【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過(guò)的材料。均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)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。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬(wàn)字。有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。通狀況不容樂觀，相匹配的交通設(shè)施并不完善，且增長(zhǎng)速度緩慢。市交通面臨的壓力急劇增加。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(yùn)輸系統(tǒng)效率低下等很多負(fù)面結(jié)果?；诟飨虍愋源抛鑲鞲衅鱄MC5883L的城市車位檢測(cè)系統(tǒng)方案。

　　

【正文】 更嚴(yán)重的后果。所以在輸出檢測(cè)信號(hào)以前對(duì)檢測(cè)信號(hào)的處理就顯的非常必須。從主控芯片的處理能力和 其濾波性能來(lái)說(shuō)，本文最終選擇了滑動(dòng)平均值的濾波方式。 算法的具體實(shí)現(xiàn)是，在傳感器上電后系統(tǒng)自動(dòng)拋棄前 16 個(gè)采集數(shù)據(jù)點(diǎn)，從第 17 個(gè)點(diǎn)開始，按照采樣時(shí)刻的先后順序取分別取三軸的 8 個(gè)數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)作為一個(gè)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(gè)新的數(shù)據(jù)來(lái)臨的時(shí)候就會(huì)讓此新數(shù)據(jù)來(lái)代替此前數(shù)組中的最后一個(gè)數(shù)據(jù)（第 8 個(gè)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(hào)輸出。為得出系統(tǒng)的計(jì)算一次的平均值 ??ky ，保證系統(tǒng)的可實(shí)時(shí)性，再設(shè)數(shù)組 ??iX ，其中 i 為數(shù)組的長(zhǎng)度，那么： ? ? ? ???? Ni iXnky 11 （ 51） 其中本文中將采取 8 次采樣的數(shù)據(jù)值作為采樣平均值進(jìn)行滑動(dòng)平均值的濾波。 車輛的信號(hào)特點(diǎn) 基于 AMR 車停位的檢測(cè)和基于 AMR 的車流量、車速和 車型的判定是大不相同的。車停 25 位的檢測(cè)更在乎的是車輛各部分對(duì)磁場(chǎng)的擾動(dòng)情況，大多時(shí)候車輛并不會(huì)全部從傳感器的上方經(jīng)過(guò) ，有時(shí)候車輛在傳感器上方走走停停，前進(jìn)后退的，這種情況很正常，也很常見。所以導(dǎo)致車停位的檢測(cè)存在很多可變因素。所以要想準(zhǔn)確的探測(cè)到車停位的具體停車信息，就必須經(jīng)過(guò)大量的實(shí)際測(cè)試，然后經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察和分析傳感器對(duì)車體的各個(gè)部分其輸出的改變情況。 在實(shí)際的測(cè)試情況中，我們將傳感器節(jié)點(diǎn)安裝在車停位的正中間距離地面 5 公分的正下方處。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。 測(cè)量時(shí)候車輛就是這樣得方式從傳感器上面緩慢駛過(guò)，然后通過(guò)觀察分析傳感器的三軸輸出的信號(hào)， 且由上所述經(jīng)過(guò)算法中的滑動(dòng)平均值濾波處理后再經(jīng)由 MATLAB 做出曲線趨勢(shì)圖。圖 分別 如下： X車 輛 行 駛 方 向 圖 51 實(shí)際測(cè)量中 AMR 擺放情況 0 50 100 150 200 250 300 35015001600170018000 50 100 150 200 250 300 3502100220023000 50 100 150 200 250 300 3501800190020xx2100 圖 52 實(shí)際測(cè)量中磁場(chǎng)輸出曲線 上圖從上到下，依次是 Z、 X、 Y 軸的輸出數(shù)據(jù)。橫軸為連續(xù)時(shí)間的采樣點(diǎn)，縱軸為各自輸出的對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)值，此時(shí)三軸輸出的磁場(chǎng)值是經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理之后的，即每軸的磁場(chǎng)值都被處理算法提高了一個(gè) 0X800 的值，這樣得到 的磁場(chǎng)值會(huì)是正數(shù)，方便算法的以后處理。從上圖得數(shù)據(jù)反應(yīng)和實(shí)際測(cè)量對(duì)應(yīng)車輛行駛情況來(lái)看， Z 軸 X 軸和 Y 軸都是在橫軸坐標(biāo)為 26 150 得位置得時(shí)候分別輸出自己的最大磁場(chǎng)值或者最低磁場(chǎng)值，而由實(shí)際情況得出當(dāng)達(dá)到此值得時(shí)候正是車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)部分位于傳感器正上方的時(shí)候。 然后車輛一直往前走的話，三軸輸出的磁場(chǎng)值就會(huì)絕對(duì)減小，隨著車子慢慢的駛離傳感器的檢測(cè)范圍，其輸出也會(huì)經(jīng)過(guò)一定的抖動(dòng)而最終趨于平穩(wěn)，且此時(shí)的平穩(wěn)值和之前沒有車的平穩(wěn)值幾乎相同。 由上圖就可以歸納得出 代檢車輛只要處于在傳感器的檢測(cè)范圍內(nèi)，它輸出的數(shù)據(jù)就與沒有鐵磁性物 體時(shí)候輸出的數(shù)據(jù)大不一樣。一般的，對(duì)于普通的車輛來(lái)說(shuō)，其對(duì) AMR 傳感器返回值的影響在車輪和發(fā)動(dòng)機(jī)附近最強(qiáng)，在車中間和車頭車尾時(shí)最弱。 待檢測(cè)車輛上的強(qiáng)磁性部分會(huì)引起 AMR 傳感器輸出信號(hào)的突變，容易形成磁場(chǎng)值得波峰或波谷，且如果車輛在此時(shí)選擇長(zhǎng)時(shí)間停留的話，那么傳感器的輸出值也會(huì)在此基礎(chǔ)上輸出的值也會(huì)趨于平穩(wěn)。這些對(duì)于車輛的存在性的判別起到重要的理論支撐的作用。 仔細(xì)的觀察上圖然后再對(duì)上圖進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)提取標(biāo)記處理，也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)容易再車輛存在性的判別上引起誤判的點(diǎn)，處理標(biāo)記圖如下： 0 50 100 150 200 250 300 3501500160017001800 X : 4 3Y : 1 7 0 7X : 2 7 9Y : 1 7 0 9X : 2 2 4Y : 1 7 0 1 0 50 100 150 200 250 300 350210022002300X : 4 5Y : 2 1 6 9X : 3 0 0Y : 2 1 7 1X : 2 2 4Y : 2 1 6 6 0 50 100 150 200 250 300 3501800190020xx2100X : 4 3Y : 1 9 2 6X : 2 9 8Y : 1 9 2 6X : 2 2 4Y : 1 9 2 9 Y 軸X 軸Z 軸 圖 53 標(biāo)記處 理后的數(shù)據(jù)曲線圖 上圖是在原始的數(shù)據(jù)反饋圖上做過(guò)處理之后的波形數(shù)據(jù)曲線圖，不難看出，從待檢測(cè)車輛進(jìn)入 AMR 傳感器的檢測(cè)趨于范圍內(nèi)時(shí)候，傳感器返回的數(shù)據(jù)一直都有一個(gè)或大或小的波動(dòng)，一般就算有一個(gè)軸在車輛某個(gè)部位上返回的數(shù)據(jù)與靜態(tài)值幾乎一樣，但是其它兩個(gè)軸也不會(huì)都存在這樣得趨勢(shì)（車子完全駛?cè)z測(cè)范圍除外），但是此數(shù)據(jù)曲線得反饋看出三個(gè)軸在點(diǎn) 224 時(shí)間點(diǎn)得時(shí)候，此時(shí)三軸所返回的動(dòng)態(tài)值與各自原始靜態(tài)值相差很小。這也就表明，此時(shí)最容易出現(xiàn)車停位信息的誤判 。 27 車輛檢測(cè)算法 本文中采取的數(shù)據(jù)點(diǎn)是基于時(shí)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(cè)的算法就可以依照時(shí)間順序展開，具體如下：時(shí)間間隔相等的時(shí)間數(shù)據(jù)集合就是數(shù)據(jù)序列，其可以表達(dá)為 ? ?nxxxxX , 321 ???? ，其中 ? ?iii vtx ,? ，其中 ix 為其時(shí)間序列的狀態(tài)點(diǎn)， iv 則表示在對(duì)應(yīng)的 it 時(shí)刻所輸出的磁場(chǎng)值大小。 在此基礎(chǔ)之下，本文用 一種狀態(tài)機(jī)的檢測(cè)的自適應(yīng)方法，即可以把車停位的檢測(cè)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(shí)候要進(jìn)行連續(xù)計(jì)數(shù)。就是說(shuō)，當(dāng)車輛還 完全駛?cè)?傳感器節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)范圍后，就可以觸發(fā)一個(gè)狀態(tài)機(jī)，此時(shí)就進(jìn)入連續(xù)計(jì)數(shù)狀態(tài)， 當(dāng)連續(xù)計(jì)數(shù)計(jì)到一定數(shù)額的時(shí)候就可以進(jìn)行車停位的狀態(tài)判斷翻轉(zhuǎn)，即 有車占有停車位的信息數(shù)據(jù)反饋。 為方便敘述本文設(shè)定兩個(gè)閥值分別為 minT 和 maxT 來(lái)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(shí)，即在待檢測(cè)區(qū)域時(shí)，傳感 器輸出的值會(huì)一直平穩(wěn)在一個(gè)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)。當(dāng)有車進(jìn)入半觸發(fā)狀態(tài)的時(shí)候就會(huì)對(duì)傳感器有超出外界環(huán)境的影響，或拉低所測(cè)得的磁場(chǎng)值，或升高所測(cè)得的磁場(chǎng)值，而 minT 和 maxT 就是用來(lái)分別記錄這兩個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)臨界點(diǎn)。而 V? 則代表經(jīng)過(guò)滑動(dòng)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(gè)狀態(tài)位做比較則可以得出此時(shí)傳感器所在對(duì)應(yīng)停車位上的基本停車 信息。 其狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換的條件和關(guān)系可以由下圖表示： 28 待 檢 測(cè) 區(qū) 域時(shí) 間 序 列 的 輸 入半 觸 發(fā) 區(qū) 域T m i n |▲ V | T m a x全 觸 發(fā) 區(qū) 域|▲ V | T m a x|▲ V | T m a x計(jì) 數(shù) 狀 態(tài) 機(jī) （ 不 能連 續(xù) 記 滿 則 清 零 ）|▲ V | T m a xT m i n |▲ V | T m a x|▲ V | T m i n|▲ V | T m i n|▲ V | T m a x有 車 判 斷 信 息 無(wú) 車 判 斷 信 息記 滿未 滿 圖 54 車停位的狀態(tài)機(jī)判斷 具體檢測(cè)方法如下：當(dāng)安裝好 AMR 傳感器節(jié)點(diǎn)，而后用磁鐵進(jìn)行復(fù)位之后，本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)舍棄前 N 次三軸采集的磁場(chǎng)值，此處本文取 N 值為 16，即舍棄前十六次所測(cè)磁場(chǎng)值，視為系統(tǒng)剛剛上電此時(shí)所采集的數(shù)據(jù)不能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以進(jìn)行舍棄。而后從 N+1 次開始連續(xù)取八個(gè)點(diǎn)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(diǎn)，即： 8 8321 ???? ???? NNNNav r VVVVV ? (52) 而之后的每個(gè)新的數(shù)據(jù)將會(huì)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(jìn)狀態(tài)機(jī)進(jìn)行車停位信息的檢測(cè)和判斷。 待檢測(cè)區(qū)域就是指車輛還沒有駛?cè)雮鞲衅鞯臋z測(cè)范圍內(nèi)的時(shí)候，此時(shí)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。當(dāng) V? 的值低于小閥值 minT 且小于高閥值maxT ，則進(jìn)入半觸發(fā)狀態(tài)，此時(shí)其代表的實(shí)際意義就是代檢測(cè)車輛 已經(jīng)駛?cè)肓藗鞲衅鞯臋z 29 測(cè)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(shí)有車輛正處于停車位上，此時(shí)車輛或駛離或停留，無(wú)論怎么這時(shí)候系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入它的計(jì)數(shù)狀態(tài) 機(jī)，如果能連續(xù)的讀到穩(wěn)定且波動(dòng)很小的數(shù)值達(dá)到一定次數(shù)，本文取十次，則此時(shí)認(rèn)為 有車輛停留在本車位上且已經(jīng)完全占有車位。否則計(jì)數(shù)狀態(tài)機(jī)則清零，不認(rèn)為此時(shí)有車占據(jù)了車位。 接下來(lái)傳感器節(jié)點(diǎn)還需繼續(xù)檢測(cè)，檢測(cè)到車輛什么時(shí)候離開停車位，可見這時(shí)候的過(guò)程就是判斷有車的逆過(guò)程。其中的 V? 依舊是 avrVV? ，當(dāng)檢測(cè)到的 V? 超過(guò) minT 且小于 maxT 進(jìn)入半觸發(fā)狀態(tài)，意思就是指待檢測(cè)車輛已經(jīng)開始駛離停車位，但是還沒有完全駛離，此時(shí)車輛的鐵磁性物體還是對(duì)傳感器的檢測(cè)帶有影響，當(dāng) V? 與原靜態(tài)基準(zhǔn)值相差很小的時(shí)候就進(jìn)入待檢區(qū)域，此時(shí)代表停車位上已經(jīng)沒有車輛占有。 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(gè)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(shí)間的推移外界環(huán)境的變化，傳感器本身也會(huì)出現(xiàn)一定的測(cè)量誤差，而經(jīng)過(guò)發(fā)現(xiàn)但 AMR 傳感器受到較長(zhǎng)時(shí)間的磁性物質(zhì)的影 響后，即便這個(gè)鐵磁性物體遠(yuǎn)離了傳感器，測(cè)試其返回值也和之前沒有干擾的時(shí)候有較大的差別，因此就需要每隔一段時(shí)間就要對(duì)靜態(tài)基準(zhǔn)進(jìn)行有效的更新，只有這樣才能保證整個(gè)系統(tǒng)的工作有效性。 本文中采用了一種有效的靜態(tài)基準(zhǔn)的更新方案。即檢測(cè)到有車離開原停車位，并且在較短的時(shí)間內(nèi)沒有檢測(cè)到 有車輛進(jìn)入半觸發(fā)狀態(tài)或沒有檢測(cè)到有新的車停留在車停位上，則在此時(shí)就對(duì)磁場(chǎng)靜態(tài)基準(zhǔn)值進(jìn)行更新，否則就放棄此次重置。 傳感器節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)控制基站的通信 前文中講述， AMR 傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過(guò) TI 公司的無(wú)線射頻芯片 CC11O1 進(jìn)行鏈接通信 ，由于本文的系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般為停車場(chǎng)或者路邊停車位，所以再考慮到不影響檢測(cè)準(zhǔn)確度的前提下，本文采取一個(gè)數(shù)據(jù)控制基站可以控制多個(gè) AMR 傳感器前端。所以采取合理的通信方式最為重要，由于此時(shí)屬于多對(duì)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)。而此結(jié)構(gòu)也是在實(shí)際中被應(yīng)用最多的一種通信方式。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(duì)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(wú)線射頻通信的實(shí)質(zhì)就是一個(gè)簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。 無(wú)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(duì)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(gè)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。 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。則本文中區(qū)別每個(gè) AMR 傳感器節(jié)點(diǎn)的唯一標(biāo)識(shí)就是其獨(dú)有的 ID 號(hào)，此 ID號(hào)就作為傳感器節(jié)點(diǎn)前端的“身份證”，這就是節(jié)點(diǎn) ID，但是要想讓主機(jī)對(duì)此節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效識(shí)別，從機(jī)地址就必須在主機(jī)上進(jìn)行過(guò)有效“注冊(cè)”，就是在數(shù)據(jù)控制基站里綁定對(duì)應(yīng)節(jié) 點(diǎn)的固定 ID。從機(jī)即傳感器前端在發(fā)送有效數(shù)據(jù)前都會(huì)在 CC11O1 的可變數(shù)據(jù)工作模式下先發(fā)送一個(gè)可選長(zhǎng)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(yàn)位）。所有的從機(jī)都將以這樣得數(shù)據(jù)傳輸模式進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)基站有道數(shù)據(jù)后就會(huì)拿出每個(gè)從機(jī)的固有 ID 號(hào)與自己的已經(jīng)存儲(chǔ)的 ID 號(hào)進(jìn)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(jī)所要求得具體動(dòng)作，否則主機(jī)不與相應(yīng)此從機(jī)的數(shù)據(jù)處理要求。 此外從機(jī)的固有 ID 號(hào)還有一個(gè)非常重要的意義，每一個(gè) ID 號(hào)對(duì)應(yīng)的是一個(gè)物理上的絕對(duì)獨(dú)有位置，所以數(shù)據(jù)控 制基站可以根據(jù)對(duì)應(yīng) ID 號(hào)來(lái)判定相對(duì)應(yīng)車停位上的具體停車信息。 傳感器節(jié)點(diǎn)的有效數(shù)據(jù)包傳輸格式 本文中為了方便的觀察停車位上的具體信息，規(guī)定傳感器前端只是在停車信息進(jìn)行翻 31 轉(zhuǎn)跳變的時(shí)候才進(jìn)行一次有效的數(shù)據(jù)發(fā)送，且分別為有車數(shù)據(jù)包和無(wú)車數(shù)據(jù)包。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(zhǎng)度 ID 號(hào) 停車信息 X 軸數(shù)據(jù) Y 軸數(shù)據(jù) Z 軸數(shù)據(jù) 長(zhǎng)度 1 2 1 2 2 2 其中總長(zhǎng)度是代表 ID 號(hào)、停車信息位和三軸數(shù)據(jù)位的總長(zhǎng)度。 ID