基于激光掃描的車聯網監控系統設計

摘 要：車聯網技術主要應用在智能交通體系中，交通智能信息和數據的獲得需要建立在車聯網基礎上。利用激光掃描技術搭建完善的車輛監控系統是專業技術人員思考的問題，在智能交通迅速發展的今天，利用先進技術可以提高車輛智能控制的水平。本文首先對激光掃描系統進行了概述，對系統架構進行了介紹，對硬件和軟件進行了分析，對車聯網監控大數據的分布模型進行了探討。

關鍵詞：激光掃描;車聯網;監控系統

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）13-0041-02

0引言

車聯網是將車輛及交通情況與網絡建立連接的網絡模式和習題，車聯網的使用可以促進智能交通的快速發展，可以使終端系統快速獲得車輛的行車數據和信息，終端系統可以獲得實時的信息和數據。基于三維激光掃描技術的車聯網數據監控系統，首先對激光掃描技術進行了概述，解析了掃描技術的處理流程，利用激光傳感器采集數據，統計車輛相關信息進行特征分析，采用結合模糊聚類和激光波束集成方法對數據進行融合，對車聯網輸出鏈路層監控數據進行分割和輸出，識別挖掘的數據，做好仿真實驗，提取相應的數據信息，實現對車輛行駛的監控[1]。

1激光掃描系統概述

1.1激光掃描技術原理

三維激光掃描技術是一種高速激光檢測技術，屬于一種高新技術，可以以點式的形式監測被監測物的三維數據。車聯網運用的三維激光掃描設備主要由激光檢測模塊、激光掃描模塊和支架構成。掃描模塊主要運用光機式、電鏡式、多棱鏡式和全息光學陣列式掃描的方法，對車聯網產生的數據進行監控，掃描的范圍很大，有助于提高精度，本次研究采用全息光學陣列式掃描技術。

全息光學陣列式掃描主要是利用內置驅動馬達控制反射鏡的轉動，這種掃描模塊可以有效的控制激光束，使激光束沿橫、縱兩個方向對數據和信息進行掃描。

1.2基于激光掃描技術的大數據監控處理

三維激光掃描技術性能較強，掃描范圍廣，可以獲取多個點的數據及信息且掃描十分立體，可以分為數據采集、配準、特征提取、分析、建模等。

2車聯網監控系統架構

2.1系統總體架構

基于計算機互聯網的車輛監控系統主要是利用現代通訊技術和傳感技術，實現對車輛自身及交通信息數據的采集和處理，實現車輛、道路、行人、城市網絡的連接，建立智能化的車輛交通運行體系，具有智能定位、識別、跟蹤監控的功能。車聯網監控系統主要架構可以分為感知層、網絡層及應用層。感知層主要是利用RFID 電子標簽、傳感器、掃描儀器、攝像頭感知車輛，獲取信息和數據，包括車輛數量、行車路線、行駛狀態、路段擁擠情況等，通過網絡層收集信息和數據傳至處理平臺，實現海量數據和信息的傳遞和轉移，對數據進行分析、篩選和處理，實現遠距離通信及控制。應用層是實現人機交互，連接車載計算機或終端等，通過衛星定位實現地圖導航、語音識別等，通過車載通信系統為駕駛者提供交通信息，為車輛交通管理部門提供數據和信息[2]。

2.2系統功能

基于掃描技術的車聯網監控系統主要以三維掃描和GPS車輛監控為基礎，使用現代通信技術和GPS定位技術，實現對車輛行駛和交通運輸的管理，實現地車載系統的控制，做好車輛安防報警，為駕駛人提供相關信息，提升車輛行駛安全性。車輛及交通監控管理部門也利用掃描技術和GPS技術獲取相關信息，保證對城市道路交通的控制，為車輛違規運行處罰提供依據，為城市智能交通體系的建立提供數據。車聯網監控系統具有可擴展性及可伸縮性，計算機通信及信息存儲能力較強，系統要定期維護與升級，保證各類設備的正常運轉[3]。

3 系統硬件分析

基于掃描技術的車聯網監控系統的硬件包括很多部分，如掃描儀器、定位儀器、攝像設備、車載終端設備、監控調度中心設備等。車載終端是利用GPS模塊數據處理技術，使用嵌入式處理器結構進行設計，使用S3C處理器，提高數據運算速度，使用多個串口實現不同設備的連接。

車載終端是這一系統中的重要模塊，可以收集車輛運行數據，同時監控部門設置在城市道路兩側及交叉口的掃描和拍錄設備也是核心部分，最后將獲得的信息和數據通過網絡傳送至網絡平臺，實現監控和調度。

3.1 GPS/GPSR集成模塊

使用 GPS/GPRS 集成一體化的芯片SIM，芯片供電電壓為5 V，由兩個串口連接，支持電池充電，能耗較低，靜態電流只有1.0mA，使用 TCP/IP 協議連接網絡，實時獲得相關信息和數據。

3.2 電源模塊

車聯網監控系統中的硬件可以保證系統的安全運行，車輛電源在12V～24V，嵌入處理器使用三種電源，汽車電器環境復雜，點火及行駛過程中輸出電壓不穩，電源設計要格外注意，要使用開關電源調節芯片LM 作為電源模塊。監控硬件中也要根據設備情況調節電源連接情況，保證及時獲取交通信息。

4系統軟件設計

車聯網監控系統軟件分為兩部分，一部分是車載終端嵌入式處理器軟件，一部分是遠程監控中心軟件。車載軟件是在Linux操作系統的基礎上建立的，是實現硬件初始化的最底層軟件。遠程監控中心軟件的作用是接收和處理獲取的車輛及交通數據和信息，完成信息數據的查詢和接收，軟件還負責數據庫的操作和算法選擇。

4.1 GPS模塊軟件分析

GPS監控模塊的作用是對車輛實施監控，顯示車輛的行車軌跡，可以實時跟蹤車輛運行路線和運行狀態。調度和監控中心收到調度命令，對車輛終端發送調度命令，移動終端接收到信息后存檔且轉發。遠程監控中心接收報警信息，監聽形式核實掌握車輛運行情況，可以實施重點跟蹤，保存數據資料，可以隨時從系統調取單個車輛運行軌跡和地圖進行打印，為車輛監控和案件偵破提供依據。

4.2 GPRS無線數據通信軟件

車輛嵌入式處理器使用兩個端口連接實現SIM控制，監控系統可以獲取和傳遞動態數據和信息，如果GPRS模塊長時間沒有接收到命令可能存在掉線的問題，要重新進行連接，利用軟件實現在線檢測，保證數據傳輸的穩定性。

4.3車聯網大數據分布模型分析

基于掃描的車聯網監控系統首先利用激光傳感器采集海量數據，包括車輛信息和交通視頻等，對于城市道路的車流量進行監控，掌握某一路段的擁堵情況，對車聯網數據進行整合和分析，結合多媒體數據融合技術，建立三維信息處理模型。構建大數據分布式數據結構模型，用四元組表示大數據模糊分布式存儲中心，考慮空間嵌入維數，使用交叉分布式組網設計方法對數據進行特征分析和模糊聚類處理，進而對車輛運行實現監控和管理，對交通運輸進行遠程監控[4]。

5結語

分析基于三維掃描技術的車聯網監控習題有助于實現車輛交通監控系統的優化，有助于構建大規模的車輛信息數據庫，且掃描技術的應用可以獲得更為真實的車輛運行信息，包括視頻、圖像等，為交通車輛管理提供相應的依據，同時提高系統的抗干擾能力，有助于做好數據的挖掘，提升交通管理的科學性和技術性。

參考文獻

[1] 曾憲宇.基于大數據技術的車輛監控系統的優化與實現[D].長春：吉林大學，2016.

[2] 孫燕京.車聯網移動無線數據通信系統的設計與實現[J].移動信息，2015，8（12）：4.

[3] 張宇，趙利，蔡成林，等.基于4G的車聯網信息采集終端的設計與實現[J].現代計算機，2019（20）：70-72.

[4] 孔棟，王曉原，劉亞奇，等.基于車載32線激光雷達點云的車輛目標識別算法[J].科學技術與工程，2018（5）：81-85.

Abstract：The technology of Internet of vehicles is mainly used in the application of intelligent transportation system. The acquisition of traffic intelligent information and data needs to be based on the Internet of vehicles. Using laser scanning technology to build a perfect vehicle monitoring system is a problem that professional and technical personnel think. In the rapid development of intelligent transportation today， the use of advanced technology can improve the level of vehicle intelligent control. Firstly， this paper summarizes the laser scanning system， introduces the system architecture， analyzes the hardware and software based on it， and discusses the distribution model of big data of Internet of vehicles monitoring. bution model of the big data of the Internet of vehicles monitoring.

Key words：laser scanning;internet of vehicles;monitoring system

收稿日期：2020-06-05

作者簡介：何麗華（1987—），女，貴州貴陽人，碩士，研究方向：智能交通。