基于C8051F310的高灵敏车辆检测算法

　　1 引言

　　弯路转弯处经常出现一段盲区，司机看不到弯路对面是否有车辆通过，因而引发大量的交通事故，因此，消除盲区造成的交通事故显得尤为重要。为此，设计了基于C8051F310的山路转弯预警系统。该系统当检测到弯路对面有车时可及时通过交通警示灯提前警示司机注意避让。因此，准确判断是否有车辆经过是该系统设计的关键。

　　2 系统设计

　　2.1 系统设计方案

　　该系统设计的主要目的是警示司机在行驶时注意安全，预防事故。在山路转弯处两边分别放置该系统，每边系统控制一警示灯。当一方系统检测到车辆时，通过RF通讯发送至对方系统，对方系统接收到信号后，控制警示灯闪烁以提示司机。

　　图1为系统设计组成框图。其中，车辆检测传感器采用正弦波振荡电路检测车辆，在检测电路中，输出信号频率由C8051F310采集得到，然后通过一阶滤波算法处理，滤除掉因环境因素等产生的频率干扰，并进一步计算验证C8051F310的采集精度。

　　2.2 系统的硬件电路设计

　　图2为系统主要硬件电路。车辆检测传感器的输入信号为U(t)，该正弦信号通过比较器变为方波信号后，再输入到单片机C8051F310，然后单片机通过计数器采集信号频率。

　　2.3 一阶滤波算法

　　一阶滤波，即一阶惯性滤波。一阶低通滤波算法公式为：

　　式中，α为滤波系数，X(n)为本次采样值，Y(n-1)为上次滤波输出值，Y(n)为本次滤波输出值。

　　一阶低通滤波法采用本次采样值与上次滤波输出值进行加权，得到有效滤波值，使得输出对输入有反馈作用。滤波系数为0～1;该系数决定新采样值在本次滤波结果中所占的权重。一阶滤波系数可以是固定的，也可以按一定程序算法自动计算。但一阶滤波算法无法完全兼顾灵敏度和平稳度。只能寻找一个平衡点，在该系统设计可接受的灵敏度范围内选取尽可能好的平稳度。即当数据快速变化时，滤波结果能及时跟进(灵敏度优先);而当数据趋于稳定，在固定点上下振荡时，滤波结果趋于平稳(平稳度优先)。

　　2.4 车辆检测电路

　　图3为正弦波振荡电路。该电路用于车辆检测电路传感器，能够感应出金属物体的存在。采用涡流传感方式，将埋入地下的探测线罔直接接入正弦波振荡电路。

　　在未检测到车辆等金属物体时，振荡电路输出信号u0(t)的频率基本变化不大，但该值不是一直保持不变，而会在一定范围内漂移。当检测到车辆等金属物体时，U0(t)的频率f0会突变为f。频率差△f=f-f0，其中△f的范围经大量的实验得出一般为几百赫兹到几千赫兹。图3中电路的振荡频率为：