[發明專利]基于巨磁阻磁敏技術探測車流量的無線傳感器網絡裝置和實現方法

有效

• 申請號: 200710070705.0
• 申請日: 2007-08-08
• 公開（公告）號: CN101241646A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: 李中一;吳波;李保海;張帆;周璐巍;鮑星合;趙康
• 申請（專利權）人: 中科院嘉興中心微系統所分中心
• 主分類號: G08G1/042
• 分類號: G08G1/042;G08G1/065
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 沈志良

1、一種基于GMR磁敏技術探測車流量的無線傳感器網絡裝置，其特征在于它由GMR傳感器、濾波降噪單元、差分放大單元、直流偏置單元、二級放大單元、隔直濾波單元、遲滯比較單元、動態調整單元、控制單元和射頻單元組成；GMR傳感器連接于濾波降噪單元，濾波降噪單元連接于差分放大單元，差分放大單元連接于直流偏置單元，直流偏置單元連接于二級放大單元，二級放大單元連接隔直濾波單元和控制單元，隔直濾波單元連接于遲滯比較單元，遲滯比較單元連接于控制單元，控制單元連接于動態調整單元，動態調整單元連接于直流偏置單元和二級放大單元，單片機與射頻單元互相連接；

GMR傳感器是采集汽車經過時引起的磁場變化，并輸出相應的電壓信號；

濾波降噪單元是對GMR傳感器輸出電壓進行濾波和衰減噪聲處理；

差分放大單元是負責濾波降噪單元處理后的信號進行差分放大；

直流偏置單元是對差分放大后的信號進行數字可控直流偏置；

二次放大單元是將偏置后的信號進行二次放大；

隔直濾波單元將二次放大后的信號進行隔直、濾波后，信號經交流耦合給遲滯比較單元；

遲滯比較單元把收到的信號與預設電壓進行比較產生脈沖信號；

控制單元對遲滯比較單元產生的脈沖信號進行計數、計時、抗干擾處理，處理完就產生了車流量信息，然后將所產生的車流量信息提供給射頻單元；

控制單元還利用自帶的AD，通過采集二級放大單元的信號，對直流偏置單元和二級放大單元的電壓偏置、放大增益參數進行動態調整，以消除外界環境對磁場偏置和電路的影響，增加系統工作的穩定性；

控制單元還能處理數字化后的信號，協調整個系統的運行，并且控制系統功耗；

射頻單元的功能與基站建立無線通信聯系，并與基站進行數據的交換；

2、根據權利要求書1所述的基于GMR磁敏技術探測車流量的無線傳感器網絡裝置，其特征在于GMR傳感器選用NVE公司的AA002-02傳感器。

3、根據權利要求書1所述的基于GMR磁敏技術探測車流量的無線傳

感器網絡裝置，其特征在于射頻單元工作頻率為433MHz，信道數目255個，數據傳輸速率及功率可調，最大傳輸速率500kbps，最大傳輸功率10dBm，布設在路面斷層中的無線傳輸距離最大可到300m，射頻單元采用垂直極化方向的全向陶瓷天線，最大天線增益0.5dBi，最大駐波比2.0。

4、根據權利要求書1所述的基于GMR磁敏技術探測車流量的無線傳感器網絡裝置的實現方法，其特征在于GMR傳感器旁放置磁柱，建立偏置磁場，磁場的方向與傳感器敏感軸平行，與當汽車經過GMR傳感器時，磁場發生變化，GMR傳感器就能在檢測的半徑范圍內檢測到此磁場變化并輸出電壓信號，濾波降噪單元對GMR傳感器輸出電壓進行濾波和衰減噪聲處理，處理后的信號送給差分放大單元進行差分放大，控制單元對數字電位計進行寫預值操作，對差分放大后的信號進行直流偏置，偏置后的信號送給二次放大單元進行二次放大，二次放大后的信號經隔直濾波單元進行隔直、濾波后，信號經交流耦合給遲滯比較單元與預設電壓進行比較產生脈沖信號，脈沖信號把微處理器從超低功耗模式下喚醒，進入正常工作狀態，啟動AD，采集信號，控制單元對脈沖信號進行計數、計時、抗干擾處理，產生的車流量信息提供給射頻單元，射頻單元將車流量信息數據傳輸給基站后進入休眠狀態，當沒有車輛經過時，控制單元的微處理器工作于超低功耗模式，控制射頻單元休眠并關閉AD。

5、根據權利要求書4所述的基于GMR磁敏技術探測車流量的無線傳感器網絡裝置的實現方法，其特征在于GMR傳感器的檢測半徑范圍通過改變直流偏置、放大增益和交流耦合參數實現。

6、根據權利要求書4所述的基于GMR磁敏技術探測車流量的無線傳感器網絡裝置的實現方法，其特征在于控制單元對脈沖信號進行計數具體為：控制單元通過AD采集信號判斷汽車是否進入GMR傳感器檢測范圍，汽車進入檢測范圍后，控制單元的I/O口電平由高變低一次認為是一輛汽車經過，控制單元的計數器累加車流量并將數據傳送給射頻單元。