一种基于蓝牙新型的道路车辆探测装置及其运行方法

摘要

本发明公开了一种基于蓝牙新型的道路车辆探测装置及其运行方法,所述混合信号微处理器U4通过SPI高速串行总线与多模蓝牙通讯芯片U5连接，进行通讯，通过混合信号微处理器U4内部数据库查询出当前多模蓝牙通讯芯片U5的配置参数，并通过SPI高速串行总线将配置参数下发至多模蓝牙通讯芯片U5进行初始化配置；多模蓝牙通讯芯片U5连接2.4GHZ的高频滤波器F1，多模蓝牙通讯芯片U5完成初始化配置后，多模蓝牙通讯芯片U5通过2.4GHZ的高频滤波器F1连接外置蓝牙车辆探测天线，通过外置蓝牙车辆探测天线接收带有蓝牙模块的道路车辆发出的无线蓝牙信号进行道路车辆探测。

说明书

技术领域

本发明涉及道路交通控制、智能交通技术领域，具体的说是涉及一种基于蓝牙新型的道路车辆探测装置及其运行方法。

背景技术

现有的智能交通领域的对车辆探测通常为地磁感应探测、视频分析探测、微波雷达探测等几种常规的探测方式，针对这几种探测方式，有其不足之处：

1.地磁感应的探测方式需要在道路上埋设地感线圈，需要对道路路面进行切割，对道路的物理特性存在破坏作用，且施工安装程序繁琐复杂，成本较高。

2.是否分析探测采用的是视频摄像机对道路车辆进行视频捕捉，再通过一定的计算机软件算法，对捕捉的影像进行图像分析，从而实现对车辆的感知。

3.视频分析探测的方式需要在道路上安装摄像机，施工较为复杂，且成本居高，对环境光线的变化较为敏感，尤其是夜间对光线的要求较高，因此适用范围较为局限。

4.微波探测的方式安装方式要求较高，其安装需要有一定的立杆高度，且供电功率较大，成本较高。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种基于蓝牙新型的道路车辆探测装置及其运行方法，通过将道路上探测范围内的车辆信息进行探测收集，在安装布设方式及供电方式上都有了革命性的创新，真正的实现了低成本高性能道路车辆探测解决方案。

为解决上述技术问题，本发明通过以下方案来实现：一种基于蓝牙新型的道路车辆探测装置,其特征在于，它包括：

混合信号微处理器U4、SPI高速串行总线、多模蓝牙通讯芯片U5；

所述混合信号微处理器U4通过SPI高速串行总线与多模蓝牙通讯芯片U5连接，进行通讯，通过混合信号微处理器U4内部数据库查询出当前多模蓝牙通讯芯片U5的配置参数，并通过SPI高速串行总线将配置参数下发至多模蓝牙通讯芯片U5进行初始化配置；

多模蓝牙通讯芯片U5连接2.4GHZ的高频滤波器F1，多模蓝牙通讯芯片U5完成初始化配置后，多模蓝牙通讯芯片U5通过2.4GHZ的高频滤波器F1连接外置蓝牙车辆探测天线，通过外置蓝牙车辆探测天线接收带有蓝牙模块的道路车辆发出的无线蓝牙信号进行道路车辆探测。

进一步的，所述混合信号微处理器U4的型号为MSP430F5529。

进一步的，所述多模蓝牙通讯芯片U5的型号为CC2564。

进一步的，所述2.4GHZ的高频滤波器F1的型号为LFB212G45SG8A127，其与外置蓝牙车辆探测天线是通过SMA接口插座J3连接。

进一步的，所述多模蓝牙通讯芯片U5连接温度补偿晶体振荡器X1，并通过温度补偿晶体振荡器X1产生一路32768HZ的振荡信号，保障道路车辆探测装置在各种温度环境下，工作性能都能稳定工作。

进一步的，还包括2路RS232输出接口，该2路RS232输出接口用于：

当道路车辆探测装置首次在道路上安装调试时期，为配置合适的蓝牙探测灵敏度及车辆探测参数，通过RS232接口J4、J5连接笔记本电脑，利用笔记本电脑上的蓝牙调试模块进行参数调校。

进一步的，所述道路车辆探测装置还包括供电电路，该供电电路连接有太阳能电池板，太阳能电池板连接锂电池，锂电池对道路车辆探测装置提供电源。

一种基于蓝牙新型的道路车辆探测装置运行方法，其特征在于：

1）、初始化：

混合信号微处理器U4通过SPI高速串行总线与多模蓝牙通讯芯片U5连接，进行通讯，通过混合信号微处理器U4内部数据库查询出当前多模蓝牙通讯芯片U5的配置参数，并通过SPI高速串行总线将配置参数下发至多模蓝牙通讯芯片U5进行初始化配置；

2）、参数配置：

混合信号微处理器U4对多模蓝牙通讯芯片U5进行通讯控制，获取当前进过本探测装置附近的蓝牙信号，对多模蓝牙通讯芯片U5进行的工作参数进行配置；

3）、混合信号微处理器U4控制多模蓝牙通讯芯片U5开启蓝牙扫描模式；

4）、扫描后，能够探测到两类蓝牙信号，一是探测到蓝牙强信号，另一类是蓝牙弱信号；

接收到蓝牙强信号后，混合信号微处理器U4记录蓝牙信号持续时间，计算蓝牙特征值，结合混合信号微处理器U4内部数据库预存储的道路蓝牙参数特征数据，对过往的蓝牙信号进行甄别滤波处理，当满足道路车辆蓝牙特征时，混合信号微处理器U4就会提取并获取道路车辆的蓝牙设备ID，对通过蓝牙获取的蓝牙设备ID序列号字符串进行MD5加密计算，并对加密蓝牙ID串号进行编码排序，通过串口输出获取的车辆蓝牙ID变换序列码，通过变换后的唯一ID序列码来标识道路车辆，从而完成道路车辆探测，否则多模蓝牙通讯芯片U5继续扫描模式；

接收到蓝牙弱信号后，混合信号微处理器U4对蓝牙弱信号进行强度斜率计算，斜率计算后，再进行蓝牙弱信号斜率拐点计算，并对弱信号持续时间进行分析，将弱信号与混合信号微处理器U4内部数据库预存储的道路蓝牙参数特征数据进行甄别处理，确定接收到的蓝牙弱信号是否是行人或周边干扰的蓝牙信号，如果是行人或者周边干扰的蓝牙信号，就控制多模蓝牙通讯芯片U5返回扫描模式，如果不是行人或周边干扰的蓝牙信号，而满足道路车辆蓝牙特征，混合信号微处理器U4就会提取并获取道路车辆的蓝牙设备ID，对通过蓝牙获取的蓝牙设备ID序列号字符串进行MD5加密计算，并对加密蓝牙ID串号进行编码排序，通过串口输出获取的车辆蓝牙ID变换序列码，通过变换后的唯一ID序列码来标识道路车辆，从而完成道路车辆探测。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

1.本发明道路车辆探测装置及其运行方法采用与以往截然不同的道路车辆探测技术，创新的使用蓝牙通讯技术实现道路车辆被动探测，通过蓝牙的远程低功耗通讯特性，将道路上探测范围内的车辆信息进行探测收集，在安装布设方式及供电方式上都有了革命性的创新，真正的实现了低成本高性能道路车辆探测解决方案。本发明的制造成本是传统方式成本的1/10，甚至可以降至更低，功耗是传统模式的1/1000。

2.本发明设计的车辆探测装置，在工程施工安装方面相比传统方式非常便利。

3.在电源取电方式上，采用太阳能供电，不需要供电电缆。在安装方式上自由灵活，可以随意的在探测点路灯灯杆或者是有立柱的地方简便安装，大大的节约安装施工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明道路车辆探测装置电路原理框图。

图2为本发明道路车辆探测装置控制流程框图。

图3为本发明道路车辆探测装置与蓝牙道路车辆连接简易框图。

图4为本发明混合信号微处理器U4电路图。

图5为本发明多模蓝牙通讯芯片U5电路连接图。

图6为本发明多模蓝牙通讯芯片U5连接2.4GHZ的高频滤波器F1电路图。

图7为本发明道路车辆探测装置电源模块电路图。

图8为本发明RS232接口U1电路图。

图9为本发明RS232接口U2电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参照附图1~9，本发明的一种基于蓝牙新型的道路车辆探测装置,它包括：

混合信号微处理器U4、SPI高速串行总线、多模蓝牙通讯芯片U5；所述混合信号微处理器U4的型号为MSP430F5529，所述多模蓝牙通讯芯片U5的型号为CC2564，所述2.4GHZ的高频滤波器F1的型号为LFB212G45SG8A127，其与外置蓝牙车辆探测天线是通过SMA接口插座J3连接。道路车辆探测装置还包括2路RS232输出接口，该2路RS232输出接口用于：当道路车辆探测装置首次在道路上安装调试时期，为配置合适的蓝牙探测灵敏度及车辆探测参数，通过RS232接口J4、J5连接笔记本电脑，利用笔记本电脑上的蓝牙调试模块进行参数调校。

所述混合信号微处理器U4通过SPI高速串行总线与多模蓝牙通讯芯片U5连接，进行通讯，通过混合信号微处理器U4内部数据库查询出当前多模蓝牙通讯芯片U5的配置参数，并通过SPI高速串行总线将配置参数下发至多模蓝牙通讯芯片U5进行初始化配置；多模蓝牙通讯芯片U5连接2.4GHZ的高频滤波器F1，多模蓝牙通讯芯片U5完成初始化配置后，多模蓝牙通讯芯片U5通过2.4GHZ的高频滤波器F1连接外置蓝牙车辆探测天线，通过外置蓝牙车辆探测天线接收带有蓝牙模块的道路车辆发出的无线蓝牙信号进行道路车辆探测；所述多模蓝牙通讯芯片U5连接温度补偿晶体振荡器X1，并通过温度补偿晶体振荡器X1产生一路32768HZ的振荡信号，保障道路车辆探测装置在各种温度环境下，工作性能都能稳定工作。所述道路车辆探测装置还包括供电电路，该供电电路连接有太阳能电池板，太阳能电池板连接锂电池，锂电池对道路车辆探测装置提供电源。通过混合信号微处理器U4对多模蓝牙通讯芯片U5的通讯控制，获取当前进过本探测装置附近的蓝牙信号，混合信号微处理器U4根据当前的蓝牙信号的强度、信号持续时间、信号的强度变化规则、信号的再现率等参数，结合混合信号微处理器U4内部数据库预存储的道路蓝牙参数特征数据，对过往的蓝牙信号进行甄别滤波处理，当满足道路车辆蓝牙特征时，混合信号微处理器U4对通过蓝牙获取的蓝牙设备ID进行MD5加密变换，通过变换后的ID编码来唯一标识道路车辆，从而完成道路车辆探测。

请参照附图1~2，一种基于蓝牙新型的道路车辆探测装置运行方法，其特征在于：

1）、初始化：

混合信号微处理器U4通过SPI高速串行总线与多模蓝牙通讯芯片U5连接，进行通讯，通过混合信号微处理器U4内部数据库查询出当前多模蓝牙通讯芯片U5的配置参数，并通过SPI高速串行总线将配置参数下发至多模蓝牙通讯芯片U5进行初始化配置；

2）、参数配置：

混合信号微处理器U4对多模蓝牙通讯芯片U5进行通讯控制，获取当前进过本探测装置附近的蓝牙信号，对多模蓝牙通讯芯片U5进行的工作参数进行配置；

3）、混合信号微处理器U4控制多模蓝牙通讯芯片U5开启蓝牙扫描模式；

4）、扫描后，能够探测到两类蓝牙信号，一是探测到蓝牙强信号，另一类是蓝牙弱信号；

接收到蓝牙强信号后，混合信号微处理器U4记录蓝牙信号持续时间，计算蓝牙特征值，结合混合信号微处理器U4内部数据库预存储的道路蓝牙参数特征数据，对过往的蓝牙信号进行甄别滤波处理，当满足道路车辆蓝牙特征时，混合信号微处理器U4就会提取并获取道路车辆的蓝牙设备ID，对通过蓝牙获取的蓝牙设备ID序列号字符串进行MD5加密计算，并对加密蓝牙ID串号进行编码排序，通过串口输出获取的车辆蓝牙ID变换序列码，通过变换后的唯一ID序列码来标识道路车辆，从而完成道路车辆探测，否则多模蓝牙通讯芯片U5继续扫描模式；

接收到蓝牙弱信号后，混合信号微处理器U4对蓝牙弱信号进行强度斜率计算，斜率计算后，再进行蓝牙弱信号斜率拐点计算，并对弱信号持续时间进行分析，将弱信号与混合信号微处理器U4内部数据库预存储的道路蓝牙参数特征数据进行甄别处理，确定接收到的蓝牙弱信号是否是行人或周边干扰的蓝牙信号，如果是行人或者周边干扰的蓝牙信号，就控制多模蓝牙通讯芯片U5返回扫描模式，如果不是行人或周边干扰的蓝牙信号，而满足道路车辆蓝牙特征，混合信号微处理器U4就会提取并获取道路车辆的蓝牙设备ID，对通过蓝牙获取的蓝牙设备ID序列号字符串进行MD5加密计算，并对加密蓝牙ID串号进行编码排序，通过串口输出获取的车辆蓝牙ID变换序列码，通过变换后的唯一ID序列码来标识道路车辆，从而完成道路车辆探测。

本发明蓝牙探测技术则是采用低功耗的蓝牙通讯技术，针对道路上行驶的车辆发出的蓝牙信息进行检测，具有低功耗、高可靠性、低成本的特点，针对现有的道路车辆探测方式的缺点，提出如下改进：

1、改进传统的车辆探测模式，由传统的主动探测模式改变为被动探测模式，根据道路上的车载蓝牙发出的蓝牙信号或车上乘客手机发出的蓝牙信号进行车辆探测。

2、改变传统的车辆探测设备的安装方式，由传统的探测模式需要有专用的立杆或道路切割方式改变为路边或路中间随意安装方式，也可以依附安装于道路的路灯灯杆上。

3、改变传统的探测设备供电方式，由于蓝牙的低功耗特点，采用蓝牙车辆探测方式可以实现超低功耗工作，使用小的太阳能电池板加充电电池即可全天候的工作。

本发明能够降低车辆探测设备的成本，由于蓝牙采集系统的被动采集方式，能够使系统结构简化，加之蓝牙通讯芯片成本低廉，因此可以制造出成本低廉的蓝牙车辆探测装置，便于大面积的智能交通道路车辆探测及车速测定应用推广。基于蓝牙新型道路车辆探测装置采用全新的设计理念，引入最新蓝牙通讯及微控制的数控控制技术。道路上行驶的车辆一些具备蓝牙功能，当车载蓝牙对外发送蓝牙信息的时候，且车辆进入本蓝牙车辆探测装置的接收范围时，装置将对蓝牙信息进行接收解码，将车载蓝牙的设备ID进行加密编码记录，同时获取该蓝牙的信号强度进行相邻比对，当记录到的蓝牙信号强度达到最大值时，对车辆的ID编码信息进行记录，完成车辆探测过程。

本发明采用超低功耗微处理器混合信号微处理器U4，与多模蓝牙通讯芯片U5的低功耗特性相匹配，配备微型太阳能电池及微型锂离子电池，实现全年全天候不间断长期工作。

针对探测的道路车辆上的蓝牙ID涉及到的个体信息泄露问题，本装置内部软件实现数据加密编码算法，通过加密算法，将探测的车辆蓝牙ID进行加密编码，将原来唯一的车辆蓝牙ID变换成唯一的独立编码作为车辆探测序列编码，在完成道路车辆探测的同时很好的实现隐私信息保护。

天气适应性方面，本发明设计的车辆探测装置可以不受天气环境的影响，全天候不间断工作，大大的增加了产品应用的环境适应性。

实施例：

请参照附图4~9，在图4、5中，混合信号微处理器U4的MCLK信号输出接口连接多模蓝牙通讯芯片U5的SLOW_CLK信号端，在两端口之间连接0值电阻R3, 多模蓝牙通讯芯片U5的SLOW_CLK信号端还连接0值电阻R4、0值电阻RA1，所述电阻R4另一端连接型号为32768HZ的温度补偿晶体振荡器X1，温度补偿晶体振荡器X1产生一路32768HZ的振荡信号，保障道路车辆探测装置在各种温度环境下，工作性能都能稳定工作，温度补偿晶体振荡器X1的VCC端连接0.1uF/6.3V电容C1、3.3V电源输入端口，电容C1另一端接地，3.3V电源输入端还连接10千欧电阻R1，电阻R1另一端连接温度补偿晶体振荡器X1的EN端、0值电阻R2，电阻R2另一端接地。

如图6所示，多模蓝牙通讯芯片U5的XTALM/FREFM端连接26Mhz晶振X4的VCC端、15PF/50V电容C22，电容C22的另一端接地，接地端还连接在晶振X4的EN端、GND端，晶振X4的电源输出端OUT连接15PF/50V电容C25、多模蓝牙通讯芯片U5的XTALP/FREFP端，电容C25另一端接地。

多模蓝牙通讯芯片U5的BT_RF端连接22PF/50V电容C18，电容C18另一端连接2.4GHZ的高频滤波器F1，2.4GHZ的高频滤波器F1连接有0值电阻R10，电阻R10连接SMA接口插座J3，SMA接口插座J3连接有外置蓝牙车辆探测天线。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。