基于地磁傳感器的車位檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：針對(duì)近年來興起的開放式停車場(chǎng)技術(shù)，文章利用三軸地磁傳感器HMC5883檢測(cè)車位中的車輛停放狀況，并將傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)送至stc12c1052ad單片機(jī)，利用動(dòng)態(tài)波形特征提取算法運(yùn)算處理，從而確定車輛的停放狀態(tài)，通過無線發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)傳送到管理終端。管理終端接收的數(shù)據(jù)通過stc89c52芯片運(yùn)算整合，將車位狀態(tài)顯示在液晶屏上，極大的方便了停車場(chǎng)的管理。

關(guān)鍵詞：地磁傳感器；車位檢測(cè)；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1.1 地磁傳感器原理

地磁場(chǎng)是一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度隨位置和時(shí)間變化而變化的弱磁場(chǎng)，平均感應(yīng)強(qiáng)度為50000-60000nT。在沒有外部磁場(chǎng)干擾時(shí)，傳感器內(nèi)部磁阻電流密度矢量[2]一般呈直線狀態(tài)；當(dāng)外部磁場(chǎng)擾動(dòng)時(shí)，電流密度矢量因霍爾效應(yīng)會(huì)與電場(chǎng)方向偏離一定角度，因此，電流的大小和方向?qū)⒆兓娮柚底兓?/p>

設(shè)計(jì)采用霍尼韋爾公司的三軸地磁傳感器HMC5883，HMC5883可以同時(shí)感應(yīng)水平和垂直三個(gè)方向的地磁強(qiáng)度。僅需要判斷車位中是否有車輛停放，不必知道車輛停放的空間姿態(tài)，所以只使用到了其中的X軸，而另外兩軸可以為其他功能的擴(kuò)展提供用途，如通過三個(gè)軸的磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算出車輛的空間位置狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)幫助駕駛員規(guī)范停車等功能。檢測(cè)停車位是否有車輛，HMC5883地磁傳感器放置如圖1，車輛沿x軸的負(fù)方向進(jìn)入停車位，當(dāng)車輛進(jìn)入停車位時(shí)，x軸產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化最大，因此只需讀取x軸的變化便可判斷車輛的有無，Y軸和z軸均與x軸垂直，z軸指向天空，Y軸與車輛行駛方向垂直，因此幾乎不受影響。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由車位檢測(cè)小板，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，管理終端組成[3]。由安裝在車位中的檢測(cè)小板檢測(cè)車位數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到管理終端運(yùn)算處理，顯示車位信息，并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

地磁車位檢測(cè)小板的檢測(cè)與發(fā)送裝置的電路，主要由芯片STC12C1052、霍尼韋爾HMC5883、315MHz無線收發(fā)模塊，tps61070電源模塊等組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面磁感線疏密度的檢測(cè)功能，當(dāng)車輛停止在檢測(cè)板上方時(shí)，會(huì)對(duì)該處的地球磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，影響HMC5883內(nèi)部的鐵鎳合金的電阻率改變，進(jìn)而將磁場(chǎng)變動(dòng)的信號(hào)發(fā)送給STC12C1052，由STC12C1052運(yùn)算處理，再控制315MHz發(fā)射模塊發(fā)送信息給管理終端。檢測(cè)發(fā)送裝置的原理設(shè)計(jì)電路如圖3所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

傳感器檢測(cè)的信號(hào)總是伴隨著各種干擾，這些擾動(dòng)情況復(fù)雜，會(huì)對(duì)運(yùn)算造成誤差。為了減小隨機(jī)誤差，程序通過防脈沖干擾平均值濾波方法[4，5]對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后利用動(dòng)態(tài)基值的波形特征提取算法[6]和門限斜率確定車位上車輛的停放狀態(tài)。地磁檢測(cè)小板的程序主流程如圖4所示。

4 結(jié)束語

文章針對(duì)國(guó)內(nèi)非自動(dòng)化的停車管理方式一定程度上導(dǎo)致了交通狀況日益嚴(yán)峻狀況。同時(shí)在深入了解了國(guó)外在停車場(chǎng)管理方面的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)后，設(shè)計(jì)采用地磁傳感器檢測(cè)車位狀態(tài)，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)體積小，便于安裝、替換，管理終端可將系統(tǒng)接入智能交通系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源更大范圍的共享，提高車位的利用率，使停車場(chǎng)的管理更加智能化。

參考文獻(xiàn)

[1]李俠軍.基于地磁傳感器的停車位無線網(wǎng)絡(luò)控制與計(jì)費(fèi)技術(shù)研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2013.

[2]何斌，蔣鈴鴿.一種基于傳感網(wǎng)技術(shù)的智能停車場(chǎng)車位檢測(cè)器方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2013，13（23）：6774-6780.

作者簡(jiǎn)介：秦昌輝（1994-），男，黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院2013級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化本科生。