基于地磁传感器的车位状态模块设计文献综述

 2022-11-13 14:55:37

本毕业设计的主要目的是设计一种利用飞思卡尔地磁传感器MAG3110,基于STM32 ARM-M类芯片主控制器的车位状态模块,并予以实现。

该模块利用地磁传感器检测车位状态,然后再通过433MHz无线射频模块将检测结果发射给路由器,通过路由器将检测数据发送给后台服务器,从而可以判断当前车库的车位使用情况,并对车位的使用情况进行实时的检测与信息发布,提高车位利用率和停车效率。

随着中国经济的高速发展以及城市化步伐的加快,人民对生活水平的要求越来越高,私家车数量也在成几何倍数增长,道路拥堵、停车困难已经成为各大城市面临的难题。寻找车位难的问题已经比较严重地暴露出来,城市停车问题严重影响了城区的经济发展和百姓生活。车位紧缺是造成停车难的主要原因之一,同时落后的管理也是导致车位利用率低下的原因之一。因此,如何快速准确地寻找到空闲的停车位是当今一个研究热点。

目前,停车场车位检测可以分为以下几种方式:1)通过视频分析的车位检测,该检测方法通过安装摄像头然后再对所捕获的图像进行图像处理的方法来进行空闲车位的检测。节点多,布线复杂安装困难。2)通过超声波的车位检测,这种方法即在每个车位安装超声波探头,利用超声波来判断车位是否空闲。需要对现有停车场进行大规模布线改造,成本较高。3)通过雷达的车位检测,雷达传感器作为新添加的一项设备,方向朝下地安装在路灯和房屋墙壁上,从这些位置获取的信息就可以准确推断哪些区域还存有停车位。传感器首先发射微波脉冲,经街道和车辆反射后,获得相应的位置信息。但是雷达传感器算法要求高,开发难度偏大,价格贵,有辐射对人身体不好。 4)通过红外的车位检测,红外线探测器本身不发任何类型辐射,器件功耗很小,隐蔽性较好且价格低廉,但是容易受各种热源、阳光源干扰,穿透力差,易受射频辐射的干扰,环境温度和人体温度接近时,探测和灵敏度明显下降。

鉴于以上的各种车位检测方式有着各自的不足,设计和开发一个高精度、高效率、低成本的无线的基于地磁传感器的车位状态模块具有重大意义和实际价值。

地磁场是地球的固有资源,为航空、航天、航海提供了天然的坐标系,可应用于航天器或舰船的定位定向及姿态控制。利用地球磁场空间分布的磁导航技术简便高效、性能可靠、抗干扰,是国家不可缺少的基本导航定位手段之一。

地磁传感器能够有效采集停车位信息,数据信息会被传送到MCU(微控制器单元)侧通过算法进行数据处理,发送到控制中心结点进行整合。

本车位状态模块中的地磁传感器模块采用Freescale推出的低功耗磁力计芯片MAG3110。MAG3110是一种小型的低功耗、 数字式轴磁力计,具有宽广的动态范围;MAG3110磁力计可以测量所处位置磁场水平方向两轴和垂直方向轴一共 3个轴向的地磁数据。当汽车位于传感器节点上方时,z轴地磁数据变化将最明显,本设计主要通过考察z轴地磁数据来判断车位状态。而另外两轴可以为其他功能的扩展提供用途,如通过三个轴的磁场感应强度计算出车辆的空间位置状态,从而实现帮助驾驶员规范停车等功能。

本研究根据各向异性磁阻的磁阻效应,由于汽车底盘及车身均有较高的钢铁含量,基于车位上方的车辆会对车位周围的地磁场产生扰动,因此,可以通过在停车场的车位下方放置地磁传感器,当有车从上方经过时就对会产生磁电阻效应,可以据此来检测当前车位上是否有车。传感器可通过准确检测扰动来实现车位状态的采集,灵敏度高,可靠性好。

本车位状态模块还基于STM32芯片作微控制器单元MCU处理地磁传感器收集的数据并发送出去。

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