[發明專利]一種超低功耗無線地磁式車輛檢測器及其控制方法

有效

• 申請號: 201610051486.0
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105632188B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 李坤;李華文;劉潔;裴華剛;熊禮平
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一〇研究所
• 主分類號: G08G1/042
• 分類號: G08G1/042
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,高燕燕

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡的低功耗設計領域，具體涉及一種超低功耗無線地磁式車輛檢測器及其控制方法。

背景技術

無線傳感器網絡是將對人類生活方式產生重大變革的新技術之一，能夠廣泛應用于軍事、醫療、環境監測、智慧城市、智能家居領域。

目前興起的無線地磁式車輛檢測系統是無線傳感器網絡技術的典型應用之一，它克服了傳統的地感線圈車輛檢測器布線復雜施工難度大問題。但因為要采用一次鋰電池供電，使用壽命就成了關鍵的制約因素之一。

目前公知的無線地磁式車輛檢測器組成框圖如圖1所示，為了滿足使用壽命的要求主要采用了兩種方式：1、加大體積，使用大容量的鋰電池；2、降低無線發射功率。

采用方法1的方式，會使得車輛檢測器體積龐大，安裝維護不方便，對路面破壞嚴重，不便于大面積推廣使用；采用方法2的方式，是以犧牲無線通信距離和質量為代價達到降低功耗的目的，安裝時對方位和角度要求高，且需要安裝較多信號中繼器，此種方式增加了安裝調試難度和陳本，并且在實際使用過程中常常難以找到合適的位置加裝信號中繼器。

鑒于此，研究無線地磁式車輛檢測器的超低功耗控制方法就成了必要而急切的研究。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種超低功耗無線地磁式車輛檢測器及其控制方法，根據無線地磁式車輛檢測器的實際工作狀態和數據內容，不僅對超低功耗無線地磁式車輛檢測器進行了硬件改進，還對它的網絡狀態、工作狀態和工作模式進行了劃分，大大減小了無線地磁式車輛檢測器的功耗。

1、一種超低功耗無線地磁式車輛檢測器，包括無線通信模塊、MCU處理單元和磁采集模塊，以及為上述三個模塊供電的一次鋰電池；無線通信模塊、MCU處理單元和磁采集模塊兩兩之間實現信息交互；其特征在于：在一次鋰電池的輸出端設有可實現通/斷電的水銀開關，且水銀開關的輸出端連接有低壓差線性穩壓電路LDO-0，電流降壓后直接作用于無線通信模塊和MCU處理單元；在磁采集模塊和電路LDO-0之間，串連有能夠實現通/斷電控制的低壓差線性穩壓電路LDO-1；

其中，低壓差線性穩壓電路LDO-1由PMOS管SI2302、NMOS管SI2301、電阻R1、電阻R2、電阻R3和電容C1構成；其中，MCU處理單元的供電使能輸出端ENA通過電阻R1與SI2302的柵極連接，用于向低壓差線性穩壓電路LDO-1發送的供電使能指令；MCU處理單元的供電使能輸出端ENA還通過電阻R2接地；SI2302的源極接地，SI2302的漏極與SI2301的柵極連接；SI2301的漏極與磁采集模塊的供電端連接，為磁采集模塊供電；SI2301的源極與LDO-0電路的電壓輸出端VCC連接；SI2301的源極和柵極通過電阻R3連接，LDO-0電路的電壓輸出端VCC還通過電容C1接地。

2、如權利要求1所述的超低功耗無線地磁式車輛檢測器，其特征在于，所述無線地磁式車輛檢測器的功耗為80微安。

3、一種基于權利要求1所述的超低功耗無線地磁式車輛檢測器的控制方法，其特征在于，分為入網模式和掉網模式；在入網模式下，又分為正常工作狀態和調試工作狀態以及高頻工作模式和低頻工作模式；具體為：

在不使用時，將無線地磁式車輛檢測器中無線通信模塊的天線朝下放置；

檢測器準備工作時：將檢測器正放；車輛檢測器上電后通過無線通信模塊定時向母節點發送入網請求，未成功組網前，處于斷網模式；一旦入網成功，則進入入網模式，喚醒MCU處理單元；入網后，無線通信模塊實時進行檢測，一旦發現車輛檢測器掉線，進入掉網模式；

MCU處理單元在初始狀態下，處于正常工作狀態：此時，MCU處理單元按采集頻率，發送供電使能指令給LDO-1電路，LDO-1電路導通，使從LDO-0電路中輸出的電壓為磁采集模塊供電，進而控制磁采集模塊進行采集，并將采集獲得的磁場數據發送至MCU處理單元進行判斷；在采集過程中，對于首次采集來說，MCU處理單元將磁場數據進行分析，獲得當前車輛狀態信息，并通過無線通信模塊發送至母節點；對于非首次采集來說，MCU處理單元對本次采集到的磁場數據進行分析，獲得當前車輛狀態信息，并判斷當前獲得的車輛狀態信息是否與上一次獲得的車輛狀態發生改變，一旦發生改變，則將當前車輛狀態信息通過無線通信模塊發送至母節點后，繼續按采集頻率采集；