本文詳細(xì)探討了理想的傳感器放置位置，以及在車輛檢測準(zhǔn)確度方面所面臨的一些難題。
汽車是傳感器網(wǎng)絡(luò)落地應(yīng)用重點(diǎn)領(lǐng)域，但在汽車上部署傳感器需要克服許多挑戰(zhàn)。本文詳細(xì)探討了理想的傳感器放置位置，以及在車輛檢測準(zhǔn)確度方面所面臨的一些難題。
傳感器放置位置
受測的磁通線密度強(qiáng)度或場強(qiáng)會(huì)隨著傳感器和車輛之間距離的增大而減弱。這會(huì)導(dǎo)致信號(hào)變得非常微弱，難以進(jìn)行事件檢測和分析。因此，傳感器相對于汽車表面的有效放置位置是一個(gè)重要考慮因素。
將傳感器安裝在道路上（靠近表面）是最常見和有效的方法，如圖1所示。由于汽車底部是金屬最集中的地方，這種方法被用于檢測車輛的存在。另一個(gè)理想位置是一根2.5英尺高的桿子頂端，安裝在車道側(cè)邊，桿子和移動(dòng)的車輛之間的最佳距離為1至2英尺。
從對應(yīng)的特征波形圖我們可以看出，將傳感器放置在路表時(shí)，信號(hào)波形圖中磁場強(qiáng)度的變化更加強(qiáng)烈。圖2顯示了增大傳感器和汽車之間的距離會(huì)對受測信號(hào)強(qiáng)度產(chǎn)生怎樣的影響。
圖1 傳感器放置位置
圖2.傳感器與車輛之間距離的影響
車輛檢測難題
好了！我們已經(jīng)了解了與汽車感應(yīng)相關(guān)的基本概念，現(xiàn)在，讓我們用一個(gè)基于閾值的簡單檢測方法來檢測一下車輛的存在。舉例來說，如果受測信號(hào)的RMS值（所有X、Y和Z軸）高于用戶定義的閾值，那么車輛會(huì)被判定為存在/經(jīng)過，反之亦然。雖然這種方法看起來很簡單，但在某些重要場景中，它可能會(huì)生成虛假的正/負(fù)觸發(fā)信號(hào)。
考慮到車輛的大小分類（從自行車到卡車），與地磁場接觸的黑金屬數(shù)量也各不相同，因此測量到的信號(hào)強(qiáng)度變化也會(huì)出現(xiàn)差異。這就意味著采用一個(gè)通用的激活閾值并不是一個(gè)適合檢測所有車輛類型的優(yōu)良解決方案。
此外，傳感器的信號(hào)基線（即處于零通量磁場下）也會(huì)因溫度而產(chǎn)生微小差異。這種隨溫度變化而產(chǎn)生的偏移量變化可能造成虛假觸發(fā)信號(hào)。因此，我們不是僅僅使用基于閾值的檢測方法，而是可以使用模式識(shí)別技術(shù)來了解相關(guān)特征。這有助于獲取有意義的時(shí)間或頻域特性，比如平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、各軸線之間的關(guān)聯(lián)、最小值/最大值等。最初，可通過獲取各類車輛（按尺寸分類）的特征建立訓(xùn)練模型。該模式識(shí)別訓(xùn)練模型的效用高低將由訓(xùn)練集的大小決定。因此，在不考慮操作條件的情況下，該模式識(shí)別模型能夠通過仔細(xì)分析特征，幫助我們有效地識(shí)別車輛的存在。
另一個(gè)常見而明顯的難題是如何防止在圖3a所示的場景中出現(xiàn)虛假觸發(fā)信號(hào)問題。傳感器2能夠感知車輛1的存在嗎？我們?nèi)绾谓忉屵@種情況，并防止來自鄰近車道的虛假觸發(fā)信號(hào)？
我們可以如圖3b所示，將傳感器放置在道路盡頭，但對于多車道來說非常棘手。所以，一種快速的方法就是利用磁力屏蔽傳感器（在本例中為傳感器2）的后部，這樣可以減少車輛1對傳感器2造成的場強(qiáng)幅值。也就是說，如果（車輛經(jīng)過時(shí)）傳感器1測量到的信號(hào)變化幅值大于傳感器2測量到的信號(hào)變化，就表示汽車實(shí)際是在車道1，而不是車道2。
圖3.虛假事件觸發(fā)信號(hào)場景
作者: Aswin Sivakumar
恩智浦半導(dǎo)體
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