如何使用磁力計(jì)檢測(cè)車(chē)輛的存在或移動(dòng)

作者/Aswin Sivakumar 恩智浦半導(dǎo)體

　　1 傳感器放置位置

　　受測(cè)的磁通線密度強(qiáng)度或場(chǎng)強(qiáng)會(huì)隨著傳感器和車(chē)輛之間距離的增大而減弱。這會(huì)導(dǎo)致信號(hào)變得非常微弱，難以進(jìn)行事件檢測(cè)和分析。因此，傳感器相對(duì)于汽車(chē)表面的有效放置位置是一個(gè)重要考慮因素。

　　將傳感器安裝在道路上(靠近表面)是最常見(jiàn)和有效的方法，如圖1所示。由于汽車(chē)底部是金屬最集中的地方，這種方法被用于檢測(cè)車(chē)輛的存在。另一個(gè)理想位置是一根2.5英尺高的桿子頂端，安裝在車(chē)道側(cè)邊，桿子和移動(dòng)的車(chē)輛之間的最佳距離為1至2英尺。

　　從對(duì)應(yīng)的特征波形圖我們可以看出，將傳感器放置在路表時(shí)，信號(hào)波形圖中磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化更加強(qiáng)烈。圖2顯示了增大傳感器和汽車(chē)之間的距離會(huì)對(duì)受測(cè)信號(hào)強(qiáng)度產(chǎn)生怎樣的影響。

　　圖1 傳感器放置位置

　　圖2.傳感器與車(chē)輛之間距離的影響

　　2車(chē)輛檢測(cè)難題

　　我們已經(jīng)了解了與汽車(chē)感應(yīng)相關(guān)的基本概念，現(xiàn)在，讓我們用一個(gè)基于閾值的簡(jiǎn)單檢測(cè)方法來(lái)檢測(cè)一下車(chē)輛的存在。例如，如果受測(cè)信號(hào)的RMS值(所有X、Y和Z軸)高于用戶(hù)定義的閾值，那么車(chē)輛會(huì)被判定為存在/經(jīng)過(guò)，反之亦然。雖然這種方法看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但在某些重要場(chǎng)景中，它可能會(huì)生成虛假的正/負(fù)觸發(fā)信號(hào)?？紤]到車(chē)輛的大小分類(lèi)(從自行車(chē)到卡車(chē))，與地磁場(chǎng)接觸的黑金屬數(shù)量也各不相同，因此，測(cè)量到的信號(hào)強(qiáng)度變化也會(huì)出現(xiàn)差異。這就意味著采用一個(gè)通用的激活閾值并不是一個(gè)適合檢測(cè)所有車(chē)輛類(lèi)型的優(yōu)良解決方案。

　　此外，傳感器的信號(hào)基線(即處于零通量磁場(chǎng)下)也會(huì)因溫度而產(chǎn)生微小差異。這種隨溫度變化而產(chǎn)生的偏移量變化可能造成虛假觸發(fā)信號(hào)。因此，我們不是僅僅使用基于閾值的檢測(cè)方法，而是可以使用模式識(shí)別技術(shù)來(lái)了解相關(guān)特征。這有助于獲取有意義的時(shí)間或頻域特性，比如平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、各軸線之間的關(guān)聯(lián)、最小值/最大值等。最初，可通過(guò)獲取各類(lèi)車(chē)輛(按尺寸分類(lèi))的特征建立訓(xùn)練模型。該模式識(shí)別訓(xùn)練模型的效用高低將由訓(xùn)練集的大小決定。因此，在不考慮操作條件的情況下，該模式識(shí)別模型能夠通過(guò)仔細(xì)分析特征，幫助我們有效地識(shí)別車(chē)輛的存在。

　　另一個(gè)常見(jiàn)而明顯的難題是如何防止在圖3a所示的場(chǎng)景中出現(xiàn)虛假觸發(fā)信號(hào)問(wèn)題。傳感器2能夠感知車(chē)輛1的存在嗎?我們?nèi)绾谓忉屵@種情況，并防止來(lái)自鄰近車(chē)道的虛假觸發(fā)信號(hào)?

　　如圖3b所示，將傳感器放置在道路盡頭，但對(duì)于多車(chē)道來(lái)說(shuō)非常棘手。所以，一種快速的方法就是利用磁力屏蔽傳感器(在本例中為傳感器2)的后部，這樣可以減少車(chē)輛1對(duì)傳感器2造成的場(chǎng)強(qiáng)幅值。也就是說(shuō)，如果(車(chē)輛經(jīng)過(guò)時(shí))傳感器1測(cè)量到的信號(hào)變化幅值大于傳感器2測(cè)量到的信號(hào)變化，就表示汽車(chē)實(shí)際是在車(chē)道1，而不是車(chē)道2。

　　圖3 虛假事件觸發(fā)信號(hào)場(chǎng)景