基于磁场传感器的停车监控系统

《基于磁场传感器的停车监控系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于磁场传感器的停车监控系统摘要：对许多司机来说，要在一个大型停车场里找到空闲的停车位并不容易。因此，那种能提供停车位占用情况信息的技术方案是非常有用的。下文会为大家介绍一种新型的监控系统，它是一种基于被动磁场传感器，为停车场使用者提供停车位占用信息，并帮助他们高效地把车停好的一种系统。I.引言现在的城市因为汽车变得越来越拥堵。总的看来，在驾车过程中有相当大一部分时间花在了寻找空闲的停车位上。燃油的消耗、废气的产生和不必要的时间花费对环境、生活质量和国民经济造成了相当大的影响[1]-[5]。要在迷宫

2、般的市中心找到一个空闲的停车位，通常都是采用试错法。如果能够引导司机找到空闲的停车位，那么寻找停车位所需的时间和驾驶路程都将大大减少。而这首先要有能表明停车场剩余车位信息的可操作系统，然后需要有车载导航系统，引导司机到下一个空闲的停车位。所有这些系统都需要有关于停车场占用情况的可靠信息。目前有两种常用的用来检测是否有空闲停车位的方法：感应线圈、超声波传感器[2],[3],[6]。当今流行用感应线圈来检测流动车辆，该方法要应用一个会受金属物体导电性影响的交变磁场，通过计算线圈电阻的变化来进行车辆的检测

3、。由于这种技术要求的是移动的车辆，所以并不能直接观测出停车位的占用状态。然而，一个停车场里或停车场的某个区域里的汽车数量，可以通过监测出入口来获得。但在运用感应线圈时也有以下几个弊端：耐久性问题、相当大的安装工程以及能量损耗问题[1],[6]。超声波传感器能够确定一个特定停车位是否已被占用。由于这些传感器对那些已停放车辆或空闲停车位要有直接视线，而且它们难以防止灰尘、意外损坏或破坏，所以它们唯一可行的安装位置就是要监控区域正上方的天花板。因此，超声波传感器只能用于多层停车场。我们无法监测出那些没有天

4、花板的停车位的占用情况[1],[3],[7]。我们需要一种既便宜又容易安装的探测器器来监测没有天花板的停车位，但这需要一种新的方法。出于这种普遍需求，一种基于磁阻传感器的监测系统被开发出来了，而且测试系统被安装到了当地的一个停车场。大量地应用时探测器性价比将与常见的其他技术产品均衡。II.磁场感应原理磁阻传感器利用地球的磁场作为偏移场，来检测磁性物体的存在。这种完全被动的传感方式不需要释放能量，因此能最大限度的减少能量损耗和电磁干扰风险。此外，磁阻传感器体积小巧，有多种放置选择。车辆的磁性组件的通量

5、集中会导致磁力线的变形，这是我们预期的一个重要的信号源。尽管永久磁化在这里可能也起了作用，但这是无法预知的,因为它很容易在车辆的组装和修理过程中被改变。因此，现今只考虑磁场聚集效应。大多数信号源于规模较大的组件，如发动机、变速箱、传动轴、车轴、车轮悬架。一辆典型的薄板体汽车对磁场的影响是很小的[8]-[14]。为了预测车辆附近的磁场，本文使用限元法进行了简单的二维模拟。图1展示了一辆典型汽车周围的磁通量线。要注意的是，模拟中的车并不是特定的某辆车，而为了对地球磁场变形有个大致的了解，模型也是大大简化

6、过了的。我们假定磁性组件位于车轴、发动机和车身底部，并且各部分的相对磁导率分别为1000、300和150。这个模拟是基于均匀分布的地磁场，数量级为40μT，倾角为60°，代表欧洲典型的情形。图1模拟受车辆影响而变形了的地磁场我们可以看到，磁场线被明显扭曲了，尤其是在汽车的底部。这表明，当把探测器器安装在地板上或紧靠地面的地底下，能够得到最佳的结果。如果把探测器置于车辆前方，也能产生可接受的信号水平，至少对于那些引擎前置的汽车来说是可行的。图2展示了将探测器置于地面上时的模拟信号。图2沿着汽车底层的磁

7、感应强度（绝对值）和预期的一样，前轮轴和发动机底下的信号电平最大，也表明这是在停车场中安装传感器的最佳位置。然而，我们也得考虑到车辆有可能是倒退着进入停车位的，而且并不是所有的车辆前面都有发动机。该模拟磁场的最大变化值大约为50μT。虽然模型经过简化，并不精确，但至少反映出了数量级。III.探测器模块的描述探测器器是由现有的低价磁阻传感器通过三轴排列而成。我们选择各项异性磁阻（ARM）传感器是因为它体积小、能耗低和价格有竞争力[15]。每个传感器都是由四个蜿蜒排放在硅基板上的高导磁合金条组成的。为了

8、提高温度特性和增加信号输出，这些电阻元件被连接在单臂电桥结构中。两个集成的平面线圈能够处理沿着传感器灵敏轴和高导磁合金条易磁化轴的磁场分量。初步实验表明，古典的技术，如在一级放大器反馈回路中的正温度系数热敏电阻，并不能充分弥补传感元件的温度特性。监测器的模拟部分剩余的温度系数仍然能产生高达几μT的等效于10K温度变化的信号源。为了克服这些缺陷，我们用反馈回路来补偿要测量的外磁场。随着传感器输出电压的变化，电子控制器电路通过集成的补偿线圈来调整电流（如图3）。这个线圈的