基于Arduino的低功耗地磁车辆检测器设计
摘 要：根据铁磁性物体会引起周围地磁场扰动这一现象，利用磁阻传感器，可实现对车辆的实时检测。以开源硬件Arduino为平台，结合高集成度、低功耗和低成本的HMC5883L磁阻传感器，设计了一种车辆检测器。在实验室条件下，使用条形磁铁进行测试。结果表明，附近有铁磁性物体存在时，地磁场检测信号有显著变化，且信号特征与物体的距离、移动方向和速度有明显联系。该设计可用于道路车流量、车位占用等交通基础信息的获取。
关键词：低功耗；Arduino；磁阻传感器；地磁场；车辆检测
中图分类号：TP212.9 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2018）07-00-04
0 引 言
随着我国经济水平的不断提高和城市化进程的持续深入，汽车保有量快速增长的同时，也带来了各种城市交通问题，如拥堵严重、停车困难等。为了缓解日益严重的城市交通压力，对交通系统进行智能化改造，实时获取整个城市范围内的交通基础信息[1]，包括道路车流量、车道占用率、停车位占用情况等，从而优化城市交通的运行和管理。因此，低成本、高精度、小体积、易安装和易维护的车辆检测器成为实现上述目标的关键。
目前，常用的车辆检测器包括地感线圈、视频检测器、红外线检测器和超声波检测器等[2]。地感线圈[3]主要用于道路车辆的检测，其技术成熟、准确性高，但体积较大、安装维护需要破坏路面。视频检测器[4]主要用于道路车辆的检测，能提供更为丰富的车辆信息，但造价昂贵、对环境光线要求较高。红外线检测器[5]主要用于道路车辆的检测，其成本低、响应快，但性能受天气变化影响较大。超声波检测器[6]主要用于车位车辆的检测，其体积小、易于安装，但性能受环境温度影响较大。
综上所述，传统车辆检测器无法满足大规模交通基础信息获取的要求，且不能同时用于道路和车位的车辆检测。近年来，基于地磁场变化的车辆检测的技术开始出现，特别是随着半导体技术和微机电系统技术的不断进步，使用低功耗磁阻传感器芯片检测地磁场成为可能[7-10]。本文以开源硬件Arduino UNO为平台[11]，结合高集成度、低功耗和低成本的HMC5883L磁阻传感器[12]，设计了一种车辆检测器原型。该车辆檢测器具有结构简单、体积小、功耗低等优点，易于安装和维护，不受外界环境因素干扰，能够同时用于道路和车位的车辆检测。
1 系统框架设计
本文设计和构建的车辆检测器由HMC5883L磁阻传感器模块、Arduino UNO和笔记本电脑组成，其结构框图如图1...
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