基于地磁傳感器的車位檢測系統設計

摘 要：針對近年來興起的開放式停車場技術，文章利用三軸地磁傳感器HMC5883檢測車位中的車輛停放狀況，并將傳感器的檢測數據送至stc12c1052ad單片機，利用動態波形特征提取算法運算處理，從而確定車輛的停放狀態，通過無線發送模塊將數據傳送到管理終端。管理終端接收的數據通過stc89c52芯片運算整合，將車位狀態顯示在液晶屏上，極大的方便了停車場的管理。

關鍵詞：地磁傳感器；車位檢測；無線傳感器網絡

1 系統方案設計

1.1 地磁傳感器原理

地磁場是一個磁場強度隨位置和時間變化而變化的弱磁場，平均感應強度為50000-60000nT。在沒有外部磁場干擾時，傳感器內部磁阻電流密度矢量[2]一般呈直線狀態；當外部磁場擾動時，電流密度矢量因霍爾效應會與電場方向偏離一定角度，因此，電流的大小和方向將變化，電阻值變化。

設計采用霍尼韋爾公司的三軸地磁傳感器HMC5883，HMC5883可以同時感應水平和垂直三個方向的地磁強度。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，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展提供用途，如通過三個軸的磁場感應強度計算出車輛的空間位置狀態，從而實現幫助駕駛員規范停車等功能。檢測停車位是否有車輛，HMC5883地磁傳感器放置如圖1，車輛沿x軸的負方向進入停車位，當車輛進入停車位時，x軸產生的磁場變化最大，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 系統結構設計

系統主要由車位檢測小板，網絡節點，管理終端組成[3]。由安裝在車位中的檢測小板檢測車位數據，通過無線網絡將數據發送到管理終端運算處理，顯示車位信息，并將數據存入數據庫。

2系統硬件電路設計

地磁車位檢測小板的檢測與發送裝置的電路，主要由芯片STC12C1052、霍尼韋爾HMC5883、315MHz無線收發模塊，tps61070電源模塊等組成，實現對地面磁感線疏密度的檢測功能，當車輛停止在檢測板上方時，會對該處的地球磁場產生擾動，影響HMC5883內部的鐵鎳合金的電阻率改變，進而將磁場變動的信號發送給STC12C1052，由STC12C1052運算處理，再控制315MHz發射模塊發送信息給管理終端。檢測發送裝置的原理設計電路如圖3所示。

3 系統軟件設計

傳感器檢測的信號總是伴隨著各種干擾，這些擾動情況復雜，會對運算造成誤差。為了減小隨機誤差，程序通過防脈沖干擾平均值濾波方法[4，5]對信號進行處理，然后利用動態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。地磁檢測小板的程序主流程如圖4所示。

4 結束語

文章針對國內非自動化的停車管理方式一定程度上導致了交通狀況日益嚴峻狀況。同時在深入了解了國外在停車場管理方面的技術和經驗后，設計采用地磁傳感器檢測車位狀態，節點設計體積小，便于安裝、替換，管理終端可將系統接入智能交通系統的網絡，實現資源更大范圍的共享，提高車位的利用率，使停車場的管理更加智能化。

參考文獻

[1]李俠軍.基于地磁傳感器的停車位無線網絡控制與計費技術研究[D].杭州：浙江工業大學，2013.

[2]何斌，蔣鈴鴿.一種基于傳感網技術的智能停車場車位檢測器方案設計與實現[J].科學技術與工程，2013，13（23）：6774-6780.

作者簡介：秦昌輝（1994-），男，黑龍江八一農墾大學信息技術學院2013級電氣工程及其自動化本科生。