基于傳感器融合技術(shù)的自動(dòng)感應(yīng)尋車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

邱小紅

摘 要：傳統(tǒng)尋車系統(tǒng)的自動(dòng)感應(yīng)尋車時(shí)間較長(zhǎng)，尋車效果較差，因此本文設(shè)計(jì)基于傳感器融合技術(shù)的自動(dòng)感應(yīng)尋車系統(tǒng)。選擇STM32F103主控芯片與AD9854信號(hào)發(fā)生芯片，設(shè)計(jì)車輛傳感器與超聲波傳感器;建立自動(dòng)尋車功能模塊，細(xì)化系統(tǒng)功能;基于傳感器融合技術(shù)預(yù)測(cè)用戶停車行為，提高尋車時(shí)間;集成自動(dòng)尋車終端，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感應(yīng)尋車效果。通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證新系統(tǒng)的尋車時(shí)間更短，尋車效果更佳，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的。

關(guān)鍵詞：傳感器融合技術(shù);自動(dòng)感應(yīng);尋車系統(tǒng);主控芯片

中圖分類號(hào)：U121 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1硬件設(shè)計(jì)

選擇STM32F103主控芯片與AD9854信號(hào)發(fā)生芯片，同時(shí)在車輛頂部安裝車輛傳感器與超聲波傳感器，共同實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)感應(yīng)尋車功能。

1.1 STM32F103主控芯片

該芯片以Contual-3M內(nèi)核為主要結(jié)構(gòu)，具有感應(yīng)功能，通過(guò)AMR7的指令結(jié)構(gòu)，保證系統(tǒng)的多串口同時(shí)運(yùn)行效果，選用8個(gè)引腳作為芯片的內(nèi)部配置[3]。通過(guò)車輛的定義編碼，完成系統(tǒng)的核心控制效果，進(jìn)一步加強(qiáng)車輛尋找的自動(dòng)感應(yīng)效果。

1.2 AD9854信號(hào)發(fā)生芯片

AD9854信號(hào)發(fā)生芯片采用先進(jìn)的DDS技術(shù)，產(chǎn)生高穩(wěn)定的頻率、相位、幅度可編程的正弦和余弦信號(hào)，可通過(guò)內(nèi)部集成12位幅度控制寄存器和48位頻率控制寄存器[4]。通過(guò)內(nèi)部高速比較器正弦波轉(zhuǎn)換為方波輸出，使其在300Hz時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下，信號(hào)頻率精度可以達(dá)到1.066nHz，幅度的精度可以達(dá)到0.03%，完全達(dá)到了掃頻信號(hào)的要求。本系統(tǒng)使用STM32單片機(jī)作為電路控制端和數(shù)據(jù)處理端，電路控制端通過(guò)對(duì)AD9854的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出。

1.3傳感器

傳感器分為車輛傳感器與超聲波傳感器。在車輛頂部安裝車輛傳感器與超聲波傳感器，車輛傳感器具有車輛自身定位的作用。而超聲波傳感器則采用超聲波測(cè)距的工作原理，向主控制器發(fā)送信號(hào)，通過(guò)無(wú)線通信方式反饋到移動(dòng)通信設(shè)備中。超聲波傳感器發(fā)出的超聲波，振動(dòng)頻率高于20KHZ，具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小的特點(diǎn)，具有較好的方向性，可以實(shí)現(xiàn)超聲波信號(hào)的定向傳播。將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)發(fā)送至主控制器，經(jīng)過(guò)無(wú)線通信模塊的信號(hào)傳送，再反射信號(hào)至傳感器的接收器。接收到反射信號(hào)的傳感器將信號(hào)距離情況傳送至警示呼吸燈。當(dāng)移動(dòng)通信設(shè)備與車輛越來(lái)越近時(shí)，警示呼吸燈閃動(dòng)頻率逐漸加快，快速實(shí)現(xiàn)用戶尋車目的。

2軟件設(shè)計(jì)

2.1建立自動(dòng)尋車功能模塊

此設(shè)計(jì)中，存在車位監(jiān)測(cè)模塊、尋車引導(dǎo)模塊等。其中，車位監(jiān)測(cè)模塊為系統(tǒng)對(duì)車位的使用情況進(jìn)行采集，并作出匯總，為車主提供車位使用信息，縮短車輛進(jìn)出時(shí)間。在尋車引導(dǎo)模塊中，可以通過(guò)對(duì)車位的信息分析，為車主提供自動(dòng)尋找功能[5]。通過(guò)此模塊的設(shè)計(jì)，更加細(xì)化系統(tǒng)的功能，為后續(xù)尋車步驟提供條件。

2.2基于傳感器融合技術(shù)預(yù)測(cè)用戶停車行為

通過(guò)上文設(shè)計(jì)的自動(dòng)尋車模塊，本文將進(jìn)一步在傳感器融合技術(shù)的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)用戶的停車行為。傳感器融合技術(shù)類似于人類的感覺(jué)神經(jīng)，通過(guò)捕捉外界的感官，作出不同的反應(yīng)。本文使用傳感器融合技術(shù)，將人類行為作為資源信息化的基礎(chǔ)，對(duì)用戶的停車行為進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)公式如下：

式（1）中，L為用戶與車輛的距離;c為傳感器傳輸距離;d為預(yù)測(cè)停車位置與實(shí)際停車位置的誤差。通過(guò)此項(xiàng)設(shè)計(jì)，可以最大限度地提高尋車時(shí)間。

2.3集成自動(dòng)尋車終端

將尋車數(shù)據(jù)與停車數(shù)據(jù)作出整合，通過(guò)篩選數(shù)據(jù)，將分析結(jié)果呈現(xiàn)到終端系統(tǒng)界面上，保證尋車終端的集成效果，進(jìn)一步縮短車輛尋找時(shí)間。

通過(guò)以上硬件與軟件的設(shè)計(jì)，完成了最終基于傳感器融合技術(shù)的自動(dòng)感應(yīng)尋車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?；趥鞲衅魅诤霞夹g(shù)的自動(dòng)感應(yīng)尋車系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3系統(tǒng)測(cè)試

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的應(yīng)用效果，利用現(xiàn)有條件，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，對(duì)系統(tǒng)的硬件與軟件進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試過(guò)程及結(jié)果如下所示。

3.1測(cè)試準(zhǔn)備

本次實(shí)驗(yàn)在Windows 10 設(shè)備上進(jìn)行，搭載i7處理器，運(yùn)行內(nèi)存16 G。選擇某商場(chǎng)地下一層停車場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為白天，在該停車場(chǎng)在正常使用情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。該停車場(chǎng)有A、B、C、D、E、F共6個(gè)停車區(qū)域，每個(gè)區(qū)域放置1臺(tái)汽車進(jìn)行測(cè)試。分別采用本文設(shè)計(jì)尋車系統(tǒng)與傳統(tǒng)尋車系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比兩種不同系統(tǒng)的尋車時(shí)間。在6臺(tái)進(jìn)行測(cè)試的汽車上方安裝車輛傳感器與超聲波傳感器，然后對(duì)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行調(diào)試，將STM32F103主控芯片與AD9854信號(hào)發(fā)生芯片按照常規(guī)程序安裝后通電。

3.2測(cè)試結(jié)果

將傳統(tǒng)尋車系統(tǒng)與本文設(shè)計(jì)的尋車系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)兩種系統(tǒng)的尋車時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，測(cè)試結(jié)果如下表1所示。

如表1所示，在相同測(cè)試環(huán)境下，傳統(tǒng)尋車系統(tǒng)的自動(dòng)感應(yīng)效果較弱，因此尋車時(shí)間較長(zhǎng)。而本文設(shè)計(jì)尋車系統(tǒng)，具有更佳的自動(dòng)感應(yīng)效果，尋車時(shí)間較短，均在50s以內(nèi)，尋車效果較好。

結(jié)束語(yǔ)

為了解決現(xiàn)階段地下停車場(chǎng)尋車時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題，利用傳感器融合技術(shù)，設(shè)計(jì)自動(dòng)感應(yīng)尋車系統(tǒng)。通過(guò)測(cè)試，證明本文設(shè)計(jì)的尋車系統(tǒng)的尋車時(shí)間均在50s以內(nèi)，尋車時(shí)間較短，為人們出行提供更加便捷的服務(wù)。

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