專利名稱：基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交通狀態(tài)檢測(cè)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于地磁傳感技術(shù)的交 通車輛速度獲取方法。
背景技術(shù)：
道路交通狀態(tài)獲取是進(jìn)行交通流控制和誘導(dǎo)等交通管理的重要前提，是制定交通 安全管理策略、交通事故檢測(cè)、交通事故致因分析等交通安全保障措施的必要基礎(chǔ)，是交通 基礎(chǔ)設(shè)施管理、監(jiān)控和維護(hù)不可缺少的第一手資料。因此交通狀態(tài)獲取是交通管理、交通安 全保障和交通基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控維護(hù)的重要基礎(chǔ)性問題。交通狀態(tài)的獲取是通過布設(shè)在道路上的傳感器提供的信息進(jìn)行的，而地磁傳感器 有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，不受氣候條件影響、成本低廉、數(shù)據(jù)易于處理、便于無線傳輸?shù)?。另外通過 固定的交通傳感器獲取道路車輛速度及路段平均速度是交通管理者掌握道路狀況的有效 途徑。所以基于交通傳感器求得準(zhǔn)確的車輛速度及一段時(shí)間內(nèi)的平均速度能夠?yàn)樯蠈拥臄?shù) 據(jù)融合及管理決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和依據(jù)。隨著ITSdntelligent Transportation Systems，智能交通系統(tǒng))在中國(guó)的發(fā)展 和應(yīng)用，實(shí)時(shí)掌握道路交通狀態(tài)，準(zhǔn)確獲取交通車輛的速度信息，為交通管理部門實(shí)時(shí)決策 提供重要依據(jù)成為一項(xiàng)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，用于 準(zhǔn)確獲取交通車輛的速度信息，克服現(xiàn)有智能交通系統(tǒng)在獲取交通車輛的速度信息方面存 在的缺陷。技術(shù)方案是，一種基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，其特征是所述方 法包括步驟1 對(duì)地磁傳感器接收的地磁波形數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；步驟2 根據(jù)處理后的地磁波形數(shù)據(jù)判斷是否有車輛臨近地磁傳感器；步驟3 根據(jù)處理后的地磁波形數(shù)據(jù)判斷車輛是否處于停止?fàn)顟B(tài)；步驟4 根據(jù)處理后的地磁波形數(shù)據(jù)判斷車輛是否處于通過狀態(tài)；步驟5 當(dāng)有車輛經(jīng)過地磁傳感器時(shí)，在地磁波形數(shù)據(jù)中，選取車輛臨近傳感器時(shí) 的起點(diǎn)和車輛離開傳感器時(shí)的終點(diǎn)；步驟6 利用不同的算法計(jì)算車輛速度；步驟7 對(duì)不同算法計(jì)算得到的車輛速度進(jìn)行融合處理，獲得最終的車輛速度。所述地磁傳感器采用雙芯片地磁傳感器。所述對(duì)接收的地磁波形數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括利用低通濾波器對(duì)接收的地磁波形 數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，用以去除環(huán)境噪聲及硬件噪聲；進(jìn)一步還包括對(duì)濾波處理后的地磁波 形數(shù)據(jù)進(jìn)行線性插值處理。
于第-感器。
所述判斷是否有車輛臨近地磁傳感器具體是 步驟11 設(shè)定車輛臨近傳感器時(shí)的第一滑動(dòng)窗口的高度和寬度； 步驟12 如果地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形數(shù)據(jù)的幅值之差大 -滑動(dòng)窗口的高度，且持續(xù)時(shí)間大于第一滑動(dòng)窗口的寬度，則判定車輛的車頭經(jīng)過傳
所述判斷車輛處于是否處于停車狀態(tài)具體是 步驟21 設(shè)定車輛停止時(shí)的第二滑動(dòng)窗口的高度和寬度； 步驟22 如果地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形數(shù)據(jù)的幅值之差小 于第二滑動(dòng)窗口的高度，且持續(xù)時(shí)間大于第二滑動(dòng)窗口的寬度，則判定車輛處于停止?fàn)顟B(tài)。所述判斷車輛是否處于通過狀態(tài)具體是步驟31 設(shè)定車輛離開傳感器時(shí)的第三滑動(dòng)窗口的高度和寬度；步驟32 如果地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形數(shù)據(jù)的幅值之差小 于第三滑動(dòng)窗口的高度，且持續(xù)時(shí)間大于第三滑動(dòng)窗口的寬度，則判定有車輛的車尾經(jīng)過 傳感器，并進(jìn)一步判定車輛的整體經(jīng)過傳感器。所述車輛臨近傳感器時(shí)的起點(diǎn)是地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形 數(shù)據(jù)的幅值之差大于第一滑動(dòng)窗口的高度的第一時(shí)間點(diǎn)，所述車輛離開傳感器時(shí)的終點(diǎn)是 地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形數(shù)據(jù)的幅值之差小于第三滑動(dòng)窗口的高度 的第一時(shí)間點(diǎn)。所述利用不同的算法計(jì)算車輛速度包括利用車型分析法、時(shí)間差分析法和短時(shí)預(yù) 測(cè)法計(jì)算車輛速度；所述車型分析法采用公式義={LvehtLr:alxT^3'6xfs(km/h)
VenEnd - VehStart其中LVeh為車長(zhǎng)；Lertra為附加車長(zhǎng)；fs為地磁傳感器采樣頻率；VehEnd-VehStart 為車輛波形采樣點(diǎn)數(shù)；所述時(shí)間差分析法采用公式vs = H，Xk ( km/h )
deJData其中L為傳感器兩芯片距離；fs為地磁傳感器采樣頻率；k為插值倍數(shù)；defData 為兩波形的采樣點(diǎn)差；所述短時(shí)預(yù)測(cè)法公式V。= f(Vl，v2，v3，…)其中V1, v2，v3，…為歷史速度值。所述對(duì)不同算法計(jì)算得到的車輛速度進(jìn)行融合處理具體是取任何兩種算法計(jì)算 的速度的絕對(duì)差最小的兩個(gè)速度值的均值作為融合速度。本發(fā)明的有益效果是，根據(jù)地磁傳感器得到的地磁信號(hào)，通過不同算法求得不同 算法下的車輛速度，并通過一定的融合算法得到更準(zhǔn)確的融合速度，為交通管理者提供交 通狀態(tài)參數(shù)。


圖1是基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法流程圖；圖2是濾波前地磁波形數(shù)據(jù)圖3是濾波后地磁波形數(shù)據(jù)圖；圖4是濾波并插值后的地磁波形數(shù)據(jù)圖；圖5是車輛臨近傳感器和車輛離開傳感器的滑動(dòng)窗口示意圖；圖6是停車狀態(tài)時(shí)的地磁數(shù)據(jù)波形及停車滑動(dòng)窗口示意圖；圖7是雙芯片傳感器采集得到濾波后的地磁波形數(shù)據(jù)圖；圖8是附加車長(zhǎng)示意圖；圖9是速度融合的實(shí)施示意路；圖10是實(shí)施例給出的部分車輛波形圖；圖11是實(shí)際速度與融合速度對(duì)比圖；圖12是視頻標(biāo)定的現(xiàn)場(chǎng)車輛情況表；圖13是實(shí)際速度和融合速度表。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性 的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。圖1是基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法流程圖。圖1中，一種基于地 磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，其特征是所述方法包括步驟1 對(duì)地磁傳感器接收的地磁波形數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。地磁傳感器采用設(shè)定采樣頻率接收地磁波形數(shù)據(jù)，采樣頻率設(shè)定好后，一般不會(huì) 改變。對(duì)接收的地磁波形數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括利用低通濾波器對(duì)接收的地磁波形數(shù)據(jù) 進(jìn)行濾波處理，以及對(duì)濾波處理后的地磁波形數(shù)據(jù)進(jìn)行線性插值處理。A)利用低通濾波器對(duì)車輛經(jīng)過傳感器時(shí)采集到的地磁信號(hào)濾波，去除環(huán)境噪聲及 硬件噪聲。地磁傳感器具有自學(xué)習(xí)能力，可以學(xué)習(xí)無車輛是地磁環(huán)境的情況，并返回一個(gè)經(jīng) 過放大后對(duì)應(yīng)的特定的幅值，以標(biāo)識(shí)環(huán)境磁場(chǎng)的大小。若有車輛經(jīng)過，車輛的金屬物質(zhì)導(dǎo)致 磁場(chǎng)波動(dòng)，通過同樣的放大和處理，設(shè)定特定的采樣頻率，得到車輛經(jīng)過的波形數(shù)據(jù)。圖2是濾波前地磁波形數(shù)據(jù)圖。車輛經(jīng)過傳感器時(shí)的原始數(shù)據(jù)由于環(huán)境等因素的 干擾，數(shù)據(jù)比較粗糙，不利于處理。根據(jù)對(duì)波形數(shù)據(jù)頻譜分析，設(shè)計(jì)特定的低通濾波器，得到 新的波形數(shù)據(jù)如圖3?？梢姙V波后的數(shù)據(jù)比較平滑，且沒有改變波形的整體形狀和采樣頻 率，這樣得到便于處理的波形數(shù)據(jù)。B)為提高求解精度，對(duì)濾波后的地磁數(shù)據(jù)進(jìn)行線性插值。由于硬件設(shè)計(jì)的采樣頻率是一定的，即Is單位采集的地磁幅值的個(gè)數(shù)，通過插值 可以得到更高采樣頻率的波形數(shù)據(jù)，可以提高求解的精度。圖4為圖2波形數(shù)據(jù)進(jìn)行10倍 插值的結(jié)果，由圖4可見波形沒有改變，橫坐標(biāo)拉伸。步驟2 根據(jù)處理后的地磁波形數(shù)據(jù)判斷是否有車輛臨近地磁傳感器。如圖3，可以通過設(shè)置特定算法判別車輛臨近地磁傳感器和車輛離開地磁傳感器。 本發(fā)明采用雙門限法，分別對(duì)車輛臨近和車輛離開設(shè)定滑動(dòng)窗口，判斷車輛臨近與離開與 否。如圖5，A和B分別為車輛臨近和車輛離開的判別滑動(dòng)窗口。
步驟11 分別設(shè)定車輛臨近傳感器時(shí)的第一滑動(dòng)窗口的高度和寬度為 InffinHeigh和InWinWidth。EnvironValue為沒有車輛時(shí)環(huán)境對(duì)應(yīng)的波形峰值。步驟12 無車時(shí)，EnvironValue基本不變，在一定值左右波動(dòng)，當(dāng)有車輛臨近時(shí)， 幅值會(huì)有大的波動(dòng)。若以地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與EnvironValue絕對(duì)之差大于第一滑動(dòng)窗 口的高度InWinHeigh為條件，找到滿足條件的點(diǎn)(VehStart表示)，并判斷InWinWidth窗 口內(nèi)都滿足該條件(即持續(xù)時(shí)間大于第一滑動(dòng)窗口的寬度)JBSVehStart為車輛臨近傳 感器時(shí)的起點(diǎn)。步驟3 根據(jù)處理后的地磁波形數(shù)據(jù)判斷車輛是否處于停止?fàn)顟B(tài)。車輛經(jīng)過傳感器狀態(tài)可分為停車狀態(tài)和通過狀態(tài)，若為停車狀態(tài)，得到車輛的經(jīng) 過傳感器的瞬時(shí)速度為0，若為通過狀態(tài)，得到車輛經(jīng)過傳感器的瞬時(shí)速度為一正數(shù)。停車時(shí)，磁場(chǎng)無趨勢(shì)變化，而是在某個(gè)值浮動(dòng)(此值遠(yuǎn)離于EnvironValue，與 EnvironValue的絕對(duì)之差一般大于InWinHeigh)，故其波形數(shù)據(jù)也在某個(gè)值浮動(dòng)，停車時(shí) 的波形圖如圖6所示?？梢栽O(shè)置一定的滑動(dòng)窗口判斷是否停車。如圖6中窗口 C，對(duì)波形按 照窗口 C進(jìn)行掃描。步驟21 設(shè)定車輛停止時(shí)的第二滑動(dòng)窗口的高度和寬度分別為StopWinWidth和 StopWinHeigh0步驟22 如果地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形數(shù)據(jù)的幅值 之差小于第二滑動(dòng)窗口的高度StopWinHeigh，且持續(xù)時(shí)間大于第二滑動(dòng)窗口的寬度 Stopffinffidth,則判定車輛處于停止?fàn)顟B(tài)。若算法中StopWinWidth是可變的，利用上述算法，可以得到圖6中的停車開始 時(shí)間點(diǎn)(StartStop)和停車結(jié)束時(shí)間點(diǎn)(EndStop)，根據(jù)采樣頻率(每秒采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè) 數(shù))，可以得到停車時(shí)間。對(duì)于停車的情況，可以根據(jù)波形情況判斷車輛的存在。車輛經(jīng)過傳感器時(shí)，若先減 速再停車，把步驟2中得到的車輛起點(diǎn)(VehStart)的編號(hào)設(shè)為1，則StartStop的編號(hào)大于 1 ；若開始檢測(cè)時(shí)車輛已經(jīng)存在，并停在傳感器處，則StartStop的編號(hào)也為1。所以可以根 據(jù)得到的StartStop的值判斷車輛存在或車輛停車。步驟4 根據(jù)處理后的地磁波形數(shù)據(jù)判斷車輛是否處于通過狀態(tài)。如圖5所示，B分別為車輛離開的判別滑動(dòng)窗口。步驟31 分別設(shè)定車輛離開傳感器時(shí)的第三滑動(dòng)窗口的高度和寬度為 OutffinHeight和OutWinWinth。EnvironValue為沒有車輛時(shí)環(huán)境對(duì)應(yīng)的波形峰值。步驟32 無車時(shí)，EnvironValue基本不變，在一定值左右波動(dòng)，當(dāng)有車輛臨近時(shí)， 幅值會(huì)有大的波動(dòng)。若以地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與EnvironValue絕對(duì)之差小于第三滑動(dòng)窗 口的高度OutWinHeight為條件，找到滿足條件的點(diǎn)(VehEnd表示)，并判斷OutWinWinth窗 口內(nèi)都滿足該條件(即持續(xù)時(shí)間大于第三滑動(dòng)窗口的寬度)，則記VehEnd為車輛離開傳感 器時(shí)的終點(diǎn)。步驟5 當(dāng)有車輛經(jīng)過地磁傳感器時(shí)，在地磁波形數(shù)據(jù)中，選取車輛臨近傳感器時(shí) 的起點(diǎn)和車輛離開傳感器時(shí)的終點(diǎn)。車輛臨近傳感器時(shí)的起點(diǎn)是地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形數(shù)據(jù) 的幅值之差大于第一滑動(dòng)窗口的高度的第一時(shí)間點(diǎn)，即步驟2中的VehStart。車輛離開傳感器時(shí)的終點(diǎn)是地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形數(shù)據(jù)的幅值之差小于第三 滑動(dòng)窗口的高度的第一時(shí)間點(diǎn)，即步驟2中的VehEnd。步驟6 利用不同的算法計(jì)算車輛速度。根據(jù)地磁傳感器特定的采樣頻率和芯片模式，選擇速度求解算法。本研究的交通地磁傳感器為雙芯片多功能新型地磁傳感器，即在電路板中沿車流 方向以特定距離(設(shè)為L(zhǎng))安裝兩個(gè)同樣的數(shù)據(jù)采集芯片，兩芯片感應(yīng)地磁的方向?yàn)樨Q直方 向，分別設(shè)為Zl軸和Z2軸，兩芯片同時(shí)采集車輛波形，當(dāng)車輛經(jīng)過時(shí)的濾波處理后的車輛 波形數(shù)據(jù)如圖8所示?；诮煌ǖ卮艂鞲衅鞯乃俣惹蠼庥幸韵滤惴ˋ.車型分析法若車長(zhǎng)(設(shè)Lveh)已知，則可根據(jù)車輛經(jīng)過傳感器的時(shí)間求得速度(只需利用其中 一個(gè)軸的波形數(shù)據(jù))，公式為 ν, = (、O1000x3." ( km/h ) VehEnd - VehStart其中LVeh為車長(zhǎng)；Lertra為附加車長(zhǎng)；fs為地磁傳感器采樣頻率；VehEnd-VehStart 為車輛波形采樣點(diǎn)數(shù)。Lveh和fs為已知，VehEnd-VehStart可以根據(jù)步驟2求得，Lextea需要進(jìn)行標(biāo)定。Lextra的存在是因?yàn)樗惴ㄖ熊囕v臨近傳感器起點(diǎn)VehStart的幅值并不正好是車頭 前沿剛好經(jīng)過傳感器時(shí)的幅值，車輛離開傳感器終點(diǎn)VehEnd的幅值也并不正好是車尾后 沿剛好經(jīng)過離開傳感器時(shí)的幅值。如圖8所示，當(dāng)幅值在InWinHeigh時(shí)，車輛離傳感器點(diǎn) 的距離為L(zhǎng)exteal ；幅值在VehEnd時(shí)，車輛離傳感器點(diǎn)的距離為、tea2 ；則L
extraextra2°
根據(jù)滑動(dòng)窗口設(shè)定的不同，、tra可能為正，也可能為負(fù)。由地磁特性可知，同一輛車，不同車速，波形形狀不變，時(shí)間軸壓縮或拉伸；不同車 輛，同一車速，波形形狀不同。所以同一車型有相同的Lextra，不同車型可能有不同的Lextra。這 樣可以根據(jù)固定的幾種車型，采集不同車型的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際車速對(duì)、tea進(jìn)行標(biāo)定，得 到不同車型的Lratea。實(shí)踐中不同車型的Lraitra差別不大，簡(jiǎn)化起見，可以以幾種車型的Lratea 的平均值代替。B.時(shí)間差分析法若地磁傳感器為雙芯片，這車輛先后經(jīng)過兩芯片時(shí)會(huì)得到具有一定時(shí)間差的大致 相同的兩個(gè)波形，如圖7，可以根據(jù)兩芯片之間的距離及兩波形的采樣點(diǎn)差求得車輛經(jīng)過傳 感器時(shí)的速度。由于兩波形的時(shí)間之差較小，為了降低舍入誤差，對(duì)兩波形數(shù)據(jù)進(jìn)行插值， 得到插值后的采樣點(diǎn)差。計(jì)算公式為、=H6xk (km/h)
dejData其中L為傳感器兩芯片距離；fs為采樣頻率；k為插值倍數(shù)；defData為兩波形的 采樣點(diǎn)差。插值后，采樣點(diǎn)差的計(jì)算可以用以下方法通過兩波形橫坐標(biāo)錯(cuò)移，求得兩數(shù)據(jù)向 量具有最大相關(guān)系數(shù)時(shí)的錯(cuò)移值，即為采樣點(diǎn)差；也可在兩波形上取特殊點(diǎn)，分別計(jì)算對(duì)應(yīng)
8特殊點(diǎn)的橫坐標(biāo)差，求平均得到采樣點(diǎn)差。采樣點(diǎn)差除以插值倍數(shù)與采樣頻率的積，即得車 輛經(jīng)過兩芯片的時(shí)間差。C.短時(shí)預(yù)測(cè)法根據(jù)車流理論，前后相鄰車輛的速度之間遵循跟馳行為，并與路段整體車流速度 有一定關(guān)系，把以前兩種方法求得的速度值作為歷史值，可以進(jìn)行短時(shí)速度預(yù)測(cè)，并可作為 車輛速度的參考值。計(jì)算公式vc = f (V1, V2, V3,…)其中v1; v2，V3，…為歷史速度值。V。與歷史速度之間的關(guān)系可以通過一定的預(yù)測(cè)模型求得，車輛經(jīng)過傳感器的各個(gè) 速度值，可以看作傳感器對(duì)車流速度基于時(shí)間序列的采樣，故可以利用時(shí)間序列分析的理 論，建立時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型，得到當(dāng)前速度與歷史速度的函數(shù)關(guān)系。步驟7 對(duì)不同算法計(jì)算得到的車輛速度進(jìn)行融合處理，獲得最終的車輛速度。根據(jù)上述不同算法可以求得的不同車輛速度值，通過數(shù)據(jù)融合，可以得到更準(zhǔn)確 的融合速度。最簡(jiǎn)單的方法可以利用三者的平均值作為融合速度值，但這種方法擴(kuò)大了誤 差較大的速度值對(duì)融合速度值得影響。另一種方法是三取二法，取絕對(duì)差最小的兩速度值 的均值作為融合速度，其實(shí)施思路如圖9，這樣可以消除某個(gè)誤差較大速度值對(duì)融合速度值 的影響，但若誤差都較大時(shí)，可能得到較壞的結(jié)果。實(shí)施例利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)安裝的交通地磁傳感器采集到的實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)本方法進(jìn)行驗(yàn)證，得 到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(1)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理本實(shí)施例選取2009年5月12日上午11時(shí)采集到45輛車的現(xiàn)場(chǎng)波形數(shù)據(jù)，并利 用現(xiàn)場(chǎng)拍攝的視頻對(duì)現(xiàn)場(chǎng)車輛情況進(jìn)行標(biāo)定，給出了車輛通過傳感器時(shí)的狀態(tài)和速度，如 圖12所示。記開始錄像時(shí)的時(shí)間為0，相對(duì)時(shí)間為車輛經(jīng)過傳感器時(shí)距開始錄像的時(shí)間，經(jīng) 過的車輛中都為小汽車，統(tǒng)一取小汽車平均車長(zhǎng)4. 5m。設(shè)計(jì)FIR低通濾波器，得到濾波后的波形數(shù)據(jù)，濾波器的參數(shù)為b[66] = {-O. 0007，-0. 0006，-0. 0009，-0. 0011，-0. 0013，-0. 0016，-0. 0017，-0. 0 018,-0. 0018,-0. 0016,-0. 0012,-0. 0006,0. 0003,0. 0015,0. 003,0. 0048,0. 0071,0. 0096， 0. 0126,0. 0158,0. 0193,0. 0229,0. 0268,0. 0306,0. 0345,0. 0382,0. 0417,0. 0449,0. 0478， 0. 0501,0. 052,0. 0532,0. 0539,0. 0539,0. 0532,0. 052,0. 0501,0. 0478,0. 0449,0. 0417， 0. 0382,0. 0345,0. 0306,0. 0268,0. 0229,0. 0193,0. 0158,0. 0126,0. 0096,0. 0071,0. 0048， 0.003，0.0015，0. 0003，-0. 0006，-0. 0012，-0. 0016，-0. 0018，-0. 0018，-0. 0017，-0. 0016，-0. 0013，-0. 0011，-0. 0009，-0. 0006，-0. 0007}。(2)車輛臨近和離開判別通過設(shè)置合適臨近判別窗口 (InffinHeigh和Inffinffidth)和離開判別窗口 (OutffinHeight和OutWinWinth)的大小，從波形數(shù)據(jù)中切割出車輛波形數(shù)據(jù)，通過實(shí)驗(yàn)，本 實(shí)施例選取的窗口參數(shù)如下 JnffinHeigh = 70，Inffinffidth = 30，OutffinHeight = 25， Outffinffinth = 120 ；同樣判別停車的窗口參數(shù)如下=StopWinHeigh = 10, Stopffinffidth =DStopT*fs，其中DStopT為設(shè)定的認(rèn)為滿足車輛停車的最短時(shí)間(可取Is或2s)。利用上 述窗口參數(shù)，得到45輛車的波形數(shù)據(jù)，計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率達(dá)100%，處理后的部分車輛波形數(shù)據(jù)如 圖10所示，波形的特征反映了車輛通過傳感器的狀態(tài)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，本參數(shù)對(duì)傳感器處所 在路段車輛計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確率大于98%。(3)速度融合及對(duì)比利用得到的車輛波形數(shù)據(jù)及本發(fā)明的算法，得到各方法的計(jì)算速度，并利用三取 二的速度融合算法，得到最后的融合速度如圖13，可知平均絕對(duì)誤差約3. 47km/h，平均速 度之差僅0. 38km/h。實(shí)際速度與融合速度的對(duì)比圖見圖11，柱形圖為實(shí)際速度與融合速度 之差，最大不超過15km/h。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，其特征是所述方法包括步驟1對(duì)地磁傳感器接收的地磁波形數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；步驟2根據(jù)處理后的地磁波形數(shù)據(jù)判斷是否有車輛臨近地磁傳感器；步驟3根據(jù)處理后的地磁波形數(shù)據(jù)判斷車輛是否處于停止?fàn)顟B(tài)；步驟4根據(jù)處理后的地磁波形數(shù)據(jù)判斷車輛是否處于通過狀態(tài)；步驟5當(dāng)有車輛經(jīng)過地磁傳感器時(shí)，在地磁波形數(shù)據(jù)中，選取車輛臨近傳感器時(shí)的起點(diǎn)和車輛離開傳感器時(shí)的終點(diǎn)；步驟6利用不同的算法計(jì)算車輛速度；步驟7對(duì)不同算法計(jì)算得到的車輛速度進(jìn)行融合處理，獲得最終的車輛速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，其特征是 所述地磁傳感器采用雙芯片地磁傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，其特征是 所述對(duì)接收的地磁波形數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括利用低通濾波器對(duì)接收的地磁波形數(shù)據(jù)進(jìn)行 濾波處理，用以去除環(huán)境噪聲及硬件噪聲；進(jìn)一步還包括對(duì)濾波處理后的地磁波形數(shù)據(jù)進(jìn) 行線性插值處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，其特征是 所述判斷是否有車輛臨近地磁傳感器具體是步驟11 設(shè)定車輛臨近傳感器時(shí)的第一滑動(dòng)窗口的高度和寬度； 步驟12 如果地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形數(shù)據(jù)的幅值之差大于第 一滑動(dòng)窗口的高度，且持續(xù)時(shí)間大于第一滑動(dòng)窗口的寬度，則判定車輛的車頭經(jīng)過傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，其特征是 所述判斷車輛處于是否處于停車狀態(tài)具體是步驟21 設(shè)定車輛停止時(shí)的第二滑動(dòng)窗口的高度和寬度；步驟22 如果地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形數(shù)據(jù)的幅值之差小于第 二滑動(dòng)窗口的高度，且持續(xù)時(shí)間大于第二滑動(dòng)窗口的寬度，則判定車輛處于停止?fàn)顟B(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，其特征是 所述判斷車輛是否處于通過狀態(tài)具體是步驟31 設(shè)定車輛離開傳感器時(shí)的第三滑動(dòng)窗口的高度和寬度； 步驟32 如果地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形數(shù)據(jù)的幅值之差小于第 三滑動(dòng)窗口的高度，且持續(xù)時(shí)間大于第三滑動(dòng)窗口的寬度，則判定有車輛的車尾經(jīng)過傳感 器，并進(jìn)一步判定車輛的整體經(jīng)過傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，其特征是 所述車輛臨近傳感器時(shí)的起點(diǎn)是地磁波形數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形數(shù)據(jù)的幅 值之差大于第一滑動(dòng)窗口的高度的第一時(shí)間點(diǎn)，所述車輛離開傳感器時(shí)的終點(diǎn)是地磁波形 數(shù)據(jù)的幅值與無車輛經(jīng)過時(shí)地磁波形數(shù)據(jù)的幅值之差小于第三滑動(dòng)窗口的高度的第一時(shí) 間點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，其特征是 所述利用不同的算法計(jì)算車輛速度包括利用車型分析法、時(shí)間差分析法和短時(shí)預(yù)測(cè)法計(jì)算 車輛速度；(LV(lh + Llm) χ 1000 x3.6x fs < τ /τ ν所沭車型分析法采用公式.ν, ——^--— ( km/h )/ΤΓ^^^Λ m^^hi Λ A1 · ^VehEnd - VehStart其中LVeh為車長(zhǎng)；Lextra為附加車長(zhǎng)；fs為地磁傳感器采樣頻率；VehEnd-VehStart為 車輛波形采樣點(diǎn)數(shù)；所述時(shí)間差分析法采用公式、=Lx^3fxk ( km/h )aejData其中L為傳感器兩芯片距離；fs為地磁傳感器采樣頻率；k為插值倍數(shù)；defData為兩 波形的采樣點(diǎn)差；所述短時(shí)預(yù)測(cè)法公式v。= f(vi; v2, v3,…) 其中、， ，％，…為歷史速度值。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，其特征是 所述對(duì)不同算法計(jì)算得到的車輛速度進(jìn)行融合處理具體是取任何兩種算法計(jì)算的速度的 絕對(duì)差最小的兩個(gè)速度值的均值作為融合速度。
全文摘要
本發(fā)明公開了交通狀態(tài)檢測(cè)傳感器技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于地磁傳感技術(shù)的交通車輛速度獲取方法，用于準(zhǔn)確獲取交通車輛的速度信息。該方法包括對(duì)地磁傳感器接收的地磁波形數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；根據(jù)處理后的地磁波形數(shù)據(jù)判斷是否有車輛臨近地磁傳感器；根據(jù)處理后的地磁波形數(shù)據(jù)判斷車輛是否處于停止?fàn)顟B(tài)；根據(jù)處理后的地磁波形數(shù)據(jù)判斷車輛是否處于通過狀態(tài)；當(dāng)有車輛經(jīng)過地磁傳感器時(shí)，在地磁波形數(shù)據(jù)中，選取車輛臨近傳感器時(shí)的起點(diǎn)和車輛離開傳感器時(shí)的終點(diǎn)；利用不同的算法計(jì)算車輛速度；對(duì)不同算法計(jì)算得到的車輛速度進(jìn)行融合處理，獲得最終的車輛速度。本發(fā)明根據(jù)地磁波形數(shù)據(jù)和不同算法，求得不同的車輛速度，并通過融合算法得到融合速度。
文檔編號(hào)G08G1/052GK101923782SQ20101023979
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者孫曉亮, 徐東偉, 李海艦, 李科峰, 秦勇, 董宏輝, 賈利民 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)