智能攝像頭系統技術路線

潘佳瑤 項宇軒 李毅杰 時皓龍 金偉棟

摘要：智能攝像頭可以有效地解決許多由于車流量過高導致的交通擁擠問題，采用STM32作為主控制芯片，通過智能攝像頭監控路況，依據所監視道路車流量大小適當調節紅綠燈時間長短，將數據傳至讀秒器并顯示;同時采用5G通信技術將道路信息匯總成路線方案發送至車主以便自行調整路線。在紅綠燈和攝像頭出現故障時，通過GSM遠程通信模塊向維修部發送信號進行維修。

一、智能紅綠燈技術路線

1、整體結構

通過STM32控制實現對DSP、GSM等系統的控制。全景攝像頭采集到汽車及行人信息，通過圖像傳感器，將信號傳入IO口，進行A/D轉換后發送到DSP系統，在通過數據分析后與讀秒器信號反饋，輸出所要的倒計時時間，而GPS和GSM則能快速提供位置和通訊信息。

2、主芯片的選擇

本系統選用了高性價比的STM32F103VCT6芯片。STM32擁有比單片機更強的運算能力，且價格低廉，它還有非常豐富的外設與內設資源，擴展性強，非常適用于設計智能設備。STM32集成了32-512KB的閃存和6-64KB的靜態存儲器，不用擔心內存溢出。并且，內部集成了2個12位的us級的A/D轉換器和12位D/A轉換器，開發者并不需要外接模數或數模轉化芯片來額外增加成本。

3、主要硬件電路設計

① GSM通信模塊

GSM通信模塊主要通過串口與單片機進行連接， 從而單片機實現對GSM通信模塊的控制。GSM通信模塊包含的串口提供了多條控制線， 但在設計中僅僅使用數據信號線TXD和RXD。

② 智能讀秒器電路模塊

考慮到智能交通信號燈的時間間隔會根據周圍交通情況發生改變，讀秒器僅顯示最后五秒的時間間隔。當智能交通信號燈一次次根據周圍交通情況改變時間間隔時，智能讀秒器會將交通信號燈提供的時間間隔先存入一個讀秒器里不顯示在信號燈的屏幕上，當時間間隔的數值為五秒時啟動另一個讀秒器，并將數據顯示在交通信號燈的屏幕上。

③ DSP模塊

DSP是信號處理模塊的核心處理器，對紅綠燈間隔的大量計算都是由它來完成的。本項目擬選用 DSP 的具體型號為TMS320F28335。得益于其浮點運算單元，紅綠燈可快速編寫控制算法而無需在處理小數操作上耗費過多的時間和精力。

④ 5G通信系統

5G通信系統的核心是由同時同頻全雙工技術、MIMO系統等共同組成。

同時同頻全雙工技術是在同一個物理信道上實現兩個方向信號的傳輸，即通過在通信雙工節點的接收機處消除自身發射機信號的干擾，在發射機信號同時，接收來自另一節點的同頻信號。

MIMO允許多個天線同時發送和接收多個空間流，并能夠區分發往或來自不同空間方位的信號。MIMO 技術的應用，使空間成為一種可以用于提高性能的資源，并能夠增加無線系統的覆蓋范圍。

二、結語

綜上所述，該系統的設計很好地緩解現代車流量過大導致的交通擁擠的現象，一定程度上解決了早晚高峰交通堵塞、路面資源利用不佳等問題。實用價值較高，有望投入實用替代單一功能攝像頭。

參考文獻：

[1]張毅剛，彭喜元.單片機原理與應用設計[M].電子工業出版社，2008

[2]王建雷. 八車道十字路口交通燈智能控制實現. 2012

[3]劉胤哲. 智能紅綠燈在城市中的應用探討.，2019

作者簡介：潘佳瑤，衢州學院2019級電氣工程及其自動化專業學生;

指導教師： 葉志斌

項目基金：國家大學生創新創業訓練計劃項目（202011488022）。