基于雷達(dá)傳感的智能停車位管理系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了基于雷達(dá)傳感的智能停車位管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用雷達(dá)傳感器進(jìn)行停車位信息感知，繼而實(shí)現(xiàn)對停車位的智能管理。該主要包括：發(fā)射雷達(dá)調(diào)制信號(hào)；接收停車位的回波信號(hào)；對回波信號(hào)進(jìn)行處理和分析；根據(jù)特定的計(jì)算和判定方法得到停車位有無車輛的判定信息；將該信息通過無線和有線網(wǎng)絡(luò)傳送到系統(tǒng)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)信息顯示、信息發(fā)布、設(shè)備設(shè)施控制等針對于停車的智能管理和服務(wù)。本發(fā)明專利技術(shù)采用雷達(dá)傳感的方法，可以實(shí)現(xiàn)全天候、高準(zhǔn)確度和靈敏度、實(shí)時(shí)的停車位智能管理和服務(wù)。

Intelligent parking space management system based on radar sensor

The invention discloses an intelligent parking space management system based on radar sensing, which uses the radar sensor to sense the parking spot information, and then realizes the intelligent management of parking spaces. It mainly includes: the transmission of radar echo signal modulation signal; parking; processing and analysis of echo signal; according to the specific calculation and judgment method of parking vehicle to determine the information; the information through wireless and wired network to the system platform, the realization of the intelligent management and for parking service to information display, information, equipment and control facilities. The invention adopts the method of radar sensing, and can realize intelligent management and service of all-weather, high accuracy and sensitivity, real-time parking space.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于雷達(dá)傳感的智能停車位管理系統(tǒng)
本專利技術(shù)屬于停車管理
，具體涉及的是一種利用雷達(dá)傳感的智能停車位管理技術(shù)。
技術(shù)介紹
隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，機(jī)動(dòng)車保有量迅速增加，在未來10～15年內(nèi)，汽車市場每年還將保持高速增長，交通擁擠、停車難、管理困難已經(jīng)成為很多城市面臨的共同難題。然而，城市的交通基礎(chǔ)設(shè)施、管理設(shè)施和管理能力的提高跟不上交通需求的發(fā)展速度，原有的基礎(chǔ)設(shè)施缺陷和弊端不斷暴露，交通管理的科技化、智能化水平越來越顯不足。在此大背景下，對智能交通應(yīng)用系統(tǒng)的研究和開發(fā)，就具有很重要的意義和切實(shí)的價(jià)值。中國專利技術(shù)專利申請?zhí)?01510414486.8，公開了一種智能停車位管理系統(tǒng)及方法，通過建立手機(jī)APP和后臺(tái)管理服務(wù)器及停車位裝置的信息鏈接，實(shí)現(xiàn)用戶選擇并提前預(yù)約停車位，再由手機(jī)控制開啟車位鎖，來提高停車位的使用效率。然而該申請主要關(guān)注于對停車位信息的共享和服務(wù)，對停車位的占用信息主要通過后臺(tái)數(shù)據(jù)庫獲取，而對此信息的檢測和獲取是實(shí)現(xiàn)停車智能服務(wù)的前提，如何實(shí)現(xiàn)對停車位信息的全天候?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確靈敏檢測在整個(gè)停車位智能管理服務(wù)系統(tǒng)中具有關(guān)鍵作用。中國專利技術(shù)專利申請?zhí)?01510785484.X，公開了一種針對于小區(qū)智能停車的管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用紅外傳感實(shí)現(xiàn)對停車位的檢測，而紅外檢測對相對運(yùn)動(dòng)或縱向運(yùn)動(dòng)探測不佳，且受天氣因素影響大，如下雨等天氣，并且測量精度不高及前端檢測器件安裝距離受限于其檢測距離。目前對停車位信息的檢測和獲取方法還包括采用視頻抓拍、線圈技術(shù)及地感線圈感應(yīng)的方法來實(shí)現(xiàn)信息獲取。視頻探測技術(shù)可測車流量，占有率等基本交通信息參數(shù)，但是難以實(shí)現(xiàn)多車道同時(shí)探測，且視頻抓拍極大的依賴于外部照明狀況和能見度。線圈技術(shù)可測車流量、占有率等基本交通信息參數(shù)，但是其也不能多車道同時(shí)探測，且該方法成本高、布設(shè)工程量大、維護(hù)不方便。地感線圈技術(shù)的安裝采用埋設(shè)式，需要檢測的車道中央開孔￠100mm/H120mm，注入環(huán)氧樹脂或?yàn)r青等，缺點(diǎn)是易受電磁干擾或冰凍等環(huán)境影響，不能多車道同時(shí)探測。相比于以上的傳感方法，雷達(dá)傳感器可以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的探測、測距、測角、測速、跟蹤、成像等，獲取信息數(shù)據(jù)全面，另外它具有對環(huán)境影響不敏感、更好的抗干擾能力、可穿透性強(qiáng)、無死角探測、感應(yīng)靈敏、準(zhǔn)確度高、可同時(shí)探測多車道等諸多優(yōu)點(diǎn)。如果將雷達(dá)傳感的方法引入到智能停車位的管理，無疑節(jié)省了智能化成本，降低了工程量，且可以實(shí)現(xiàn)不依賴于外部光線和條件的全天候?qū)崟r(shí)靈敏感應(yīng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所提出的基于雷達(dá)傳感的智能停車位管理系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，針對目前智能停車服務(wù)系統(tǒng)所存在的問題，充分利用雷達(dá)傳感技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)等的集成及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對停車的更有效監(jiān)控、方便的智能管理和準(zhǔn)確的智能服務(wù)。本方案采用可靠的微波雷達(dá)探測技術(shù)，對每個(gè)車位的占用或空閑狀況進(jìn)行檢測。由于雷達(dá)傳感具有探測距離遠(yuǎn)和精度高的優(yōu)點(diǎn)，所以雷達(dá)傳感器與停車位的布局采用一雷達(dá)同時(shí)探測多車位的“一對多”布局結(jié)構(gòu)，如附圖1所示。該方案實(shí)現(xiàn)了相比其他檢測方法的高效探測，并且具有前端器件少成本低的優(yōu)點(diǎn)。雷達(dá)傳感器感知車位狀態(tài)信息，采用短距離無線模塊將信息發(fā)送到數(shù)據(jù)集中器，集中器和雷達(dá)傳感器間采用“主從通信模式”，一個(gè)主站控制附近的數(shù)個(gè)從站。通過集中器來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)接收、集中、打包、轉(zhuǎn)發(fā)，集中器再將收集的此探測信息，采用DTU模塊，GPRS3G網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)等公網(wǎng)發(fā)送給系統(tǒng)平臺(tái)，以上的網(wǎng)絡(luò)原理拓?fù)淙绺綀D2所示。最終信息用于進(jìn)行車位的智能管理和維護(hù)，如自動(dòng)計(jì)算剩余車位及顯示各個(gè)車位的占用狀態(tài)，及時(shí)刷新車位顯示信息，進(jìn)行停車位信息的發(fā)布，反映到使用者或管理者的終端信息平臺(tái)上。整個(gè)系統(tǒng)包括：系統(tǒng)前端、數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)平臺(tái)三個(gè)組成部分，建立一個(gè)以系統(tǒng)平臺(tái)為中心的可覆蓋整個(gè)區(qū)域的機(jī)動(dòng)車占用車位資源情況的精確管理體系，并利用所掌控的數(shù)據(jù)信息提供效率更高的增值服務(wù)。系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展性好，可靠性高，更便于維護(hù)，可與市政網(wǎng)絡(luò)直接融合，它把物聯(lián)網(wǎng)延伸到了機(jī)動(dòng)車車位的管理體系。所述系統(tǒng)前端，包括FPGA芯片、CPU芯片、D/A轉(zhuǎn)換器、調(diào)制信號(hào)的放大電路、雷達(dá)傳感器、回波信號(hào)的濾波放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器和無線發(fā)射模塊。其主要完成兩個(gè)功能，即雷達(dá)調(diào)制信號(hào)的發(fā)射和雷達(dá)回波信號(hào)的采集與處理。整個(gè)系統(tǒng)前端集成于一塊專用集成電路板上。FPGA芯片可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘管理、VCO控制電壓產(chǎn)生、IQ數(shù)據(jù)采集、傅里葉變換處理等功能。FPGA通過DAC產(chǎn)生一定周期的三角波數(shù)字信號(hào)，由其輸出接口通過引線接入到D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端口，轉(zhuǎn)換后的模擬三角波信號(hào)接入到一個(gè)二級(jí)放大電路的輸入端口。然后從放大電路的端口輸出到雷達(dá)傳感器的VCOin接口，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)傳感器調(diào)制信號(hào)的發(fā)射。雷達(dá)傳感器可以接收I/Q兩路回波信號(hào)，兩路信號(hào)分別由Iin和Qin輸入接口接入到兩路相同的濾波/放大電路，輸出信號(hào)要先經(jīng)高通濾波處理濾掉調(diào)制信號(hào)后再進(jìn)行二級(jí)放大處理，否則會(huì)使得調(diào)制信號(hào)被過分放大導(dǎo)致信號(hào)飽和失真，外接濾波放大電路的目的主要是為了去掉調(diào)制信號(hào)和進(jìn)一步放大輸出信號(hào)。經(jīng)過濾波放大后分別接入到A/D轉(zhuǎn)換器的I和Q兩路輸入端口。然后FPGA通過同步串口選擇性讀取A/D轉(zhuǎn)換器的I信號(hào)和Q信號(hào)，通過FPGA嵌入式處理實(shí)現(xiàn)對信號(hào)的傅里葉變換處理。該信息繼而通過FPGA的輸出接口發(fā)送到CPU輸入端，做進(jìn)一步的DSP處理，包括數(shù)字濾波、目標(biāo)信號(hào)頻率識(shí)別和量化判定等，最終提取和判定所檢測的每個(gè)停車位車輛的有無狀態(tài)。FPGA和CPU兩者的對應(yīng)接口之間通過埋線彼此連接，之后CPU將信號(hào)傳送到無線發(fā)射模塊。所述數(shù)據(jù)傳輸，是CPU中存儲(chǔ)的停車位判定信息，通過無線發(fā)射模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)集中器，然后由數(shù)據(jù)集中器整理、匯總后，發(fā)送到系統(tǒng)平臺(tái)的過程，即整體實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)前端和系統(tǒng)平臺(tái)之間的通信。通過短距離無線模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)前端到集中器的信息傳輸，通過DTU模塊，GPRS3G網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)等公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)集中器與系統(tǒng)平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸。所述系統(tǒng)平臺(tái)，是進(jìn)行數(shù)據(jù)接收與分析、信息顯示與發(fā)布、智能控制、增值服務(wù)等來實(shí)現(xiàn)智能服務(wù)；通過運(yùn)維中心保證系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)管理。從硬件構(gòu)成上，其包括基礎(chǔ)硬件設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)及安全系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)備份系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)、監(jiān)控中心應(yīng)用軟件等組成部分。有益效果(1)采用集眾多優(yōu)越性能的雷達(dá)傳感的感知方法，實(shí)現(xiàn)具有高速、準(zhǔn)確、靈敏、穩(wěn)定、明暗適應(yīng)、無干擾、低成本的停車位全天候?qū)崟r(shí)檢測；(2)一個(gè)前端系統(tǒng)可以同時(shí)感知多個(gè)停車位，大大減小工程量及成本；(3)通過傳感技術(shù)、信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)化通信技術(shù)，建立起基礎(chǔ)交通設(shè)施、交通車輛和交通參與者的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，交通參與者通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能停車的實(shí)時(shí)使用和管理。附圖說明圖1為基于雷達(dá)傳感器的智能停車位布局結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)原理拓?fù)鋱D；圖3為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；圖4為系統(tǒng)平臺(tái)的功能示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施參數(shù)等對本專利技術(shù)作進(jìn)一步描述。圖1所示為智能停車位的布局結(jié)構(gòu)示意圖。圖3描述了系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和原理。本系統(tǒng)可以采用一雷達(dá)多車位的探測技術(shù)，將雷達(dá)置于車位路燈桿或天花板，采用一定的數(shù)據(jù)分析算法，可實(shí)現(xiàn)對每個(gè)停車位信息的準(zhǔn)確判斷。雷達(dá)傳感器工作時(shí)，采用調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)的調(diào)制方式，由FPGA編譯產(chǎn)生具有一定幅度和頻率的三角波調(diào)制信本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于雷達(dá)傳感的智能停車位管理系統(tǒng)，包括：系統(tǒng)前端、數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)平臺(tái)三個(gè)組成部分，其特征在于，所述系統(tǒng)前端完成雷達(dá)調(diào)制信號(hào)的發(fā)射和雷達(dá)回波信號(hào)的采集與處理，包括：FPGA芯片、CPU芯片、D/A轉(zhuǎn)換器、調(diào)制信號(hào)的放大電路、雷達(dá)傳感器、回波信號(hào)的濾波放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器和無線發(fā)射模塊；FPGA芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘管理、VCO控制電壓產(chǎn)生、IQ數(shù)據(jù)采集、傅里葉變換處理功能；FPGA通過DAC產(chǎn)生一定周期的三角波數(shù)字信號(hào)，由其輸出接口通過引線接入到D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端口，轉(zhuǎn)換后的模擬三角波信號(hào)接入到一個(gè)二級(jí)放大電路的輸入端口；然后從放大電路的端口輸出到雷達(dá)傳感器的VCOin接口，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)傳感器調(diào)制信號(hào)的發(fā)射；雷達(dá)傳感器接收I/Q兩路回波信號(hào)，兩路信號(hào)分別由Iin和Qin輸入接口接入到兩路相同的濾波/放大電路，經(jīng)過濾波放大后分別接入到A/D轉(zhuǎn)換器的I和Q兩路輸入端口；然后FPGA通過同步串口選擇性讀取A/D轉(zhuǎn)換器的I信號(hào)和Q信號(hào)，通過FPGA嵌入式處理實(shí)現(xiàn)對信號(hào)的傅里葉變換處理；該信息繼而通過FPGA的輸出接口發(fā)送到CPU輸入端，做進(jìn)一步的DSP處理，包括數(shù)字濾波、目標(biāo)信號(hào)頻率識(shí)別和量化判定，最終提取和判定所檢測的每個(gè)停車位車輛的有無狀態(tài)；FPGA和CPU兩者的對應(yīng)接口之間通過埋線彼此連接，之后CPU將信號(hào)傳送到無線發(fā)射模塊。...

【技術(shù)特征摘要】
1.基于雷達(dá)傳感的智能停車位管理系統(tǒng)，包括：系統(tǒng)前端、數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)平臺(tái)三個(gè)組成部分，其特征在于，所述系統(tǒng)前端完成雷達(dá)調(diào)制信號(hào)的發(fā)射和雷達(dá)回波信號(hào)的采集與處理，包括：FPGA芯片、CPU芯片、D/A轉(zhuǎn)換器、調(diào)制信號(hào)的放大電路、雷達(dá)傳感器、回波信號(hào)的濾波放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器和無線發(fā)射模塊；FPGA芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘管理、VCO控制電壓產(chǎn)生、IQ數(shù)據(jù)采集、傅里葉變換處理功能；FPGA通過DAC產(chǎn)生一定周期的三角波數(shù)字信號(hào)，由其輸出接口通過引線接入到D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端口，轉(zhuǎn)換后的模擬三角波信號(hào)接入到一個(gè)二級(jí)放大電路的輸入端口；然后從放大電路的端口輸出到雷達(dá)傳感器的V...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉啟發(fā)，王誠，周衛(wèi)明，
申請(專利權(quán))人：南京郵電大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32