專利名稱：基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛檢測(cè)系統(tǒng)及方法，特別涉及低能耗的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：
近年來(lái)，無(wú)線地磁感應(yīng)車輛檢測(cè)設(shè)備，由于其具有安裝使用方便、集成度高、不易受損等優(yōu)點(diǎn)，正在取代傳統(tǒng)的路面鋪設(shè)式感應(yīng)線圈檢測(cè)設(shè)備而被逐漸投入道路交通的監(jiān)管中。
目前，無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)設(shè)備，多被用于動(dòng)態(tài)車輛的檢測(cè)領(lǐng)域，而且多為基于點(diǎn)式地磁感應(yīng)而研制的。例如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00710036504.9的專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N無(wú)線地磁式車輛檢測(cè)系統(tǒng)，其由點(diǎn)式地磁式車輛傳感裝置和路邊無(wú)線接收裝置組成。系統(tǒng)在投入使用時(shí)，在檢測(cè)車道中央鉆圓柱形孔，放入點(diǎn)式地磁式車輛傳感裝置，并密封固定即可工作。點(diǎn)式地磁式車輛傳感裝置根據(jù)內(nèi)設(shè)的車輛傳感器檢測(cè)車輛通過(guò)時(shí)地磁場(chǎng)的變化，并轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)發(fā)送給路邊無(wú)線接收裝置。上述無(wú)線地磁式車輛檢測(cè)系統(tǒng)具備的優(yōu)點(diǎn)在于不受路面條件和安裝地點(diǎn)的限制，集成化程度高，性能穩(wěn)定，可靠性高，用途廣泛。
但是，就目前現(xiàn)有技術(shù)而言，首先，利用無(wú)線地磁感應(yīng)設(shè)備檢測(cè)靜態(tài)車輛狀況的專門系統(tǒng)幾乎沒有。其次，現(xiàn)有的無(wú)線地磁感應(yīng)設(shè)備檢測(cè)設(shè)備多為傳感器——接收機(jī)一對(duì)一的通訊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如果是檢測(cè)停車場(chǎng)等靜態(tài)車輛狀況，就會(huì)需要多個(gè)傳感器，即需要搭配多個(gè)接收機(jī)，這無(wú)疑使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)顯得過(guò)于冗余。再次，由于采用一對(duì)一組網(wǎng)的這種結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，一旦任何一個(gè)傳感器損害，就會(huì)使得網(wǎng)絡(luò)中的一部分陷入癱瘓，難以進(jìn)行有效檢測(cè)。最后，也是最重要的一點(diǎn)，在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和無(wú)線傳輸協(xié)議的基礎(chǔ)上，必定導(dǎo)致來(lái)往通訊次數(shù)的增多，這就造成了整個(gè)系統(tǒng)的功耗較大的事實(shí)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有車輛檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗大的問(wèn)題。
本發(fā)明的另一目的是提供一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法，以解決現(xiàn)有車輛檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗大的問(wèn)題。
本發(fā)明提出一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)靜態(tài)的車輛，包括至少一子節(jié)點(diǎn)傳感器、至少一父節(jié)點(diǎn)傳感器及接收機(jī)。其中，子節(jié)點(diǎn)傳感器設(shè)置于車輛會(huì)停放的場(chǎng)地中，用于根據(jù)地磁場(chǎng)的變化，來(lái)檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息。父節(jié)點(diǎn)傳感器，設(shè)置于車輛會(huì)停放的場(chǎng)地中，且通過(guò)無(wú)線信道與子節(jié)點(diǎn)傳感器相連，用于根據(jù)地磁場(chǎng)的變化，來(lái)檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息，并且接收子節(jié)點(diǎn)傳感器在預(yù)設(shè)的上傳時(shí)間周期中發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包，以及通過(guò)無(wú)線信道將自身的數(shù)據(jù)包和子節(jié)點(diǎn)傳感器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包一同發(fā)送至接收機(jī)，其中所述數(shù)據(jù)包中包括車輛檢測(cè)信息及節(jié)點(diǎn)拓?fù)湫畔ⅲ鲎庸?jié)點(diǎn)傳感器與父節(jié)點(diǎn)傳感器的上傳時(shí)間周期是以逆序深度優(yōu)先遍歷順序來(lái)確定。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)，其還包括配置計(jì)算機(jī)，其通過(guò)有線或無(wú)線的方式與接收機(jī)相連，用于定期對(duì)子節(jié)點(diǎn)傳感器、父節(jié)點(diǎn)傳感器及接收機(jī)形成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)配置。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)，子節(jié)點(diǎn)傳感器及父節(jié)點(diǎn)傳感器的數(shù)據(jù)上傳周期開始后包括收集時(shí)隙，用于上傳數(shù)據(jù)包，且收集時(shí)隙相對(duì)于數(shù)據(jù)上傳周期開始后的偏移量t_ofs(i)滿足公式 t_ofs(i)＝TP-T*(M*(c(i)-c(j)+1)-b(i) 其中，i表示作為節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)傳感器或父節(jié)點(diǎn)傳感器，c(i)為節(jié)點(diǎn)在父節(jié)點(diǎn)子網(wǎng)中的順序遍歷序號(hào)，b(i)為節(jié)點(diǎn)i的父節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，TP為數(shù)據(jù)上傳周期，T是基本時(shí)隙，M是最大子節(jié)點(diǎn)數(shù)量。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)子節(jié)點(diǎn)傳感器包括地磁感應(yīng)器、處理器、電源、計(jì)時(shí)器及無(wú)線通訊接口。電源分別與地磁感應(yīng)器、處理器、無(wú)線通訊接口相連。處理器分別與地磁感應(yīng)器、無(wú)線通訊接口及計(jì)時(shí)器相連。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)，每個(gè)父節(jié)點(diǎn)傳感器包括地磁感應(yīng)器、處理器、電源、計(jì)時(shí)器及無(wú)線通訊接口。電源分別與地磁感應(yīng)器、處理器、無(wú)線通訊接口相連。處理器分別與地磁感應(yīng)器、無(wú)線通訊接口及計(jì)時(shí)器相連。
本發(fā)明另提出一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法，其包括以下步驟首先將至少一子節(jié)點(diǎn)傳感器及至少一父節(jié)點(diǎn)傳感器設(shè)置在車輛會(huì)停放的場(chǎng)地中。其次，子節(jié)點(diǎn)傳感器根據(jù)地磁場(chǎng)的變化檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息，并在其預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)上傳周期中以無(wú)線通訊的方式發(fā)送給父節(jié)點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)包，所述的數(shù)據(jù)包中包括車輛檢測(cè)信息及節(jié)點(diǎn)拓?fù)湫畔ⅰＨ缓?，父?jié)點(diǎn)傳感器根據(jù)地磁場(chǎng)的變化檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息，并在其預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)上傳周期中以無(wú)線通訊方式向接收機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包，所述的數(shù)據(jù)包中包括父節(jié)點(diǎn)傳感器和子節(jié)點(diǎn)傳感器檢測(cè)的車輛信息以及節(jié)點(diǎn)拓?fù)湫畔ⅰ?br> 依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法，其還包括步驟定期對(duì)子節(jié)點(diǎn)傳感器、父節(jié)點(diǎn)傳感器及接收機(jī)形成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)配置。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法，在檢測(cè)車輛信息之前還包括步驟子節(jié)點(diǎn)傳感器及父節(jié)點(diǎn)傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)包傳遞的方式自動(dòng)建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法，子節(jié)點(diǎn)傳感器及父節(jié)點(diǎn)傳感器是通過(guò)逆序深度優(yōu)先遍歷順序的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?br> 依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法，在子節(jié)點(diǎn)傳感器及父節(jié)點(diǎn)傳感器傳輸完數(shù)據(jù)后還包括步驟子節(jié)點(diǎn)傳感器及父節(jié)點(diǎn)傳感器進(jìn)入休眠模式。
由于采用了以上方案，使本發(fā)明具備的有益效果在于 1、超低功耗。本發(fā)明的各個(gè)傳感器在數(shù)據(jù)上傳周期中最多只通訊兩次，一次是與其子節(jié)點(diǎn)傳感器的通信，另一次是與其父節(jié)點(diǎn)傳感器的通信，所以在許多時(shí)間中都處于休眠模式。并且系統(tǒng)中的各個(gè)傳感器在數(shù)據(jù)收集模式下采用經(jīng)濟(jì)有效的逆序深度優(yōu)先遍歷順序上傳數(shù)據(jù)，因此節(jié)省了很大一部分的無(wú)線通訊所消耗的能源，使系統(tǒng)可以有更長(zhǎng)的使用壽命。
2、低廉的構(gòu)建成本。本發(fā)明通過(guò)數(shù)據(jù)包傳遞的方式構(gòu)建無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，可以改變?cè)袀鞲衅?、接收機(jī)一對(duì)一的傳輸模式，大量減少接收機(jī)的數(shù)量，使冗余的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單、清晰，同時(shí)也縮減了系統(tǒng)構(gòu)建的成本。
3、有自組織建網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)重建能力。由于系統(tǒng)中的傳感器在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)上傳過(guò)程中都會(huì)發(fā)送各自的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)，因此本發(fā)明支持自組織的方式自動(dòng)建立樹狀的感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。并且在個(gè)別感應(yīng)器損壞的情況下，仍然可以重建通訊網(wǎng)絡(luò)并自動(dòng)恢復(fù)連接與數(shù)據(jù)采集上報(bào)。
4、采樣數(shù)據(jù)通訊無(wú)延時(shí)。在一個(gè)通訊周期內(nèi)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)離主節(jié)點(diǎn)的拓?fù)渚嚯x遠(yuǎn)近依次喚醒和發(fā)送數(shù)據(jù)。在通訊周期結(jié)束時(shí)，主節(jié)點(diǎn)可以收到所有節(jié)點(diǎn)在本通訊周期內(nèi)的最新采樣數(shù)據(jù)。不會(huì)出現(xiàn)普通的多跳方式進(jìn)行通訊容易導(dǎo)致的通訊延時(shí)。使數(shù)據(jù)的采集、分析更為及時(shí)。
當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品必不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。



圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的子節(jié)點(diǎn)傳感器與父節(jié)點(diǎn)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為車輛對(duì)地磁場(chǎng)的擾動(dòng)示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一種配置計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例的一種停車場(chǎng)應(yīng)用示意圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)所構(gòu)建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)示意圖； 圖7為圖6的網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)圖； 圖8為本發(fā)明實(shí)施例的一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法流程圖； 圖9為本發(fā)明實(shí)施例的另一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法流程圖。

具體實(shí)施例方式 以下結(jié)合附圖，具體說(shuō)明本發(fā)明。
請(qǐng)參見圖1，其為本發(fā)明實(shí)施例的一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其包括若干子節(jié)點(diǎn)傳感器103、若干父節(jié)點(diǎn)傳感器105以及一個(gè)接收機(jī)107。接收機(jī)107連接到互聯(lián)網(wǎng)109，并通過(guò)無(wú)線信道與父節(jié)點(diǎn)傳感器105相連。父節(jié)點(diǎn)傳感器105又通過(guò)無(wú)線信道與若干子節(jié)點(diǎn)傳感器103相連。形成一個(gè)樹狀的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
另外，本實(shí)施例的系統(tǒng)還包括配置計(jì)算機(jī)111，其通過(guò)有線或無(wú)線的方式與接收機(jī)107相連，用于定期對(duì)子節(jié)點(diǎn)傳感器、父節(jié)點(diǎn)傳感器及接收機(jī)形成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)配置。
本發(fā)明的子節(jié)點(diǎn)傳感器103與父節(jié)點(diǎn)傳感器105具有相同的構(gòu)造，如圖2所示，其包括地磁感應(yīng)器201、處理器203、電源205、計(jì)時(shí)器207及無(wú)線通訊接口209。電源205分別與地磁感應(yīng)器201、處理器203、無(wú)線通訊接口209相連。處理器203分別與地磁感應(yīng)器201、無(wú)線通訊接口209及計(jì)時(shí)器207相連。
特別地，上述子節(jié)點(diǎn)傳感器103與父節(jié)點(diǎn)傳感器105的位置關(guān)系只是相對(duì)而言的，一個(gè)作為子節(jié)點(diǎn)的傳感器仍然可以作為其它傳感器的父節(jié)點(diǎn)。
當(dāng)子節(jié)點(diǎn)傳感器103或父節(jié)點(diǎn)傳感器105被設(shè)置在車輛會(huì)停放的場(chǎng)地中時(shí)，一旦有車輛進(jìn)入其檢測(cè)范圍，就能檢測(cè)到地磁場(chǎng)產(chǎn)生的變化。如圖3所示，其為車輛對(duì)地磁場(chǎng)的擾動(dòng)示意圖。地磁感應(yīng)器201可以將地磁場(chǎng)的變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)處理器203處理后通過(guò)無(wú)線通訊接口209輸出。本實(shí)施例的地磁感應(yīng)器201可以采用Honeywell(霍尼韋)公司的磁阻傳感器，型號(hào)為HMC1051ZL，處理器203可以選用MSP430的處理芯片，無(wú)線通訊接口209可以采用CC1100型的無(wú)線射頻收發(fā)芯片。
接收機(jī)107接收各傳感器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行適當(dāng)處理，送到配置計(jì)算機(jī)111，然后配置計(jì)算機(jī)111便可以通過(guò)接收機(jī)107向各個(gè)傳感器發(fā)送指令，并對(duì)各個(gè)傳感器進(jìn)行配置。請(qǐng)參見圖4，其為本發(fā)明實(shí)施例的一種配置計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。其包括控制器403、時(shí)鐘芯片405、串行接口407、電源409以及無(wú)線收發(fā)模塊411。控制器403分別與時(shí)鐘芯片405、串行接口407電源409以及無(wú)線收發(fā)模塊411相連。本實(shí)施例中，控制器403采用PIC16F688型號(hào)的處理芯片，無(wú)線收發(fā)模塊411采用CC1100型的無(wú)線射頻收發(fā)芯片，時(shí)鐘芯片405采用X4045型號(hào)的芯片，無(wú)線收發(fā)模塊411采用RS485標(biāo)準(zhǔn)的串行接口。
無(wú)線收發(fā)模塊411負(fù)責(zé)接收接收機(jī)107傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)，并通過(guò)控制器403處理后，再由無(wú)線收發(fā)模塊411發(fā)出指令信號(hào)，對(duì)各個(gè)傳感器進(jìn)行配置，如對(duì)傳感器的內(nèi)部時(shí)鐘設(shè)置、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接配置等。
本發(fā)明的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)主要用來(lái)測(cè)量靜態(tài)的車輛。下面以一停車場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明系統(tǒng)的工作過(guò)程。
如圖5所示，傳感器被分別設(shè)置在停車場(chǎng)的1-12車位中，在系統(tǒng)正常工作之前，會(huì)自動(dòng)建立無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)數(shù)據(jù)包傳遞的方式來(lái)建立。
為便于說(shuō)明，現(xiàn)將車位1～12中的各個(gè)傳感器分別稱為傳感器1～傳感器12。在建網(wǎng)過(guò)程中，傳感器1～傳感器12會(huì)在預(yù)設(shè)的時(shí)間周期里面向周圍廣播無(wú)線尋址數(shù)據(jù)包。接收機(jī)107作為無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的主節(jié)點(diǎn)，其首先處于監(jiān)聽狀態(tài)，并搜尋與其通信距離較近的傳感器，也即是傳感器1、傳感器5和傳感器9。當(dāng)接收機(jī)107收到這三個(gè)傳感器發(fā)送來(lái)的尋址數(shù)據(jù)包后，便生成三個(gè)數(shù)據(jù)包，這三個(gè)數(shù)據(jù)包中分別包括發(fā)送時(shí)間、拓?fù)鋮?shù)(本節(jié)點(diǎn)遍歷序號(hào)、子節(jié)點(diǎn)遍歷序號(hào)、子節(jié)點(diǎn)兄弟序號(hào))等信息，然后接收機(jī)107向這三個(gè)傳感器分別發(fā)送數(shù)據(jù)包，表示傳感器1、傳感器5和傳感器9作為接收機(jī)107的子節(jié)點(diǎn)傳感器。傳感器1、傳感器5和傳感器9收到數(shù)據(jù)包后，根據(jù)其中的時(shí)間信息與拓?fù)鋮?shù)設(shè)置自身的通訊時(shí)間周期，然后開始分別搜索與其相近的其它傳感器以及向其它傳感器傳遞數(shù)據(jù)包，并使自身處于信號(hào)接收狀態(tài)。由圖可知，傳感器1、傳感器5和傳感器9會(huì)分別將數(shù)據(jù)包傳遞給傳感器2、傳感器6和傳感器10，使傳感器2作為傳感器1的子節(jié)點(diǎn)，傳感器6作為傳感器5的子節(jié)點(diǎn)，傳感器10作為傳感器9的子節(jié)點(diǎn)。
以此類推，當(dāng)傳感器4、傳感器8和傳感器12分別找到其父節(jié)點(diǎn)傳感器后，因?yàn)檫@三個(gè)傳感器無(wú)法再找到其它的子節(jié)點(diǎn)傳感器，因此無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)都有了各自的遍歷序號(hào)，并以此設(shè)置各自的通訊時(shí)間周期。此時(shí)，傳感器4、傳感器8和傳感器12分別會(huì)將數(shù)據(jù)包返回給傳感器3、傳感器7和傳感器11，返回的數(shù)據(jù)包中包含了傳感器的拓?fù)鋮?shù)(子節(jié)點(diǎn)總數(shù))信息。接著，收到數(shù)據(jù)包的傳感器3、傳感器7和傳感器11也會(huì)將本節(jié)點(diǎn)的拓?fù)鋮?shù)通過(guò)數(shù)據(jù)包傳遞的形式返回給傳感器2、傳感器6和傳感器10。最后，接收機(jī)107會(huì)收到一個(gè)含有傳感器1～傳感器12無(wú)線連接關(guān)系信息的數(shù)據(jù)包，如此，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)便建立完成，網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)傳感器形成了一個(gè)樹狀的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
子節(jié)點(diǎn)傳感器103與父節(jié)點(diǎn)傳感器105的工作模式有三種建網(wǎng)模式、數(shù)據(jù)收集模式和休眠模式。上面所述的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)過(guò)程是在傳感器的建網(wǎng)模式中進(jìn)行的。當(dāng)傳感器進(jìn)入數(shù)據(jù)收集模式時(shí)，便會(huì)將檢測(cè)范圍內(nèi)的地磁場(chǎng)變化的感測(cè)結(jié)果進(jìn)行上傳，每個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)上傳時(shí)間是根據(jù)建網(wǎng)過(guò)程中各自的遍歷序號(hào)來(lái)確定的。在圖5的實(shí)施例中，傳感器3、傳感器6、傳感器11會(huì)檢測(cè)到其所處的地磁場(chǎng)產(chǎn)生了變化，說(shuō)明車位3、車位6、車位11中停放了車輛。然后，傳感器3、傳感器6、傳感器11會(huì)將車輛停放信息通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)逐步傳送到接收機(jī)107。接收機(jī)107再將車輛停放數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)胶笈_(tái)進(jìn)行管理。
具體來(lái)說(shuō)，各個(gè)傳感器在上傳車位中車輛信息的同時(shí)，也會(huì)將其網(wǎng)絡(luò)位置的拓?fù)鋮?shù)與車輛信息一同以數(shù)據(jù)包的形式上傳，因此當(dāng)接收機(jī)107最終接收到各個(gè)車位上的車輛信息的同時(shí)，也就知道了無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)傳感器的連接狀態(tài)。如若出現(xiàn)傳感器斷開連接的情況，可以通過(guò)手動(dòng)配置連接或者進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重建。
除了建網(wǎng)模式、數(shù)據(jù)收集模式，子節(jié)點(diǎn)傳感器103與父節(jié)點(diǎn)傳感器105在其它時(shí)間都處于休眠模式。在大多數(shù)情況下，傳感節(jié)點(diǎn)攜帶的能量大部分是花費(fèi)在信號(hào)傳輸上的，因此本實(shí)施例的傳感器節(jié)省了許多通信所損耗的能量，使傳感器的自帶電池可以使用更長(zhǎng)時(shí)間，增加了傳感器的使用壽命，也使整個(gè)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)具備了很低的功耗。
特別地，傳感器在數(shù)據(jù)收集模式下可以采用逆序深度優(yōu)先遍歷順序的方式傳輸數(shù)據(jù)，為了便于理解，下面以另一實(shí)施例來(lái)說(shuō)明數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。請(qǐng)參見圖6，其為本發(fā)明實(shí)施例的一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)所構(gòu)建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)示意圖。接收機(jī)107為主節(jié)點(diǎn)，傳感器602和傳感器605作為接收機(jī)107的子節(jié)點(diǎn)，同時(shí)傳感器603和傳感器604作為傳感器602的子節(jié)點(diǎn)。
主節(jié)點(diǎn)處于樹的頂端，離主節(jié)點(diǎn)通信距離最遠(yuǎn)的子節(jié)點(diǎn)處于樹的末端。因?yàn)槊總€(gè)節(jié)點(diǎn)都是在其數(shù)據(jù)收集周期中向父節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)，并且為了在一個(gè)周期內(nèi)，所有節(jié)點(diǎn)都可以將最新的數(shù)據(jù)用最有效、最經(jīng)濟(jì)的方式依次發(fā)送到主節(jié)點(diǎn)，因此數(shù)據(jù)上傳的順序是首先是傳感器605發(fā)送數(shù)據(jù)到接收機(jī)107，然后是傳感器604發(fā)送數(shù)據(jù)到傳感器602，傳感器603發(fā)送數(shù)據(jù)到傳感器602，傳感器602發(fā)送數(shù)據(jù)到接收機(jī)107，最后是接收機(jī)107發(fā)送數(shù)據(jù)到外部設(shè)備，這就是上述的逆序深度優(yōu)先遍歷順序。
由于采用了逆序深度優(yōu)先遍歷順序，因此可以更有效率地分配系統(tǒng)中的各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)上傳時(shí)間，無(wú)須使傳感器始終保持?jǐn)?shù)據(jù)上傳模式，進(jìn)一步節(jié)約了系統(tǒng)的功耗。如圖7所示，其為圖6的網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)圖。最長(zhǎng)的豎線表示本節(jié)點(diǎn)的周期開始時(shí)刻，中等長(zhǎng)度豎線表示本節(jié)點(diǎn)的回收時(shí)段開始時(shí)刻，最短的豎線表示每個(gè)基本時(shí)隙的開始時(shí)刻，旁邊的編號(hào)表示每個(gè)節(jié)點(diǎn)的順序遍歷序號(hào)。
從圖中可以看出，一個(gè)節(jié)點(diǎn)i的收集時(shí)段開始時(shí)間依賴于 1)在它的父節(jié)點(diǎn)子網(wǎng)中，它的順序遍歷序號(hào)c(i)。主節(jié)點(diǎn)序號(hào)為1。節(jié)點(diǎn)2為2，節(jié)點(diǎn)3為3，節(jié)點(diǎn)4為4。主節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)序號(hào)為1。也可以從0開始計(jì)數(shù)。
2)它在父節(jié)點(diǎn)的直接子節(jié)點(diǎn)中，在它之前，包括它的父節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn)的數(shù)量b(i)。主節(jié)點(diǎn)序號(hào)為0。節(jié)點(diǎn)2的序號(hào)為1。節(jié)點(diǎn)3為1。節(jié)點(diǎn)4為2。節(jié)點(diǎn)5為2?？梢詮?開始計(jì)數(shù)。這時(shí)主節(jié)點(diǎn)必須減一。
記收集周期相對(duì)于周期開始的偏移量為t_ofs(i)，周期長(zhǎng)度是TP，基本時(shí)隙是T，最大子節(jié)點(diǎn)數(shù)量是M，那么。節(jié)點(diǎn)i的父節(jié)點(diǎn)是j。主節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn)本身。
t_ofs(i)＝TP-T*(M*(c(i)-c(j)+1)-b(i)(-1，如果不是主節(jié)點(diǎn))) 另外，當(dāng)一個(gè)父節(jié)點(diǎn)聽到一個(gè)異步節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包時(shí)，需要將它的周期起始時(shí)間調(diào)整到圖4的最長(zhǎng)的豎線。假設(shè)收到數(shù)據(jù)包的時(shí)間相對(duì)于本節(jié)點(diǎn)的周期開始時(shí)間是x。這個(gè)時(shí)間將通過(guò)確認(rèn)包發(fā)送給子節(jié)點(diǎn)，子節(jié)點(diǎn)將延遲y時(shí)間開始周期。那么 y＝t_ofs(i)-x，ify＞0. y＝t_ofs(i)-x+TP，ify＜0 由此可見，通過(guò)數(shù)據(jù)包傳遞的方式構(gòu)建無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，可以改變?cè)袀鞲衅?、接收機(jī)一對(duì)一的傳輸模式，大量減少接收機(jī)的數(shù)量，使冗余的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單、清晰。
本發(fā)明另提出一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法，如圖8所示，其包括以下步驟 S801，將至少一子節(jié)點(diǎn)傳感器及至少一父節(jié)點(diǎn)傳感器設(shè)置在車輛會(huì)停放的場(chǎng)地中。
S803，子節(jié)點(diǎn)傳感器根據(jù)地磁場(chǎng)的變化檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息，并在其數(shù)據(jù)上傳周期中以無(wú)線通訊的方式向父節(jié)點(diǎn)傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)包。所述數(shù)據(jù)包中包括車輛檢測(cè)信息及節(jié)點(diǎn)拓?fù)湫畔ⅰ?br> S805，父節(jié)點(diǎn)傳感器根據(jù)地磁場(chǎng)的變化檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息，并在其數(shù)據(jù)上傳周期中連同子節(jié)點(diǎn)傳感器發(fā)送來(lái)的信息一同以無(wú)線通訊的方式向接收機(jī)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包。所述的數(shù)據(jù)包中包括父節(jié)點(diǎn)傳感器和子節(jié)點(diǎn)傳感器檢測(cè)的車輛信息以及節(jié)點(diǎn)拓?fù)湫畔ⅰ?br> 請(qǐng)參見圖9，其為本發(fā)明實(shí)施例的另一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法流程圖，其包括以下步驟 S901，將至少一子節(jié)點(diǎn)傳感器及至少一父節(jié)點(diǎn)傳感器設(shè)置在車輛會(huì)停放的場(chǎng)地中。
S903，子節(jié)點(diǎn)傳感器及父節(jié)點(diǎn)傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)包傳遞的方式自動(dòng)建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并定期對(duì)子節(jié)點(diǎn)傳感器、父節(jié)點(diǎn)傳感器及接收機(jī)形成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)配置。其中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的建立過(guò)程可參見圖5的實(shí)施例及其說(shuō)明，此處不再贅述。
S905，子節(jié)點(diǎn)傳感器根據(jù)地磁場(chǎng)的變化檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息，并在其數(shù)據(jù)上傳周期中以逆序深度優(yōu)先遍歷順序的方式通過(guò)無(wú)線通訊信道傳輸給父節(jié)點(diǎn)傳感器。逆序深度優(yōu)先遍歷順序的數(shù)據(jù)上傳方式可以參照?qǐng)D6與圖7的實(shí)施例及其說(shuō)明，此處不再贅述。
S907，父節(jié)點(diǎn)傳感器根據(jù)地磁場(chǎng)的變化檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息，并在其數(shù)據(jù)上傳周期中以逆序深度優(yōu)先遍歷順序的方式連同子節(jié)點(diǎn)傳感器發(fā)送來(lái)的信息一同通過(guò)無(wú)線通訊信道發(fā)送給接收機(jī)。
S909，子節(jié)點(diǎn)傳感器及父節(jié)點(diǎn)傳感器進(jìn)入休眠模式。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn) 1、超低功耗。本發(fā)明的各個(gè)傳感器在數(shù)據(jù)上傳周期中最多只通訊兩次，一次是與其子節(jié)點(diǎn)傳感器的通信，另一次是與其父節(jié)點(diǎn)傳感器的通信，所以在許多時(shí)間中都處于休眠模式。并且系統(tǒng)中的各個(gè)傳感器在數(shù)據(jù)收集模式下采用經(jīng)濟(jì)有效的逆序深度優(yōu)先遍歷順序上傳數(shù)據(jù)，因此節(jié)省了很大一部分的無(wú)線通訊所消耗的能源，使系統(tǒng)可以有更長(zhǎng)的使用壽命。
2、低廉的構(gòu)建成本。本發(fā)明通過(guò)數(shù)據(jù)包傳遞的方式構(gòu)建無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，可以改變?cè)袀鞲衅鳌⒔邮諜C(jī)一對(duì)一的傳輸模式，大量減少接收機(jī)的數(shù)量，使冗余的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單、清晰，同時(shí)也縮減了系統(tǒng)構(gòu)建的成本。
3、有自組織建網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)重建能力。由于系統(tǒng)中的傳感器在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)上傳過(guò)程中都會(huì)發(fā)送各自的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)，因此本發(fā)明支持自組織的方式自動(dòng)建立樹狀的感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。并且在個(gè)別感應(yīng)器損壞的情況下，仍然可以重建通訊網(wǎng)絡(luò)并自動(dòng)恢復(fù)連接與數(shù)據(jù)采集上報(bào)。
4、采樣數(shù)據(jù)通訊無(wú)延時(shí)。在一個(gè)通訊周期內(nèi)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)離主節(jié)點(diǎn)的拓?fù)渚嚯x遠(yuǎn)近依次喚醒和發(fā)送數(shù)據(jù)。在通訊周期結(jié)束時(shí)，主節(jié)點(diǎn)可以收到所有節(jié)點(diǎn)在本通訊周期內(nèi)的最新采樣數(shù)據(jù)。不會(huì)出現(xiàn)普通的多跳方式進(jìn)行通訊容易導(dǎo)致的通訊延時(shí)。使數(shù)據(jù)的采集、分析更為及時(shí)。
以上公開的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)靜態(tài)的車輛，其特征在于，包括至少一子節(jié)點(diǎn)傳感器、至少一父節(jié)點(diǎn)傳感器及一接收機(jī)，其中，
子節(jié)點(diǎn)傳感器，設(shè)置于車輛會(huì)停放的場(chǎng)地中，用于根據(jù)地磁場(chǎng)的變化，來(lái)檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息；
父節(jié)點(diǎn)傳感器，設(shè)置于車輛會(huì)停放的場(chǎng)地中，且通過(guò)無(wú)線信道與該子節(jié)點(diǎn)傳感器相連，用于根據(jù)地磁場(chǎng)的變化，來(lái)檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息，并且接收該子節(jié)點(diǎn)傳感器在預(yù)設(shè)的上傳時(shí)間周期中發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包，以及通過(guò)無(wú)線信道將自身的數(shù)據(jù)包和該子節(jié)點(diǎn)傳感器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包一同發(fā)送至該接收機(jī)，其中所述數(shù)據(jù)包中包括車輛檢測(cè)信息及節(jié)點(diǎn)拓?fù)湫畔ⅲ鲈撟庸?jié)點(diǎn)傳感器與該父節(jié)點(diǎn)傳感器的上傳時(shí)間周期是以逆序深度優(yōu)先遍歷順序來(lái)確定。
2、如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，其還包括一配置計(jì)算機(jī)，其通過(guò)有線或無(wú)線的方式與該接收機(jī)相連，用于定期對(duì)該子節(jié)點(diǎn)傳感器、該父節(jié)點(diǎn)傳感器及該接收機(jī)形成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)配置。
3、如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，該子節(jié)點(diǎn)傳感器及該父節(jié)點(diǎn)傳感器的數(shù)據(jù)上傳周期開始后包括一收集時(shí)隙，用于上傳數(shù)據(jù)包，且該收集時(shí)隙相對(duì)于數(shù)據(jù)上傳周期開始后的偏移量t_ofs(i)滿足公式
t_ofs(i)＝TP-T*(M*(c(i)-c(j)+1)-b(i)
其中，i表示作為節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)傳感器或父節(jié)點(diǎn)傳感器，c(i)為節(jié)點(diǎn)在父節(jié)點(diǎn)子網(wǎng)中的順序遍歷序號(hào)，b(i)為節(jié)點(diǎn)i的父節(jié)點(diǎn)的兄弟節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，TP為數(shù)據(jù)上傳周期，T是基本時(shí)隙，M是最大子節(jié)點(diǎn)數(shù)量。
4、如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)子節(jié)點(diǎn)傳感器包括一地磁感應(yīng)器、一處理器、一電源、一計(jì)時(shí)器及一無(wú)線通訊接口，該電源分別與該地磁感應(yīng)器、該處理器、該無(wú)線通訊接口相連，該處理器分別與該地磁感應(yīng)器、該無(wú)線通訊接口及該計(jì)時(shí)器相連。
5、如權(quán)利要求1所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)父節(jié)點(diǎn)傳感器包括一地磁感應(yīng)器、一處理器、一電源、一計(jì)時(shí)器及一無(wú)線通訊接口，該電源分別與該地磁感應(yīng)器、該處理器、該無(wú)線通訊接口相連，該處理器分別與該地磁感應(yīng)器、該無(wú)線通訊接口及該計(jì)時(shí)器相連。
6、一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法，用于檢測(cè)靜態(tài)的車輛，其特征在于，包括以下步驟
將至少一子節(jié)點(diǎn)傳感器及至少一父節(jié)點(diǎn)傳感器設(shè)置在車輛會(huì)停放的場(chǎng)地中；
該子節(jié)點(diǎn)傳感器根據(jù)地磁場(chǎng)的變化檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息，并在其預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)上傳周期中以無(wú)線通訊的方式發(fā)送給該父節(jié)點(diǎn)傳感器一數(shù)據(jù)包，所述的數(shù)據(jù)包中包括車輛檢測(cè)信息及節(jié)點(diǎn)拓?fù)湫畔ⅲ?br> 該父節(jié)點(diǎn)傳感器根據(jù)地磁場(chǎng)的變化檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息，并在其預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)上傳周期中以無(wú)線通訊方式向一接收機(jī)發(fā)送一數(shù)據(jù)包，所述的數(shù)據(jù)包中包括該父節(jié)點(diǎn)傳感器和該子節(jié)點(diǎn)傳感器檢測(cè)的車輛信息以及節(jié)點(diǎn)拓?fù)湫畔ⅰ?br> 7、如權(quán)利要求6所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法，其特征在于，其還包括步驟
定期對(duì)該子節(jié)點(diǎn)傳感器、該父節(jié)點(diǎn)傳感器及該接收機(jī)形成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)配置。
8、如權(quán)利要求6所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法，其特征在于，在檢測(cè)車輛信息之前還包括步驟
該子節(jié)點(diǎn)傳感器及該父節(jié)點(diǎn)傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)包傳遞的方式自動(dòng)建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
9、如權(quán)利要求6所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法，其特征在于，該子節(jié)點(diǎn)傳感器及該父節(jié)點(diǎn)傳感器是通過(guò)逆序深度優(yōu)先遍歷順序的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?br> 10、如權(quán)利要求6所述的基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)方法，其特征在于，在該子節(jié)點(diǎn)傳感器及該父節(jié)點(diǎn)傳感器傳輸完數(shù)據(jù)后還包括步驟該子節(jié)點(diǎn)傳感器及該父節(jié)點(diǎn)傳感器進(jìn)入休眠模式。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于無(wú)線地磁感應(yīng)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)及方法，其系統(tǒng)用于檢測(cè)靜態(tài)的車輛，包括至少一子節(jié)點(diǎn)傳感器、至少一父節(jié)點(diǎn)傳感器及接收機(jī)。其中，子節(jié)點(diǎn)傳感器設(shè)置于車輛會(huì)停放的場(chǎng)地中，用于根據(jù)地磁場(chǎng)的變化檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息。父節(jié)點(diǎn)傳感器設(shè)置于車輛會(huì)停放的場(chǎng)地中，且通過(guò)無(wú)線信道與子節(jié)點(diǎn)傳感器相連，用于根據(jù)地磁場(chǎng)的變化檢測(cè)場(chǎng)地中的車輛信息，以及接收子節(jié)點(diǎn)傳感器在預(yù)設(shè)的上傳時(shí)間周期中發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包，并且通過(guò)無(wú)線信道將自身的數(shù)據(jù)包和子節(jié)點(diǎn)傳感器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)包一同發(fā)送至接收機(jī)，其中所述數(shù)據(jù)包中包括車輛檢測(cè)信息及節(jié)點(diǎn)拓?fù)湫畔?。本發(fā)明具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、功耗低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101609168SQ20091005449
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者董雁適 申請(qǐng)人:上海真灼電子技術(shù)有限公司