟。
选取深圳市南山区留仙大道作为实验场地,那里车流