【正文】 設(shè)定兩個閥值分別為 minT 和 maxT 來分別代表上閥值與下閥值，當(dāng)沒有車輛進(jìn)入半觸發(fā)區(qū)域時，即在待檢測區(qū)域時，傳感 器輸出的值會一直平穩(wěn)在一個值，此值就是外界環(huán)境所造成的傳感器反饋值本文中稱此值為靜態(tài)基準(zhǔn)。 接下來傳感器節(jié)點(diǎn)還需繼續(xù)檢測，檢測到車輛什么時候離開停車位，可見這時候的過程就是判斷有車的逆過程。其基本示意圖如下： 30 數(shù) 據(jù) 控 制 基 站A M R 傳 感 器前 端A M R 傳 感 器前 端A M R 傳 感 器前 端A M R 傳 感 器前 端A M R 傳 感 器前 端A M R 傳 感 器前 端 圖 55 數(shù)據(jù)傳輸星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 其中點(diǎn)對點(diǎn)通信是本文中星型網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，而星型網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，所有的無線射頻通信的實(shí)質(zhì)就是一個簡單的點(diǎn)對點(diǎn)的通信。在不考慮前導(dǎo)碼和同步字的情況下，其具體規(guī)定格式如下： 表 51 數(shù)據(jù)包總格式 數(shù)據(jù)名 總長度 ID 號 停車信息 X 軸數(shù)據(jù) Y 軸數(shù)據(jù) Z 軸數(shù)據(jù) 長度 1 2 1 2 2 2 其中總長度是代表 ID 號、停車信息位和三軸數(shù)據(jù)位的總長度。 傳感器節(jié)點(diǎn)的地址 ID 在星型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)控制基站要知道哪些數(shù)據(jù)是應(yīng)該被接受的，哪些數(shù)據(jù)應(yīng)該是忽略的。 靜態(tài)基準(zhǔn)的更新 由上文可知，本文算法剛開始就需要得到一個純外界環(huán)境下的傳感器返回值，并以此值作為靜態(tài)基準(zhǔn)值，而實(shí)際情況中，隨著時間的推移外界環(huán)境的變化，傳感器本身也會出現(xiàn)一定的測量誤差，而經(jīng)過發(fā)現(xiàn)但 AMR 傳感器受到較長時間的磁性物質(zhì)的影 響后，即便這個鐵磁性物體遠(yuǎn)離了傳感器，測試其返回值也和之前沒有干擾的時候有較大的差別，因此就需要每隔一段時間就要對靜態(tài)基準(zhǔn)進(jìn)行有效的更新，只有這樣才能保證整個系統(tǒng)的工作有效性。而 V? 則代表經(jīng)過滑動平滑處理后的新入值與靜態(tài)基準(zhǔn)的差值，由此差值與狀態(tài)臨界點(diǎn)的兩個狀態(tài)位做比較則可以得出此時傳感器所在對應(yīng)停車位上的基本停車 信息。這些對于車輛的存在性的判別起到重要的理論支撐的作用。 測量時候車輛就是這樣得方式從傳感器上面緩慢駛過，然后通過觀察分析傳感器的三軸輸出的信號， 且由上所述經(jīng)過算法中的滑動平均值濾波處理后再經(jīng)由 MATLAB 做出曲線趨勢圖。 算法的具體實(shí)現(xiàn)是，在傳感器上電后系統(tǒng)自動拋棄前 16 個采集數(shù)據(jù)點(diǎn)，從第 17 個點(diǎn)開始，按照采樣時刻的先后順序取分別取三軸的 8 個數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)作為一個數(shù)組，以此數(shù)組為基準(zhǔn)然后求其平均值，此后每次有一個新的數(shù)據(jù)來臨的時候就會讓此新數(shù)據(jù)來代替此前數(shù)組中的最后一個數(shù)據(jù)（第 8 個數(shù)），周而復(fù)始再求其均值，且之后就可以與靜態(tài)基準(zhǔn)值做差然后再與合適的閥值比較然后再去做自己相 應(yīng)的信號輸出。在此本文取沒有車輛（鐵磁性物體）影響下的 AMR 傳感器輸出值為靜態(tài)基準(zhǔn)，這是有車與否的一個重要的判別基準(zhǔn)，另外取有待檢車輛停留在車位上時候的地磁返回值為動態(tài)基準(zhǔn)。 配置寄存器 A 是用來設(shè)裝置的數(shù)據(jù)輸出速率和測量配置 ；配置寄存器 B 是設(shè)置裝置的增益的；模式寄存器是一個 8 位可讀可寫的寄存器。當(dāng)從機(jī)準(zhǔn)備好以后就可以讓主機(jī)釋放 SCL 線，用以完成下個字節(jié)的傳輸。每個 SCL時鐘就會傳送一位數(shù)據(jù)，在 SCL 為低電平器件，才允許數(shù)據(jù)線 SDA 上的數(shù)據(jù)發(fā)生跳變。 4． 1． 1 I2C 通信協(xié)議簡述 I2C 由兩根線組成通信線路，分別為 SDA 和 SCL，這兩根線都是雙向線路，且都通過一個上拉電阻接到正的電源電壓。如果晶體振 蕩器在用做 CPU 時 鐘 MCLK 時發(fā)生故 ， DCO 會自動啟動，以保證 統(tǒng)正常工作。 6）低電壓工作（ ）和超低功耗（ 100uA） 。其中本文選擇采用 RS485作為通信方式，此外考慮到應(yīng)用的前景性和可發(fā)展可廣泛應(yīng)用性，還可以選取 GPRS模塊， WIFI 模塊、 RJ45 模塊 和 GSM 模塊等來代替 RS485 模塊，這樣就可以形成一個網(wǎng)絡(luò)傳輸節(jié)點(diǎn)，并可以支持各種傳輸協(xié)議，為此系統(tǒng)進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)打下基礎(chǔ)提供可能性。 第三章 車停位檢測系統(tǒng)的總體硬件設(shè)計(jì) 車停位檢測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)概述 本文中的車停位檢測技術(shù)設(shè)計(jì)的總體思路是在每個車停位上 的正下方距離地面大約五公分的位置安放一個前端傳感器節(jié)點(diǎn)，并一次來判斷相應(yīng)車停位上車輛的存在性，然后經(jīng)過無線模塊可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程透傳，然后交付給車停位檢測系統(tǒng)中的總數(shù)據(jù)控制基站。就一般車輛而言，車輛的發(fā)動機(jī)部位和車輪部位是代檢車輛對 地球磁場影響的最大的兩個部位。 綜上所述的 AMR 傳感器所擁有的上述優(yōu)點(diǎn)，以及實(shí)際情況中檢 測系統(tǒng)的實(shí)際需要，最終選擇此款傳感器作為車停位檢測系統(tǒng)的傳感器元件。電壓輸出為bout VRRV ??????????，由此可以得出輸出的外加磁場的變化可以通過輸出的電壓變化來表示。 2． 地磁場 地球是可以被視為一個南北方向的巨大磁體，其磁場強(qiáng)度大約是 至 高斯，其方向指向地磁北極（地球上任意一點(diǎn)的磁場都指向地 磁北極。此技術(shù)包括微控制器對傳感器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確讀取，傳感器通信網(wǎng)絡(luò)的組成與建 立，最后也詳細(xì)的介紹了本文中對車位檢測所用到的算法。 本文立足于解決大小型城市的停車煩惱，因此也是對于停車位檢測的深層探究，并可以實(shí)時檢測城市中車停位具體的占用情況，也就是車輛的“存在性”。并且都針對各種情況也都提出了自己的解決算法。利用高靈敏磁阻傳感器可以快速并有效的檢測周圍磁場的變化，而汽車經(jīng)過地磁傳感器周圍的時候，就會對地球磁場產(chǎn)生干擾，而各向異性磁阻傳感器可以有效的探測周圍地球磁場的變化，后期再根據(jù)這一變化的數(shù)據(jù)來判斷車輛的存在性。所以基于感應(yīng)線圈的車位檢測器也被認(rèn)為是相對成熟的 車輛車位檢測設(shè)備，可是它也有自身的一些缺點(diǎn)： 1）感應(yīng)線圈的安裝需要切開地面，施工 龐大而復(fù)雜。此外，還存在發(fā)生器發(fā)生的超聲 波可能被其它的（非配套的）的接收器所接受以造成區(qū)域車位有無的錯誤判別。 3）可以間接的達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，因?yàn)槿绻{駛者有一段很漫長的時間來 尋找車位的情況下，就會使得汽車排放的尾氣量大大的增加，而汽車尾氣也正是大氣污染源的一個主要因素，所以本系統(tǒng)可以間接的達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。所以泊車的問題也就 會愈加嚴(yán)重，愈加突出，轉(zhuǎn)而泊車問題就會變成一個阻礙城市發(fā)展的重要瓶頸。 AMR 作為本系統(tǒng)的檢測最前端，所以它的準(zhǔn)確度就會直接影響系統(tǒng)檢測的準(zhǔn)確度。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下 ，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封 面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 本論文首先介紹了此系統(tǒng)的研究背景和研究意義，以及 AMR 傳感器用于車位檢測的工作原理。 引導(dǎo)泊車作為智能交通系統(tǒng)中的一個重要分支，正是由于城市里的汽車擁有量極速增加，隨之而來的也就是城市的商業(yè)區(qū)和居民區(qū)的停車位的極大需求，所以可以很簡單的預(yù)見，隨著時間的不斷推移汽車數(shù)量的增長速度將會和停車位的增長速度的比值會越來越大。而本設(shè)計(jì)系統(tǒng)意義就在于可以在一定程度上，統(tǒng)計(jì)出城市各個區(qū)域在一定時期內(nèi)停車的數(shù)量和頻率，達(dá)到方便規(guī)劃停車位，用相對較小的成本來解決城市的交通擁堵問題。 超聲波感應(yīng)技術(shù) ，是一種應(yīng)用也比較廣泛的技術(shù)，它的具體工作方式就是在 車位的正上方安放一種頻率大于 20KHZ 的超聲波發(fā)生器，如果有車停在上面的時候發(fā)生器就會接受反射回來的超聲波，從而判定車位的空缺與否，此方案的缺點(diǎn)就是如果周圍環(huán)境產(chǎn)生的高頻噪聲 ，就有可能造成車位是否空余的誤判。其工作方式就是將感應(yīng)線圈埋在路面表層，當(dāng)有車輛經(jīng)過線圈時，車輛上自帶有的一些金屬就會對其附近的磁場進(jìn)行擾動，這就會使感應(yīng)線圈的電感變化產(chǎn)生電流，而其工作原理就是利用感應(yīng)線圈的這種變化就可以判斷是否有車輛停在車位上。因此本文決定采取這一種技術(shù)來進(jìn)行車位的檢測，并認(rèn)為這是一種可取的方式，有開發(fā)潛力的方式。并且都研究了傳感器的擺放位置，（車位上，車位邊），與車的相隔距離。而三軸的傳感器，由算法經(jīng)過處理，還可以進(jìn)行車輛類型的判斷，這樣就可以智能的對車輛進(jìn)行分類，這些 14 功能基本囊括了交通 檢測之中 大多數(shù)的有價值的量，因此利用此方案進(jìn)行交通檢測就變得非常有前景，并且很有推廣的需要。 第四章闡述了系統(tǒng)中要用到的一些關(guān)鍵技術(shù)正是由于這種關(guān)鍵技 術(shù)的結(jié)合才能讓系統(tǒng)在已有的硬件基礎(chǔ)上合理的準(zhǔn)確的運(yùn)轉(zhuǎn)。本節(jié)將 介紹基于 MAR 傳感器的車位檢測原理。由四個磁阻組成的惠斯通電橋，電橋的供電電源為 bV ，電阻中有電流流過，在電橋上施加一個偏置磁場 H ，兩個相對放置的電阻的磁化方向朝著電流的方向轉(zhuǎn)動，引起的電阻阻值增加 R? ，而另兩個相對放置的電阻的磁化方向是背向電流的方向轉(zhuǎn)動，這就會引起電阻阻值減小 R? 。 5） 它的功耗很低能夠達(dá)到節(jié)約能源的目的，并且可以使用可攜帶式的電源，這樣就避免了鋪線的繁瑣。由于車輛不同部位含鐵磁性物體的量是大不相同的，這就說明車輛的不同部位對地球磁場的影響也大不相同。 而 AMR 傳感器本身又是一款測量精度高的傳感器，因此就可以利用它的特性來檢測車停位上車輛的存在性。 控制基站模塊主要由微控制器模塊、射頻無線模塊以及 RS485 模塊。 5）能適用于電池供電的應(yīng)用場合。 （ 4） 系統(tǒng)工作穩(wěn)定，上電復(fù)位后，首先由 DCO_CLK 啟動 CPU，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體震蕩器有足夠的起振以及穩(wěn)定時間，然后軟件可設(shè)置適當(dāng)?shù)募拇嫫鞯目刂莆粊泶_定最后的 統(tǒng)時鐘頻率。因此要想完成主器件與從器件的 21 通訊就必須了解并掌握 I2C 接口的通訊原理 。 I2C 是雙向通信總線，結(jié)合實(shí)際通訊中的兩種情況，分別是主機(jī)向從機(jī)發(fā)送信息，和主機(jī)從從機(jī)的接受數(shù)據(jù)兩種情況，其過程分別是： 1） 主機(jī)向從機(jī)發(fā)送信息 （ 1） 主機(jī)通過地址查詢找到從機(jī) （ 2） 主機(jī)向從機(jī)發(fā)送信息 （ 3） 主機(jī)發(fā)出終止命令，停止數(shù)據(jù)的傳輸 2） 主機(jī)讀取從機(jī)數(shù)據(jù) （ 1） 主機(jī)尋址找到從機(jī) （ 2） 主機(jī)向從機(jī)發(fā)送接受數(shù)據(jù)的請求 （ 3） 從機(jī)向主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù) （ 4） 主機(jī)發(fā)出終止命令，終止數(shù)據(jù)傳輸 4． 1． 2 數(shù)據(jù)的 傳輸 1）數(shù)據(jù)的有效性 在時鐘線 SCL 線的高電平期間，數(shù)據(jù)線（ SDA） 上的數(shù)據(jù)必須要保持穩(wěn)定。 如果從機(jī)要完成自己的一些特定任務(wù) ，例如從機(jī)收到數(shù)據(jù)后要進(jìn)行一些類似中斷服務(wù)程序的執(zhí)行后，才能接受主機(jī)發(fā)送給它的命令的話，此時就可以使 主機(jī)提供的 SCL 拉低，這樣就可以使主機(jī)處于等待狀態(tài)。 此款 AMR 傳感器內(nèi)部有 13 個寄存器，其中可配置寄存器由三個、六個數(shù)據(jù)寄存、一個狀態(tài)寄存器和三個識別寄存器。 第五章 車停位的檢測算法 滑動平均值濾波 24 本位為方便更好的敘 述和研究，就取一些數(shù)據(jù)來命名，方便以后的數(shù)據(jù)處理的區(qū)分。從主控芯片的處理能力和 其濾波性能來說，本文最終選擇了滑動平均值的濾波方式。讓車輛的行駛方向和傳感器的 Y 軸指向方向一致， X 軸的方向垂直于車輛行駛方向。 待檢測車輛上的強(qiáng)磁性部分會引起 AMR 傳感器輸出信號的突變，容易形成磁場值得波峰或波谷，且如果車輛在此時選擇長時間停留的話，那么傳感器的輸出值也會在此基礎(chǔ)上輸出的值也會趨于平穩(wěn)。當(dāng)有車進(jìn)入半觸發(fā)狀態(tài)的時候就會對傳感器有超出外界環(huán)境的影響，或拉低所測得的磁場值，或升高所測得的磁場值，而 minT 和 maxT 就是用來分別記錄這兩個時刻的狀態(tài)臨界點(diǎn)。其中的 V? 依舊是 avrVV? ，當(dāng)檢測到的 V? 超過 minT 且小于 maxT 進(jìn)入半觸發(fā)狀態(tài)，意思就是指待檢測車輛已經(jīng)開始駛離停車位，但是還沒有完全駛離，此時車輛的鐵磁性物體還是對傳感器的檢測帶有影響，當(dāng) V? 與原靜態(tài)基準(zhǔn)值相差很小的時候就進(jìn)入待檢區(qū)域，此時代表停車位上已經(jīng)沒有車輛占有。 無線星型網(wǎng)絡(luò)最不同于有線星型網(wǎng)絡(luò)的地方是，其不需要一一對應(yīng)的物理連線，所以就避免了有線星型網(wǎng)絡(luò)鏈接的一個缺點(diǎn) —— 物理上的連線成本高，且鋪線麻煩，線纜的利用不高等。 ID