無(wú)線(xiàn)低功耗地磁車(chē)輛檢測傳感器的設計(下)

　　本研究總體采用“可調靈敏度自學(xué)式閥值車(chē)位監測算法”，對地磁的X、Z軸強度變化進(jìn)行統計計算。算法的實(shí)現過(guò)程見(jiàn)圖7。

　　地球的磁場(chǎng)變化緩慢，同時(shí)影響GMR的測量值漂移環(huán)境溫度變化也是相對緩慢。無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)輛檢測器采用內置電池供電，電池容量有限，為了減少系統響應占空比，本研究在無(wú)擾動(dòng)情況下對地磁的取樣周期為0.5s。

　　溫漂和地磁場(chǎng)偏移通過(guò)去突變點(diǎn)的均值處理，均值作為比較依據，突變判斷閥值設定為5個(gè)單位。采樣點(diǎn)設定為1024個(gè)，理論計算無(wú)擾動(dòng)條件下，最少得到背景磁場(chǎng)的采樣窗口周期為1024/60/2 =8分鐘32秒。

　　背景磁場(chǎng)強度的均值為Bia，Tk時(shí)刻有效最新強度采樣值為Bik，則最新背景磁場(chǎng)強度的均值Bia`計算公式為：

　　其中a系數1/1024，i為x、z軸標識，Bi(k-1024)為監視窗口擠出磁場(chǎng)強度測量值。

　　受到干擾后，對地磁信息的采樣頻率提高到125ms/次。車(chē)輛擾動(dòng)監測窗口的設定為15次，通過(guò)前后值差值絕對值與閥值的比較。理論對應時(shí)間范圍最小為2s，滿(mǎn)足車(chē)輛靠近、停車(chē)直到熄火所用的最小的時(shí)間。同時(shí)也可以減少車(chē)輛從地磁車(chē)輛檢測器旁經(jīng)過(guò)產(chǎn)生的干擾。

　　地磁變化監測窗口的設定，影響無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)輛檢測器的監測靈敏度，設計中預設配置參數進(jìn)行調整，設計范圍為8~32s。采用去突變點(diǎn)的均值處理算法。根據設定范圍實(shí)際采樣有效點(diǎn)數為64~256次;

　　實(shí)際車(chē)輛經(jīng)過(guò)與停車(chē)過(guò)程的地磁傳感器信號變化曲線(xiàn)，如圖8所示。

　　通過(guò)以地磁信號強度變化判斷為主，輔助光敏信號強弱的跳變，來(lái)實(shí)現車(chē)位有車(chē)無(wú)車(chē)的監測判斷，通過(guò)監測狀態(tài)機來(lái)實(shí)現，見(jiàn)圖9。

　　3.4 低功耗的設計

　　磁車(chē)輛檢測傳感器內置電池，選用開(kāi)路電壓大于3.64V的鋰亞硫酰氯電池，該類(lèi)電池使用溫度范圍-55～+85℃，適合長(cháng)時(shí)間微電流工作，工作年限可達8年以上。符合設計需要，電池更換周期，主要取決于檢測傳感器的低功耗設計性能。

　　CC430F137的默認耗電約小于2μA@32.768kHz，所以休眠的時(shí)候設計工作在LPM4低功耗模式。實(shí)際調試中，發(fā)現CC430F137工作在12MHz時(shí)，休眠后功耗很低(小于4μA)，但在初始化IIC以后，功耗比較高，IIC模塊消耗的功率約200μA。因此僅當需要與MAG3110通訊時(shí)，才可以打開(kāi)IIC外設。

　　程序設計中使用計算分支和快速查表來(lái)代替程序標志位和冗長(cháng)的軟件計算，同時(shí)盡量使用單周期的CPU寄存器。CC430的內部模塊和I/O腳狀態(tài)都會(huì )對耗電產(chǎn)生影響，所以啟動(dòng)后要及時(shí)關(guān)閉I/O的狀態(tài)。無(wú)線(xiàn)部分功耗較高，不發(fā)送時(shí)CPU工作于晶體震蕩器關(guān)閉的SLEEP狀態(tài)。

　　MAG3110的待機電流為<2μA，休眠前先設置成待機模式，相對應的，喚醒以后再將MAG3110設置成活動(dòng)模式。

　　4 結束語(yǔ)

　　本次研究的無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)輛檢測系統，與傳統的電感線(xiàn)圈交通參數傳感器相比，對地面的破壞少，安裝與維護簡(jiǎn)單，適合于室內或大型停車(chē)場(chǎng)的使用。研究測試發(fā)現，無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)輛檢測器在馬路邊停車(chē)位使用，由于受過(guò)往車(chē)輛的影響，監測準確率明顯低于在室內或大型停車(chē)場(chǎng)使用效果，且功耗明顯增高。通過(guò)實(shí)際效果測試，特別適用于大型室內停車(chē)場(chǎng)的應用。