地磁傳感器介紹
地磁傳感器可用于檢測車輛的存在和車型識別。數(shù)據采集系統(tǒng)在交通監(jiān)控系統(tǒng)中起著非常重要的作用，地磁傳感器是數(shù)據采集系統(tǒng)的關鍵部分，傳感器的性能對數(shù)據采集系統(tǒng)的準確性起決定作用。
“地磁傳感器”的工作原理是當駕駛員將車輛停在車位上，“地磁傳感器”將自動感應車輛的停車時間，將時間傳送到中繼站進行計費，市民直接用銀行卡在POS機上繳費。同時利用該設備攝像功能，不交費的車輛進行拍照，并將這些車輛信息錄入有關網站，對逃費車輛采取一定措施。
地磁傳感技術及其優(yōu)點
地球的磁場在幾公里之內基本上是恒定的，但大型的鐵磁性物體會對地球磁場產生巨大的擾動，地磁傳感器可以分辨出地球磁場6000分之1的變化，而當車輛通過時對地磁的影響將達到地磁強度的幾分之一，因此利用地磁傳感器來探測車輛，具有極高的靈敏度，地磁傳感器就是通過探測車輛通過時對地球磁場產生的擾動來探測車輛的，國外的應用非常廣泛。
1、安裝、維修方便，不必封閉車道、對路面破壞小，當在檢測點吊架或側面安裝時不用破壞路面，維修時只需檢查地磁傳感器即可；檢測點不易遭到破壞，不受路面移動影響；
2、地磁傳感器是利用地球磁場在鐵磁物體通過時的變化來檢測，所以它不受氣候的影響；
3、通過對靈敏度的設置可以識別鐵磁性物體的大小，可以大致判斷出車輛的類型；
4、對非鐵磁性物體沒有反應，因此可以有效地減少誤檢。
地磁傳感器可用于檢測車輛的存在和車型識別。利用車輛通過道路時對地球磁場的影響來完成車輛檢測的傳感器與目前常用的地磁線圈（又稱地感線圈）檢測器相比，具有安裝尺寸小、靈敏度高、施工量小、使用壽命長，對路面的破壞?。ㄓ芯€安裝只需要在路面開一條5毫米寬的縫，無線安裝只需要在路面打一個直徑55 毫米深150毫米的洞，當在檢測點吊架或側面安裝時不用破壞路面）等優(yōu)點，在智能交通系統(tǒng)的信息采集中必將起到非常重要的作用。
地磁傳感器對車輛存在性檢測原理
地球磁場的強度在0.5 至0.6 高斯，地球磁場在很廣闊的區(qū)域內（大約幾公里）其強度是一定的。當一個鐵磁性物體，如汽車，置身于磁場中，它會使磁場擾動，如圖1，此時，放置于其附件的地磁傳感能測量出地磁場強度的變化，從而對車輛的存在性進行判斷。
圖1 汽車對地磁場的擾動
對于車輛的存在和方向檢測，不需要象對車輛進行分類時那么詳細的信息，所以只需將磁傳感器放置在路邊，沿著被檢測的車道即可，而不需要在車道上挖坑埋入磁傳感器。三軸磁傳感器放在距地面1英尺高的位置，X、Y、Z軸方向定義如圖2所示。
圖2 車輛與磁傳感器初始化設置
沿著向上方向的Z軸磁場可用來檢測車輛的存在，如圖3，轎車經過時Z軸的曲線，該曲線的特點是： 當傳感器與車輛平行時出現(xiàn)峰值。當在車輛距傳感器1英尺的情形下，對該曲線進行平滑處理后，可用來指示車輛的存在。通過建立合適的閥值，可以濾掉旁邊車道的車輛或遠距離車輛帶來的干擾信號。
圖3 轎車經過時Z軸磁傳感器的曲線圖
除了上述沿著向上方向的Z軸檢測到手磁場變化可用來檢測車輛的存在，檢測車輛存在的另一方法是觀察磁場變化的大小，也就是計算出整個地磁場在汽車經過時的磁場強度變化情況，從面判斷出有無汽車經過： 磁場的大?。剑╔^2+Y^2+Z^2）^1/2
圖4顯示了磁傳感器距車輛1 英尺、5 英尺、10 英尺和21 英尺時，一輛轎車通過所產生的曲線。在不同距離下，Z軸的曲線形狀很相似，但是信號強度卻大不相同。從1英尺到5英尺，信號強度衰減得非常快。距離越遠，數(shù)值快速衰減。當傳感器只檢測單一車道車輛，而忽略其他車道車輛的存在時，這種特點非常有用。
圖4 轎車經過時磁場強度的變化曲線
磁傳感器在1 至4 英尺的路邊檢測距離范圍內可以工作得很好。通過觀察磁場的變化，可以確定通過車輛的存在。這種檢測方法的好處是不用將傳感器及相關電路埋在地底，磁傳感器也可以安裝在鋁制外殼中。
地磁傳感器應用于停車場車輛檢測
車輛的分類
根據地磁傳感器對于車輛檢測的原理，一般通過地磁的擾動和變化提供的關于車輛的詳細地磁特征，就可以判斷分析出不同類型的車輛，即進行車輛的分類工作。對車輛進行測試的實驗裝置為，三軸AMR地磁傳感器放置在距離地面30cm高的位置，X軸指向西，Y軸指向南，Z軸是垂直向上的。在檢測車輛分類的實驗中，將三軸AMR地磁傳感器放置在車輛旁邊，這樣就可以提取出車輛經過時引起的地磁擾動及其詳細的地磁特征信號。當車輛通過這10米的距離時，就可以測試出地磁信號輸出中兩個峰值之間的時間，并因此可以計算出相應的車速（距離10米與峰值的時間差之比）。從而就為車輛分類又提供了一個重要的交通參數(shù)，同時也為車輛是否超速和電子眼的工作提供了重要的依據。在此基礎上，結合輸出曲線中的畸變扭曲部分及其具體程度，就能夠再進一步計算出車輛的長度，這樣就會更加有利于對車輛分類的進一步研究。
車輛的存在
檢測車輛存在的問題時，只需要有一個方向向上的單軸傳感器就能夠滿足要求。此時輸出的地磁曲線只要經過簡單的分析，就能夠檢驗車輛是否存在。同時，為了避免或過濾相鄰車道的地球磁場干擾，可以適當?shù)卦诘卮判盘栞敵銮€上進行一些閥值的設置來進行一定程度的數(shù)據轉換，這樣就能夠有效而可靠地進行地磁的抗干擾設計。另外，進行車輛檢測的存在性也有其它辦法，比如可以通過計算當前周圍磁場變化的方法。當前周圍磁場變化=（X2+Y2+Z2）1/2。
此時計算出來的數(shù)值變化就表明了車輛對地球磁場整體的擾動程度，各個地磁輸出曲線在總體的走勢上基本是大同小異，但是在信號的強度，即正負峰值的變化確實非常大，可以看出這種衰減的變化是非常快的。為此，如果地磁傳感器不需要考慮相鄰車道的情況，而僅僅是檢測當前車道上的車輛時，那么這種衰減的變化就會真正地充分地發(fā)揮作用和優(yōu)勢，而且也是特別有效的。在實際的交通應用中，AMR地磁傳感器在一定的道路范圍內可以有著非常好的檢測準確度。同時，這也能夠很好地檢測車輛的存在和方向情況，并且在實際使用中也不需要進行切割道路等工作，這就使得整個檢測的準備工作和過程是特別地有效和簡便。
車型判別
系統(tǒng)可識別的車型分為4種，分別定義為：小型車，0；中型車，1；大型車，2；特大型車，3。其分類標準為：4m以下為小型車，4～7m為中型車，7～11m為大型車，11m以上為特型車。車型的判別是通過單條通道的數(shù)據來判斷的，具體的思路是：波形長度的總點數(shù)是已知的，且采樣頻率是已知的，且車輛的速度如前所示，已經可以算出來。則可根據式來計算出車長，并可根據車長來識別車型。Lcar=Vcar×［N×（1/f采樣頻率）］式中：Vcar為車輛的速度；N為一個單通道的波形所包含的時間序列點數(shù)；f采樣頻率為地磁傳感器的采樣頻率。
結束語
地磁傳感器相比于地磁線圈有很大優(yōu)點。線圈會跟隨路面變形（沉降、裂縫、搓移等），因此其使用效果及壽命受路面質量的影響甚大，一般壽命僅2年。另外環(huán)境的變化和環(huán)形線圈的正常老化對檢測器的工作性能有較大的影響，可使檢測器材諧振回路失諧而不能判斷車輛存在產生的頻率變化。地磁傳感器受力面積小，抗外界干擾比地磁線圈小，而且輸出的是數(shù)字信號，不需要模擬信號處理，電路簡單，抗干擾性強。安裝、維修方便，不必封閉車道、對路面破壞小，維修時只需檢查地磁傳感器即可；檢測點不易遭到破壞，不受路面移動影響。
停車場車輛檢測系統(tǒng)是目前交通運輸領域的前沿研究課題。發(fā)達國家提出并執(zhí)行了一系列研究計劃，其核心是針對日益嚴重的交通需求和環(huán)境保護壓力，采用通信技術、計算機技術、控制技術、信息處理技術等對傳統(tǒng)交通運輸系統(tǒng)進行深入改造。在我國，智能交通的研究處于起步階段。伴隨著經濟的發(fā)展，城市化進程的加快，大城市交通擁堵以及能源、環(huán)境問題也變得相當嚴重。智能交通系統(tǒng)研究必將為我國社會經濟的飛速發(fā)展提供強有力的支撐。