【正文】 所有的從機都將以這樣得數(shù)據(jù)傳輸模式進行有效的數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)基站有道數(shù)據(jù)后就會拿出每個從機的固有 ID 號與自己的已經(jīng)存儲的 ID 號進行比較匹配，如果最后能夠成功匹配，則基站可以響應(yīng)從機所要求得具體動作，否則主機不與相應(yīng)此從機的數(shù)據(jù)處理要求。 傳感器節(jié)點與數(shù)據(jù)控制基站的通信 前文中講述， AMR 傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)通過 TI 公司的無線射頻芯片 CC11O1 進行鏈接通信 ，由于本文的系統(tǒng)設(shè)計一般為停車場或者路邊停車位，所以再考慮到不影響檢測準(zhǔn)確度的前提下，本文采取一個數(shù)據(jù)控制基站可以控制多個 AMR 傳感器前端。 待檢測區(qū)域就是指車輛還沒有駛?cè)雮鞲衅鞯臋z測范圍內(nèi)的時候，此時傳感器穩(wěn)定后的返回 值為其純外界條件的返回值，即靜態(tài)基準(zhǔn)值。 27 車輛檢測算法 本文中采取的數(shù)據(jù)點是基于時間順序而依次 輸出的，可以得到數(shù)據(jù)組合為 X 的離散數(shù)據(jù)，因此車位檢測的算法就可以依照時間順序展開，具體如下：時間間隔相等的時間數(shù)據(jù)集合就是數(shù)據(jù)序列，其可以表達為 ? ?nxxxxX , 321 ???? ，其中 ? ?iii vtx ,? ，其中 ix 為其時間序列的狀態(tài)點， iv 則表示在對應(yīng)的 it 時刻所輸出的磁場值大小。從上圖得數(shù)據(jù)反應(yīng)和實際測量對應(yīng)車輛行駛情況來看， Z 軸 X 軸和 Y 軸都是在橫軸坐標(biāo)為 26 150 得位置得時候分別輸出自己的最大磁場值或者最低磁場值，而由實際情況得出當(dāng)達到此值得時候正是車輛的發(fā)動機部分位于傳感器正上方的時候。車停 25 位的檢測更在乎的是車輛各部分對磁場的擾動情況，大多時候車輛并不會全部從傳感器的上方經(jīng)過 ，有時候車輛在傳感器上方走走停停，前進后退的，這種情況很正常，也很常見。這種算法就能大大減小信號處理的運算量，但是它的問題也是顯而易見的，因為傳感器的檢測環(huán)境相較來說很復(fù)雜，要檢測的車輛類型也是不盡相同的，所以就導(dǎo)致它們對地磁輸出信號的影響強度大不一樣，初次之外， AMR 傳感器會收到隨著時間的流動，自身的靈敏度以及靜態(tài)基準(zhǔn)點的漂移等影響。具體如下： 表 41 HMC5883L 在本檢測系統(tǒng)中的寄存器配置 寄存器 數(shù)值（ 8 位） 意義 配置寄存器 A 0X68 采樣平均數(shù) 8 次，輸出速率 3HZ 配置寄存器 B 0X20(默認(rèn) ) 1090 的增益，輸出數(shù)據(jù)為 2048— 2047 模式寄存器 0X00 連續(xù)測量模式 配置好 AMR 傳感器并讓它開始在工作狀態(tài)下的時候，其會自動檢測周圍磁場。 2)主機從從機讀取數(shù)據(jù) ，其數(shù)據(jù)格式大致和單方向?qū)憯?shù)據(jù)形式差不多。而起始條件和停止條件一般都由主機產(chǎn)生 。 而每個 I2C 總線上的器件都有唯一的地址。此芯片可以應(yīng)用的范圍很廣 [8]： （ 1） 運行于 470/950 MHz ISM/SRD 頻帶的超低功耗無線應(yīng)用 （ 2） 無線傳感網(wǎng)絡(luò) （ 3） 家庭和樓宇自動化 （ 4） 高級抄表架構(gòu) （ 5） 無線計量 （ 6） 無線告警和安全系統(tǒng) 此芯片的一些關(guān)鍵性能為： （ 1） 高靈敏度 （ 2） 低電流消耗 （ 3） 所有支持頻率下高達 +10dBm 的可編程輸出功率 （ 4） 卓越的接收機選擇性和阻斷性能 （ 5） 到 500Kbaud 的可編程數(shù)據(jù)速率 （ 6） 頻帶： 470510 MHz 和 950 960 MHz 綜上該芯片的自身特性再和本文中的課題相結(jié)合，所以最終選定了 TI 公司的這款CC1101 的射頻收發(fā)芯片。 與其它類型的單片機相比本文 選取此款單片機的原因在于： （ 1） 工作電壓范圍適合， MSP430 系列單片機的電源電壓一般采用 的低電壓，RAM 數(shù)據(jù)保持方式下耗電僅 [1]。 2） 12bit 的 ADC 與低干擾 AMR 傳感器，能在正負(fù) 8 高斯 。其中微型控制器（ MSP430F169）用來讀取 AMR 傳感器的數(shù)據(jù)并結(jié)合一定的算法對其進行數(shù)據(jù)的預(yù)處理 。 各向異性磁阻傳感器通過檢測周圍磁場的改變就可以來判斷車停位上是否停有檢測車輛，此檢測部分也就成為車位檢測系統(tǒng)中最底層也是最重要的部分，其檢測部分的檢測精準(zhǔn)度也是決定了系統(tǒng)中整個的檢測精準(zhǔn) 度。只有當(dāng)鐵磁性物體進入傳感器的檢測范圍內(nèi)后，它就一定會對周邊的磁場分布情況進行擾動 [6]。與其它的類型的傳感器相比較，它有自身的優(yōu)勢和一些特點： 1） 在準(zhǔn)確度高的前提下，其檢測靈敏度也很高。而載流子就會聚集在兩端隨之產(chǎn)生霍爾電場，這樣就是使電子沿電流方向做螺旋式的運動，也就增 大了傳導(dǎo)電子的散射截面從而變向的增大了電阻 。 第六章對本文做了一個總結(jié)并做了自己對于地磁傳感技術(shù)發(fā)展的一些展望。 第二章主要介紹了 AMR 車停位的檢測系統(tǒng)的原理。傳感器與車輛擺放距離不同時的影響和效果，并也實驗了用不同車型的車輛對磁阻傳感器輸出的影響。 3）受外界的干擾相比之下要小的多，幾乎不受電磁波的干擾，對大多數(shù)的外界環(huán)境變化呈惰性反應(yīng)。 4）其可以被使用的時間相對來講是比較短的， 而且在一段時間的使用后還會使測量精度下降，這樣就很容易引起誤判。其優(yōu)點在于穩(wěn)定性高，技術(shù)相對較成熟，并且電路易于實現(xiàn)。 3） 基于紅外的探測技術(shù)。 因此針對日益凸顯的停車難的問題，隨之研發(fā)一種全新的城市智能停車的檢測系統(tǒng)就也就變得嚴(yán)峻，而其可以應(yīng)用和發(fā)展的前景也更加是不言而喻的。并在此基礎(chǔ)上，優(yōu)化了電路設(shè)計，以及傳感器不同時段的工作方式。所以這樣就使得各個城市交通面臨的壓力急劇增加。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 本科生畢業(yè)設(shè) 計 設(shè)計題目： 基于各向異性的磁阻傳感器停車場車位檢測應(yīng)用 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本 學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。由此并導(dǎo)致的道路擁堵情況愈演愈烈，每年的交通事故也都越發(fā) 頻繁 ，最終導(dǎo)致城市運輸系統(tǒng)效率低下等很多負(fù)面結(jié)果。 本論文，還詳細(xì)論述了車位檢測中的幾個關(guān)鍵技術(shù)，包括傳感器數(shù)據(jù)的讀取，各個采集前端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)的建立，車位檢測的算法，并且也都給出了各個模塊的工作流程以及軟件編寫流程和無線模塊的數(shù)據(jù)傳輸，且最后經(jīng)過了模擬實際的車狀檢測，并最終可以使檢測準(zhǔn)確率能夠達到 90%以上，由此總結(jié)，此系統(tǒng)可行高效，而且實現(xiàn)成本相對較低，適用范圍也很廣泛，可以被廣泛采用。在智能停車系統(tǒng)能夠得到大力發(fā)展的情況下，其至少擁有這幾條重要的意義： 1）節(jié)省停車所需要的時間，可以讓駕駛者在出行或停車的過程中實時檢測出目的地的附近是否有可以使用的空缺停車位，從而就可以 使駕駛者大大減少尋找空車位的時間，直接的提高城市有車一族的出行效率。 12 4） 感應(yīng)線圈技術(shù)。但是現(xiàn)在的市場上并沒有基于此類方法做出的整套智能管理系統(tǒng)，目前也都只停留于理論階段。 綜上所述，這些傳統(tǒng)的停車位檢測方法對周圍安裝環(huán)境的要求比較高，所以使用場合 13 有限，且價格昂貴，其準(zhǔn)確性受外圍環(huán)境的影響比較大。 4）耗電量極小，可用電池供電，維護很方便。 有自美國某公司的 Caruso 等人進行了類似的研究 [2]，但讓 門另外使用了有三軸的 AMR地磁傳感器。首先，講述了 AMR 傳感器的工作原理，然后也分析了它的特點，最后回到文章主題，闡述了利用 AMR 傳感器適用于車位檢測的原理。 第二章 基于 AMR 傳感器的車停位檢測原理 磁阻效應(yīng) 地球磁場屬于地球的寶貴資源之一，隨著科技的飛快發(fā)展，近些年尤其是傳感器技 術(shù)的告訴發(fā)展，已經(jīng)有了很多檢測地球磁場的傳感器，它們都可以精確地檢測到地球磁場， 15 而一些新型的傳感器已經(jīng)不單單只是來檢測磁場的大小了 [4]。對于鐵、鈷及其合金構(gòu)成的這類強磁金屬，當(dāng)磁體內(nèi)部磁化方向與外加磁場平行時其電阻幾乎不隨磁場的變化而變化，而金屬內(nèi)的磁化方向與外加磁場產(chǎn)生偏離時這類金屬的電阻值將減小，這種現(xiàn)象就是強磁金屬的各項異性磁阻效應(yīng) [7]。 2） 電磁噪聲并不能對傳感器造成影響。汽車可以被看作是多個雙極性磁鐵所構(gòu)成的模型，分別由進入的車輛前端發(fā)動機和車輪以及車輛內(nèi)部的一些其它鐵磁性物體對地球磁場產(chǎn)生的扭曲和畸變 [11]。 17 2． 4 本章小結(jié) 本章節(jié)主要闡述了 AMR 磁阻傳感器為什么可以被用來作為車停位檢測系統(tǒng)中的最前端的檢測部分。而一個控制基站作為數(shù)據(jù)接受中心同時可以接受很多 AMR傳感器節(jié)點（為防止傳輸干擾，最好最多選為 255 個）傳輸過來的數(shù)據(jù)。 的磁場中實現(xiàn) 5 高斯的分辨率。 （ 2） MSP430 系列單片機是 16 位單片機，采用了目前流行的、頗受學(xué) 界好評的精簡指令集 (RISC)結(jié)構(gòu)， 一個時鐘周期可以執(zhí)行一條指令 (傳統(tǒng)的 MCS51 單片機要 12 個時鐘周期才可以執(zhí)行一條指令 )，使 MSP430 在 8MHz 晶振工作時，指令速度可達8MIPS(注意：同樣 8MIPS 的指令速度，在運算性能上 16 位處理器比 8 位處理器高遠 不止兩倍 )。 第四章 車停位檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) HMC5883L 的 I2C 通訊接口 AMR 三軸傳感器將會把外界所測的磁場值分別存儲在 X、 Y、 Z 軸的相關(guān)寄存器中。當(dāng)要通訊時，一般都是主機發(fā)送數(shù)據(jù)到其它器件 ，此時稱主機為發(fā)送器，在總線上接受數(shù)據(jù) 的器件稱為接收器 [9]。總線在接受到起始條件后認(rèn)為處于忙碌狀態(tài)，在接受到停止條件后表示處于空閑狀態(tài) 。如下： S7 位 從 機 地 址1 A數(shù) 據(jù)A數(shù) 據(jù)A \ P 圖 42 I2C 總線傳輸方式 2 3）在數(shù)據(jù)的傳送過程中，需要改變傳輸反向的時候，此時的其實信號和從機地址都要被重新的產(chǎn)生一次，只是兩次的讀寫方向位不一樣，其具體數(shù)據(jù)傳輸格式如下： S7 位 從 機 地 址0 A數(shù) 據(jù)A / A \ S7 位 從 機 地 址1 A數(shù) 據(jù)A \ P 圖 43 I2C 總線傳輸方式 3 綜上所述，大體的講述了下， I2C 的通信協(xié)議和基本通信方式，可以按照協(xié)議規(guī)定的內(nèi)容來對應(yīng)編寫單片機程序來實現(xiàn)主控芯片和 AMR 傳感器的通信。且在周圍環(huán)境基本不變得情況下，它的輸出也一本保持穩(wěn)定。所以僅僅利用閥值的判斷法容易造成系統(tǒng)的魯莽性很高，這樣就容易引起系統(tǒng)的失靈和誤判。所以導(dǎo)致車停位的檢測存在很多可變因素。 然后車輛一直往前走的話，三軸輸出的磁場值就會絕對減小，隨著車子慢慢的駛離傳感器的檢測范圍，其輸出也會經(jīng)過一定的抖動而最終趨于平穩(wěn)，且此時的平穩(wěn)值和之前沒有車的平穩(wěn)值幾乎相同。 在此基礎(chǔ)之下，本文用 一種狀態(tài)機的檢測的自適應(yīng)方法，即可以把車停位的檢測分為，待檢區(qū)域，半觸發(fā)區(qū)域，全觸發(fā)區(qū)域，且在 全觸發(fā) 區(qū)域時候要進行連續(xù)計數(shù)。當(dāng) V? 的值低于小閥值 minT 且小于高閥值maxT ，則進入半觸發(fā)狀態(tài)，此時其代表的實際意義就是代檢測車輛 已經(jīng)駛?cè)肓藗鞲衅鞯臋z 29 測范圍，但是還沒有完全占據(jù)此車位，當(dāng) V? 的值大于 maxT ，則表示此時有車輛正處于停車位上，此時車輛或駛離或停留，無論怎么這時候系統(tǒng)就會進入它的計數(shù)狀態(tài) 機，如果能連續(xù)的讀到穩(wěn)定且波動很小的數(shù)值達到一定次數(shù)，本文取十次，則此時認(rèn)為 有車輛停留在本車位上且已經(jīng)完全占有車位。所以采取合理的通信方式最為重要，由于此時屬于多對一的通信模式，所以最終采取星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 此外從機的固有 ID 號還有一個非常重要的意義，每一個 ID 號對應(yīng)的是一個物理上的絕對獨有位置，所以數(shù)據(jù)控 制基站可以根據(jù)對應(yīng) ID 號來判定相對應(yīng)車停位上的具體停車信息。從機即傳感器前端在發(fā)送有效數(shù)據(jù)前都會在 CC11O1 的可變數(shù)據(jù)工作模式下先發(fā)送一個可選長度字節(jié)，此數(shù)值代表有效地址字節(jié)數(shù)和有效數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)的總和（不包括 CRC 檢驗位）。即檢測到有車離開原停車位，并且在較短的時間內(nèi)沒有檢測到 有車輛進入半觸發(fā)狀態(tài)或沒有檢測到有新的車停留在車停位上，則在此時就對磁場靜態(tài)基準(zhǔn)值進行更新，否則就放棄此次重置。而后從 N+1 次開始連續(xù)取八個點作為初始化靜態(tài)基準(zhǔn)數(shù)組，并求取其均值，最終得到初始化狀態(tài)下的靜態(tài)基準(zhǔn)點，即： 8 8321 ???? ???? NNNNav r VVVVV ? (52) 而之后的每個新的數(shù)據(jù)將會取代數(shù)組的最后一位即 8?NV ,然后將此次新的均值 V 和上一次的均值 avrV 做差得到 V? ，再將得到的 V? 放進狀態(tài)機進行車停位信息的檢測和判斷。這也就表明，此時最容易出現(xiàn)車停位信息的誤判 。橫軸為連續(xù)時間的采樣點，縱軸為各自輸出的對應(yīng)磁場值，此時三軸輸出的磁場值是經(jīng)過數(shù)據(jù)處理之后的，即每軸的磁場值都被處理算法提高了一個 0X800 的值，這樣得到 的磁場值會是正數(shù)，方便算法的以后處理。 車輛的信號特點 基于 AMR 車停位的檢測和基于 AMR 的車流量、車速和 車