陈虹安 陈冬昌 马洽颖

(江门职业技术学院,广东江门 529000)

0 引言

近年来,随着我国城市汽车保有量的逐年增加,寻找停车位的难题日益突出。为了找到一个合适的停车位,驾驶者往往需要额外行驶一段距离,从而引发了交通拥堵、空气污染、噪声污染、能源浪费等一系列问题。这些问题制约着城市的发展,也限制了人们生活的幸福指数。为此,国家大力发展智能交通系统,致力于解决这些交通问题。

为解决实际生活中的“停车难”问题,本项目设计一套基于地磁感应的停车实时诱导系统,该系统由地磁传感器、无线传输网络、上位机及其配套软件构成,能把车辆引起的地磁扰动转化为变化的电压信号,通过对电压信号的监测最终实现车辆的实时检测。利用无线传感网络将检测到的车辆停放信息转发到控制中心,从而完成停车场内或路旁信息的在线监控;而控制中心将得到的车辆信息进行汇总、决策与发布；用户可通过电脑和手机进入服务平台系统获得实时且最优的停车诱导。

1 系统方案

本文设计的停车诱导系统分为停车场信息采集与停车场信息发布两个模块:停车场信息采集模块由安装在停车场车位及停车场附近道路的地磁传感器构成,该模块主要负责实时检测车辆的进出状况及车位状态的变化,将数据采集并通过Zigbee组网上传至上位机;停车场信息发布模块负责将收集到的车位信息通过上位机进行存储、分析及处理,并通过网站查询、手机查询及交通诱导显示屏等方式进行实时发布。具体方案如图1所示。

图1 系统总体设计框图Fig.1 Block diagram of the overall system design

2 系统硬件设计

地磁传感器节点是整个诱导系统的基础,是系统能否实时高效运行的关键技术之一。在本系统中,地磁传感器节点主要由地磁强度采集子模块、信号处理及发送子模块、电源管理子模块构成。地磁强度采集子模块主要由HMC5983芯片来完成,该芯片可将变化的地磁信号转化成相应的电压信号并传输至信号处理子模块;信号处理及发送子模块主要由CC2530芯片来完成,该芯片可将地磁信号进行处理、分析,得出车位状态并通过无线AF发送结果;电源管理子模块采用3.7V的锂电池,通过电压转换电路稳定输出3.3V直流电,为HMC5983芯片及CC2530芯片供电[1]。系统电路如图2所示。

3 系统软件设计

本系统软件设计分为两部分:车位状态检测和最优路径规划。车位状态检测选用状态机检测算法,对原始信号进行滤波后,求得背景磁场g(I)及阈值H,若连续M次超出阈值范围,则认为有车;若连续N次进入阈值范围,则认为无车并更新背景磁场g(I)及阈值H。最优路径规划使用改进Dijkstra算法,首先使用Dijkstra算法计算各空余停车位的最短停车距离、最短行走距离及确定各车位的停车难度,以停车距离、行走距离及停车难度三大指标建立灰色关联决策矩阵,接着确定各指标的权重,计算出灰色关联理想解和负理想解,最后找到最优行驶路径[2]。系统总体设计框图如图3所示。

4 实现功能

本项目最终产品为基于地磁感应的停车实时诱导系统,主要利用地磁传感器终端实现了停车场内或停车场附近道路的车辆信息实时检测,利用无线传感网络将检测到车辆的信息进行传输,并根据车辆信息对用户停车进行实时诱导。主要成果如下。

(1)创新车辆检测技术。采用新型的地磁传感器代替传统的感应线圈,车辆检测器将具备安装尺寸小、灵敏度高、施工量小、使用寿命长、对地面的破坏小等优点。本项目研发的地磁车辆检测终端与其他检测器相比,采样率更高,准确率更是高达98.7%。

图2 地磁传感器节点电路图Fig.2 Geomagnetic sensor node circuit diagram

图3 地磁感应式停车实时诱导系统工作流程图Fig.3 Work flow chart of geomagnetic induction parking real-time guidance system

(2)实现停车场无线信号覆盖及监控。基于无线网络通讯技术和监测仪的动态测量技术,信号覆盖整个停车场和旁边的车道,实现车辆的停放信息以及检测停车场旁边道路的车流量的在线实时监控,并时刻得到控制中心统一的监测与管理,提升了监测工作效率,实现了监测系统管控一体化[3]。

(3)创新停车实时诱导系统。在停车场内,能给司机实时的路线规划,实时引导车辆停放至相应的位置。司机可通过电脑和手机进入服务平台系统查询交通状况或获得停车实时诱导。可供行业借鉴和参考。

此外,本系统可广泛用于各种室内停车场、路边临时停车、露天停车场等需要随时提供实时信息的场合,为司机的停车提供方便的人性化服务。

5 结语

本系统的成本有一定的优势,采用了新型地磁感应技术,并使用ZIGBEE实现无线覆盖及停车诱导,系统大小可定制,可根据停车场实际情况进行实际的停车诱导方案设计。并且本项目的成功实施较大幅度地缩短停车的时间,提高交通信息化管理的自动化水平,在为驾驶者的停车提供极大方便的同时,也能够提高停车资源的有效利用率,实现停车实时诱导,达到停车场内外监测及诱导的管控一体化。