停車庫車位智能分配與引導(dǎo)系統(tǒng)研究與開發(fā)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　　( 2013屆 )</b></p><p>　　論文題目 停車庫車位智能分配與引導(dǎo)系統(tǒng)</p><p><b>　　研究與開發(fā) </b></p><p>　　Research and Development of Gar

2、age </p><p>　　Parking Space Smart Allocating and </p><p>　　Guiding System</p><p>　　學(xué) 生 姓 名： 江 梅 花 學(xué) 號(hào)： 090705110 </p><p>　　二級(jí)學(xué)院名稱： 電子信息學(xué)院 專 業(yè)： 廣播電視工程 &l

3、t;/p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： 練 益 群 職 稱： 教 授 </p><p>　　合作/企業(yè)教師： 職 稱： </p><p><b>　　鄭 重 聲 明</b></p><p>　　我謹(jǐn)在此鄭重聲明：本人所寫的畢業(yè)論文《停

4、車庫車位智能分配與引導(dǎo)系統(tǒng)研究與開發(fā)》均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。</p><p>　　承諾人（簽名）： </p><p>　　年 月 日</p><p>　　停車庫車位智能分配與引導(dǎo)系統(tǒng)研究與開發(fā)</p><p>　　摘要: 國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了我國(guó)

5、私人汽車保有量的增加，隨之而來的便是停車難問題。針對(duì)目前我國(guó)城市停車難問題，本文提出了基于超聲波的停車庫車位智能分配與引導(dǎo)系統(tǒng)，系統(tǒng)分為四個(gè)模塊，每一模塊的節(jié)點(diǎn)均采用STC89C52作為控制中心，利用超聲波測(cè)距模塊US100檢測(cè)停車位占用狀態(tài)信息。當(dāng)有車輛駛?cè)胪＼噹鞎r(shí)，會(huì)自動(dòng)觸發(fā)車輛引導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)車輛進(jìn)行牌照識(shí)別，并將向中央控制器發(fā)送數(shù)據(jù)，中央控制器根據(jù)當(dāng)前停車庫車位占用狀態(tài)信息運(yùn)算得出空閑的車位，并反饋行駛路線給司機(jī)，通過LCD屏顯示指定

6、車位引導(dǎo)車輛，大大提高了停車庫車位的使用率，降低了管理成本，同時(shí)減少了駕駛員尋找車位的時(shí)間，也避免了因多車探尋停車位造成的車庫通道擁塞，實(shí)現(xiàn)停車庫的高效管理，體現(xiàn)了本課題的意義。</p><p>　　同時(shí)，本文為停車誘導(dǎo)系統(tǒng)搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成了測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，車位探測(cè)器能夠可靠地檢測(cè)車位狀態(tài)，可自動(dòng)地、無碰撞地完成泊車操作，效果良好。</p><p>　　關(guān)鍵詞：車牌識(shí)別；超聲波

7、傳感器；單片機(jī)；串口通信；LCD顯示</p><p>　　RESEARCH AND DEVELOPMENT OF GARAGE PARKING SPACE SMART ALLOCATING AND GUIDING SYSTEM</p><p>　　Abstract: The development of the national economy led to the increase of

8、 private car ownership in China, and the parking problem follows subsequently. In view of the present urban parking problems in our country, this paper put forward parking garage parking intelligent distribution and guid

9、ance system based on ultrasonic, the system is divided into four modules, each module of the node adopt STC89C52 as control center, using ultrasonic ranging module US100 detecting parking space occupancy stat</p>

10、<p>　　At the same time, this paper built experimental platform for the parking guidance system, completed the testing experiment, and the experimental results show that the parking detectors can be reliably detect p

11、arking state, it can be finished automatically, without collision car parking operation, the effect is good.</p><p>　　Keywords: License Plate Recognition; Ultrasonic Sensors; Micro Control Unit; Serial commu

12、nication ; LCD Display</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景和意義1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)2</p><p>　　1

13、.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀3</p><p><b>　　1.2.3綜述4</b></p><p>　　1.3 車輛探測(cè)技術(shù)的比較5</p><p>　　1.4 本文研究的主要內(nèi)容6</p><p>　　2 車庫引導(dǎo)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)6</p

14、><p>　　2.1 系統(tǒng)功能和需求分析6</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)7</p><p>　　3 車庫車位引導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)7</p><p>　　3.1 車牌識(shí)別模塊7</p><p>　　3.1.1車輛牌照識(shí)別技術(shù)8</p><p>　　3.1.2車牌識(shí)別9</p&g

15、t;<p>　　3.2 車位探測(cè)模塊13</p><p>　　3.2.1超聲波測(cè)距原理13</p><p>　　3.2.2車位狀態(tài)檢測(cè)14</p><p>　　3.3上下位機(jī)通信模塊15</p><p>　　3.3.1上位機(jī)通信界面設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.3.2串口通信的實(shí)現(xiàn)15&l

16、t;/p><p>　　3.4驅(qū)動(dòng)顯示模塊16</p><p>　　4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析17</p><p>　　4.1 車牌識(shí)別測(cè)試17</p><p>　　4.2 車位探測(cè)測(cè)試18</p><p>　　4.3 LCD顯示測(cè)試21</p><p>　　4.4 通信系統(tǒng)測(cè)試22</p&g

17、t;<p><b>　　5結(jié)束語22</b></p><p><b>　　致 謝24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　附 錄26</b></p><p><b>　　1

18、緒論</b></p><p>　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，我國(guó)城市私人汽車保有量也迅速增長(zhǎng)，導(dǎo)致停車庫車位與機(jī)動(dòng)車數(shù)量增長(zhǎng)的矛盾日益嚴(yán)重。但長(zhǎng)期以來，我國(guó)大中城市的停車庫發(fā)展問題沒有受到應(yīng)有的重視。隨著城市的進(jìn)一步擴(kuò)大，城市的停車難問題將成為緩解城市交通擁塞問題的“瓶頸”。停車引導(dǎo)系統(tǒng)不僅可以改善城市的交通狀況，提高停車庫利用率，還可以引導(dǎo)駕駛員快速地找到合適的停車位，減少泊車的時(shí)間，也提

19、高了停車的安全性。</p><p>　　1.1 課題的研究背景和意義</p><p>　　近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市的發(fā)展也異常迅速。與此同時(shí)，汽車行業(yè)蒸蒸日上，人們的生活水平不斷提高，我國(guó)私人汽車保有量正在急劇增加。2005年，中國(guó)私人汽車保有量為3160萬輛，2006年，中國(guó)私人汽車保有量為3697萬輛，增長(zhǎng)率近17%，中國(guó)成為僅次于美國(guó)的全球第二大新車市場(chǎng)[1]。2011年

20、，中國(guó)私人汽車保有量猛增到7872萬輛，增長(zhǎng)20.4%[2]。截至2012年第一季度，中國(guó)私人汽車擁有量達(dá)到8650萬輛，屆時(shí)中國(guó)百戶家庭汽車擁有量達(dá)到20輛，中國(guó)全面進(jìn)入汽車社會(huì)[3]?！?011~2015年汽車市場(chǎng)調(diào)查及投資建議報(bào)告》研究表明，預(yù)測(cè)到2020年中國(guó)汽車保有量將超過2億輛。2億輛的汽車保有量，意味著中國(guó)將真正步入汽車之國(guó)行列[4]。按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，公共停車場(chǎng)停車位與汽車保有量的比例為3:10，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車保有量

21、與現(xiàn)有停車位的比例為5:1，停車位的占有率只有20%左右，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的大中城市這一比例甚至更高，停車位供給嚴(yán)重不足。與此同時(shí)，汽車數(shù)量不斷增加，由此帶來的停車問題越來越重。</p><p>　　由于車輛的日益普及，尤其是大中型城市的“停車難”問題逐漸顯現(xiàn)，停車場(chǎng)車位供不應(yīng)求。在這種情況下，如何提高停車位的利用率是至關(guān)重要的。為緩解這一現(xiàn)象，采取興建停車場(chǎng)增加停車位的供給，或者將停車場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，同時(shí)在有限的空間內(nèi)

22、劃分出更多的停車位，要在這樣一個(gè)停車場(chǎng)找到空閑的車位，通常需要采用試錯(cuò)原理[5]。總的來說，有相當(dāng)一部分的司機(jī)花很多時(shí)間尋找一個(gè)空閑的車位，也擠占了緊張的道路空間。燃油的消耗、廢氣的產(chǎn)生和不必要的時(shí)間花費(fèi)對(duì)環(huán)境、生活質(zhì)量和國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成了相當(dāng)大的影響。在泊車的過程中，如果司機(jī)被引導(dǎo)到一個(gè)空閑的車位，所需要的駕駛時(shí)間和距離將大大減小，極大地降低了泊車的難度。</p><p>　　因此，一個(gè)可以提供停車位占用信息的解決

23、方案非常有必要，充分提高停車場(chǎng)利用率是解決“停車難”的主要出路。在泊車的過程中，有智能車位引導(dǎo)系統(tǒng)的協(xié)助，將大大降低泊車的難度。一個(gè)性能良好的智能車位引導(dǎo)系統(tǒng)，可以有效地管理停車場(chǎng)車位，在不擴(kuò)張停車場(chǎng)容量的前提下提高它的利用率，幫助駕車者安全、快速地完成泊車的操作。這不僅僅節(jié)省了駕車者時(shí)間，減輕了駕車的壓力，還降低了泊車過程中車輛發(fā)生碰撞的可能性。同時(shí)，智能化的管理也使城市交通效率提高，增強(qiáng)城市的生命力，具有良好的社會(huì)效應(yīng)。因此，本課題

24、提出的一個(gè)低成本、高性能的停車庫車位智能分配與引導(dǎo)系統(tǒng)具有十分重要的意義。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　“停車難”問題日益突出，停車管理也因此越來越受重視，國(guó)內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)逐漸開始對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究，也不少企業(yè)對(duì)相關(guān)硬件設(shè)備與軟件系統(tǒng)也開始進(jìn)行了開發(fā)。</p><p>　　1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 </p>

25、<p>　　在全世界，城市停車引導(dǎo)系統(tǒng)作為智能交通的重要組成部分，歐美、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究工作，并在城市中進(jìn)行了應(yīng)用[6]。停車引導(dǎo)系統(tǒng)在緩解大城市的交通、減少道路占用、降低尾氣排放和噪聲污染等起了重要作用。而且，大大提高了停車場(chǎng)車位的利用率，取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　國(guó)外一些國(guó)家與地區(qū)對(duì)智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用起步比較早，因此，其技術(shù)相對(duì)成熟，功能較完善

26、。1971年，德國(guó)亞?。ˋachen）市建立了世界上最早的停車誘導(dǎo)系統(tǒng)[7]。1973年，日本柏市建立了日本最早的停車誘導(dǎo)系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了向停車用戶提供停車場(chǎng)的位置、總停車位數(shù)、車位占用狀況等引導(dǎo)信息[8]。隨著停車引導(dǎo)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，70年代末，英國(guó)以及其他歐洲國(guó)家也逐步進(jìn)入相關(guān)的應(yīng)用。到80年代末，全世界投入使用的停車場(chǎng)引導(dǎo)系統(tǒng)已達(dá)到50多個(gè)。</p><p>　　在理論研究方面，Russell G．Thomp

27、son[9]研究了停車誘導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)的理論及方法；Yasuo Asakura，Masuo Kashi wadani在考慮到高峰時(shí)期出行，用試錯(cuò)法巡游尋找停車位需要花費(fèi)較多時(shí)間的情況下，針對(duì)如何減少巡游時(shí)間，提高效率，對(duì)停車巡游行為進(jìn)行了理論研究和實(shí)證分析[10]。在美國(guó)、德國(guó)等交通較發(fā)達(dá)的國(guó)家應(yīng)用了這些研究結(jié)果，結(jié)果表明，通過建立停車引導(dǎo)系統(tǒng)可以大大緩解城市的交通堵塞狀況，取得了良好社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。</p><p

28、>　　在對(duì)停車場(chǎng)微觀方面的研究，Young等提出的PARKSM系統(tǒng)最具代表性，此系統(tǒng)可以模擬車輛在停車場(chǎng)內(nèi)自動(dòng)搜尋停車位的過程；vander Waerden等在對(duì)某停車場(chǎng)內(nèi)泊位行為實(shí)際調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上，提出了可以分析停車位的選擇和駕駛員的個(gè)人特性、停車位特征之間關(guān)系的車位選擇模型；Leephakpreeda提出了基于模糊決策的大型室外停車場(chǎng)車位引導(dǎo)策略[6]。</p><p>　　1986年，德國(guó)科隆市覆

29、蓋整個(gè)城市中心區(qū)域的停車誘導(dǎo)系統(tǒng)開始實(shí)施，并一直在進(jìn)行改善和改進(jìn)。1998年，該市對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做出了細(xì)致的整體規(guī)劃，它將城市中心區(qū)域分為四個(gè)區(qū)域，在這個(gè)系統(tǒng)內(nèi)包括2個(gè)停車換乘設(shè)施、36個(gè)大型停車場(chǎng)、約17000個(gè)停車位、110個(gè)顯示動(dòng)態(tài)停車容量和170個(gè)方向的指示牌。同時(shí)，在這個(gè)信息共享平臺(tái)上，建立了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，通過政府的交通監(jiān)控管理中心統(tǒng)一管理。德國(guó)的其他城市如柏林、法蘭克福、漢堡、斯圖加特等也都建立了相應(yīng)的智能停車誘導(dǎo)系統(tǒng)。由于德國(guó)先

30、進(jìn)的交通建設(shè)與管理經(jīng)驗(yàn)，此停車引導(dǎo)系統(tǒng)具有一定的代表性，值得為其他的大中城市建立大型停車誘導(dǎo)系統(tǒng)提供借鑒[11]。</p><p>　　截止1995年，日本已有40個(gè)城市引進(jìn)了停車引導(dǎo)系統(tǒng)，進(jìn)行有效的交通管理。東京Shinjuku地區(qū)建立的停車誘導(dǎo)系統(tǒng)綜合考慮了路網(wǎng)控制、交通控制、安全監(jiān)控等相關(guān)因素，被看作是日本首例成熟的，能夠充分起到引導(dǎo)作用的案例[12]。</p><p>　　1996

31、年2月，美國(guó)的第一個(gè)停車誘導(dǎo)系統(tǒng)在圣保羅商業(yè)區(qū)建立，該系統(tǒng)管理包括7個(gè)停車庫和3個(gè)停車場(chǎng)，使用10個(gè)可變信息的電子車位引導(dǎo)顯示屏來發(fā)布車位占用情況以及46個(gè)靜止的方向指示牌來顯示停車設(shè)施的地理位置[13]。中央計(jì)算機(jī)控制中心負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和傳送車位狀態(tài)信息到LCD引導(dǎo)顯示屏，根據(jù)車位引導(dǎo)信息和方向指示牌，機(jī)動(dòng)車駕駛員可以到達(dá)其選擇的停車位。三個(gè)與新加坡樟宜機(jī)場(chǎng)配套的停車場(chǎng)具有全智能的收費(fèi)功能，管理人員只需要在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)這三個(gè)停車場(chǎng)（約30

32、00多個(gè)車位）的運(yùn)行情況，以備處理緊急狀況。</p><p>　　目前，國(guó)外的停車誘導(dǎo)系統(tǒng)已基本完成了智能化，無需人工干預(yù)，已經(jīng)用先進(jìn)的非接觸類型的收費(fèi)方式取代了傳統(tǒng)接觸讀寫類型的收費(fèi)方式[1]。國(guó)外停車場(chǎng)設(shè)備優(yōu)良，利用高科技提高產(chǎn)品質(zhì)量，有相當(dāng)高的系統(tǒng)可靠性。不需要人工計(jì)費(fèi)是國(guó)外停車誘導(dǎo)系統(tǒng)的一個(gè)顯著特征。國(guó)外停車誘導(dǎo)系統(tǒng)與目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的停車場(chǎng)一樣，都具備停車庫車位引導(dǎo)系統(tǒng)、車位報(bào)警系統(tǒng)，以及車位占用狀態(tài)查詢系

33、統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)更加先進(jìn)。有些停車場(chǎng)收費(fèi)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，能夠在一個(gè)區(qū)域內(nèi)任意查詢車位，能在區(qū)域內(nèi)的任一停車場(chǎng)停車，這種新型系統(tǒng)是科技給人們生活帶來的便利之一。</p><p>　　1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 </p><p>　　上世紀(jì)90年代初，國(guó)內(nèi)交通工程學(xué)界開始引進(jìn)智能交通的概念和技術(shù)，目前尚處于智能交通發(fā)展的初級(jí)階段。和國(guó)外較發(fā)達(dá)的地區(qū)相比，我國(guó)智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)起步相對(duì)較晚。2001

34、年，北京才開始在王府井等大商業(yè)區(qū)和交通樞紐地帶建立停車引導(dǎo)系統(tǒng)。北京西單的停車引導(dǎo)系統(tǒng)，可以檢測(cè)10個(gè)地下車庫約15000個(gè)停車位的占用狀態(tài)信息，通過LCD顯示屏發(fā)布車輛引導(dǎo)信息，可以給機(jī)動(dòng)車駕駛員提供有效、準(zhǔn)確的車位占用情況；2002年，上海黃浦區(qū)建立了停車引導(dǎo)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)管理包括30多個(gè)停車庫的近6000個(gè)停車位，提供64個(gè)停車引導(dǎo)系統(tǒng)顯示屏，大大減小了黃浦區(qū)中心區(qū)域的“停車難”問題；2003年，上海開通“停車誘導(dǎo)系統(tǒng)”示范工程；

35、2005年，深圳首個(gè)停車誘導(dǎo)系統(tǒng)啟用；2009年，杭州市城管辦首創(chuàng)研發(fā)的杭州市道路停車監(jiān)管和服務(wù)誘導(dǎo)系統(tǒng)投入使用；2010年，北京發(fā)布并實(shí)施地方標(biāo)準(zhǔn)《停車誘導(dǎo)系統(tǒng)技術(shù)要求》，目前西單等在13類區(qū)域之列的部分地區(qū)已使用停車誘導(dǎo)系統(tǒng)；2011年，《沈陽市綜合交通規(guī)劃》提出，沈陽必須在重點(diǎn)地區(qū)大力建設(shè)停車誘導(dǎo)系統(tǒng)，逐步建立區(qū)域引導(dǎo)、主要路口引導(dǎo)、停車場(chǎng)入口引導(dǎo)三級(jí)智能化停車誘導(dǎo)系統(tǒng)；2012年9月</p><p>　　

36、在停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的理論研究方面，湖南大學(xué)的鄧應(yīng)偉對(duì)管理介質(zhì)進(jìn)行研究，采用傳感器獲取停車位的占用狀態(tài)，并采用算法獲取車位信息的方法對(duì)停車場(chǎng)車位誘導(dǎo)系統(tǒng)的管理進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)[14]；長(zhǎng)安大學(xué)的陳學(xué)文對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線Lon Works作為通信協(xié)議進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)的智能化管理[15]；華中師范大學(xué)的李珈對(duì)收費(fèi)系統(tǒng)和車牌識(shí)別系統(tǒng)的圖像處理技術(shù)方面進(jìn)行了軟、硬件的研究[16]；華中科技大學(xué)的姜煒軍研究了如何將Bluetooth技術(shù)應(yīng)用于停車場(chǎng)管理系統(tǒng)

37、，分析了Bluetooth技術(shù)的通信協(xié)議體系，同時(shí)，為對(duì)管理介質(zhì)進(jìn)行了進(jìn)一步改善，他在以往的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)中引入了Bluetooth子系統(tǒng) [17]。這些產(chǎn)品和研究大大豐富了停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的研究，推動(dòng)了停車誘導(dǎo)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)功能日益完善。</p><p>　　目前我國(guó)停車誘導(dǎo)系統(tǒng)按照車位數(shù)據(jù)采集的方式不同，主要分為以下兩種類型[18]：</p><p><b>　?。?）單

38、點(diǎn)數(shù)據(jù)探測(cè)</b></p><p>　　利用超聲波傳感器探測(cè)車位是否被占用，然后將車位狀態(tài)信息發(fā)送到中心控制器，目前科托車位引導(dǎo)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛，此系統(tǒng)是利用每個(gè)車位上方懸掛的超聲波探測(cè)器測(cè)試車位上是否有車輛存在，通過位于每個(gè)車位對(duì)應(yīng)的指示燈來顯示此車位是否被占用，而獲得停車場(chǎng)車位的使用情況以及指示功能[18]。此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于它測(cè)量較準(zhǔn)確，能實(shí)時(shí)地獲取每個(gè)車位的占用狀態(tài)信息，還可以監(jiān)測(cè)車子的狀態(tài)

39、，對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于此系統(tǒng)的性能高、成本低、施工方便的因素，這類停車場(chǎng)誘導(dǎo)系統(tǒng)是我國(guó)的主流方式。</p><p><b>　?。?）出入口計(jì)數(shù)</b></p><p>　　出入口計(jì)數(shù)的方式各種各樣，根據(jù)計(jì)數(shù)設(shè)備的種類而區(qū)分，如地感線圈、視頻計(jì)數(shù)等。它們的共同點(diǎn)是它們都安裝在停車場(chǎng)的出入口，通過計(jì)數(shù)的方式來判斷停車場(chǎng)部的車位占用狀態(tài)，雖然它也有統(tǒng)計(jì)出車位的使用情

40、況的功能，由于它不能實(shí)時(shí)的檢測(cè)每個(gè)車位的狀態(tài)信息，而且容易出現(xiàn)偏差，不能很全面的把握整個(gè)停車場(chǎng)的使用情況，因此現(xiàn)在使用這種技術(shù)的例子為數(shù)不多，新建的停車場(chǎng)引導(dǎo)系統(tǒng)一般都采用基于單點(diǎn)數(shù)據(jù)探測(cè)的系統(tǒng)。</p><p><b>　　1.2.3綜述 </b></p><p>　　停車引導(dǎo)系統(tǒng)引導(dǎo)駕駛員根據(jù)車位ID和車位引導(dǎo)牌就可以快速定位到指定的車位進(jìn)行泊車。對(duì)駕駛員來說，可

41、以節(jié)省大量的時(shí)間和精力；對(duì)車庫管理員來說，它不僅提供了一種全面的服務(wù)給駕駛員，而且還提高了運(yùn)營(yíng)管理的效率，從而提高了車位的使用效率。</p><p>　　當(dāng)前停車引導(dǎo)系統(tǒng)滿足了城市對(duì)快速發(fā)展的交通和停車的需求，引入停車誘導(dǎo)系統(tǒng)的停車場(chǎng)停車效率大大增加，大幅度地減少了路邊停車的數(shù)量，各種品牌不斷涌現(xiàn)，這些產(chǎn)品價(jià)格低，性價(jià)比比較高，而且國(guó)內(nèi)在售后服務(wù)方面比較有優(yōu)勢(shì)，服務(wù)比較及時(shí)，占據(jù)了大部分的市場(chǎng)份額。而一些國(guó)外的品

42、牌如速賓、西門子等，由于價(jià)格較高，且系統(tǒng)組建與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品基本一致，因此只占據(jù)了很少的市場(chǎng)份額。因此，城市停車誘導(dǎo)信息系統(tǒng)在我國(guó)有廣闊的發(fā)展前景，將來國(guó)內(nèi)的停車場(chǎng)建設(shè)規(guī)模也會(huì)越來越大，加上現(xiàn)有的尚未安裝車位引導(dǎo)系統(tǒng)的停車場(chǎng)，市場(chǎng)需求潛力非常大。由于停車誘導(dǎo)系統(tǒng)能夠有效地提高車庫的利用率，減少駕駛員因?qū)ふ彝＼囄焕速M(fèi)的時(shí)間和造成交通上的擁塞，所以停車誘導(dǎo)系統(tǒng)將會(huì)應(yīng)用到更多大型的停車場(chǎng)，未來的停車場(chǎng)安裝智能化的停車誘導(dǎo)管理系統(tǒng)將是一個(gè)主流的趨勢(shì)，

43、發(fā)展前景好。</p><p>　　1.3 車輛探測(cè)技術(shù)的比較</p><p>　　車輛檢測(cè)技術(shù)是智能交通中停車誘導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分，停車誘導(dǎo)系統(tǒng)的智能化管理需要通過車輛檢測(cè)方式采集客觀、有效的車位占用狀態(tài)信息，從而有目的地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)、控制、分析、決策、調(diào)度和疏導(dǎo)等智能化手段。隨著傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)和信息處理技術(shù)等的發(fā)展，車輛檢測(cè)技術(shù)也有較大發(fā)展，出現(xiàn)的種類繁多，其工作原理和實(shí)現(xiàn)方式也各

44、不相同，車位檢測(cè)器類型主要有：地感線圈檢測(cè)、視頻車位檢測(cè)、微波檢測(cè)、激光檢測(cè)、超聲波傳感檢測(cè)、磁阻傳感器檢測(cè)、紅外線檢測(cè)等，具有多樣性。常見幾種車輛檢測(cè)方式優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：</p><p>　?。?）磁阻傳感器檢測(cè)技術(shù)</p><p>　　磁阻傳感器利用地球的磁場(chǎng)作為偏移場(chǎng)，來檢測(cè)磁性物體的存在。其工作原理是：當(dāng)有鐵磁性物體存在時(shí)，地磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)，對(duì)應(yīng)車位區(qū)域的磁感應(yīng)線會(huì)受到影響而產(chǎn)生畸

45、變，從而判斷檢測(cè)區(qū)域車輛的有無。它的使用壽命長(zhǎng)，不受天氣影響，但傳感器埋設(shè)于車庫地下15～30cm的位置，如果傳感器設(shè)備發(fā)生故障，需要更換埋設(shè)在地表下面的傳感器，切割路面面積比較大，施工量較大。由于本系統(tǒng)主要面向室內(nèi)的大型停車庫，秉承盡量不損壞車庫地面的原則，因此，磁阻傳感器不適合本系統(tǒng)的構(gòu)建。</p><p><b>　?。?）視頻檢測(cè)技術(shù)</b></p><p>

46、　　視頻檢測(cè)技術(shù)是采用CMOS型的攝像機(jī)作為傳感器，在視頻范圍內(nèi)設(shè)置虛擬線圈，車輛進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)，在視頻序列中提取運(yùn)動(dòng)的車輛對(duì)象，從而判斷停車位是否被占用。視頻檢測(cè)設(shè)備一般安裝在車庫車輛的上方或者側(cè)方，和傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)相比，可提供豐富的視頻圖像信息，可根據(jù)需要進(jìn)行移動(dòng)，安裝無需中斷交通，設(shè)置方便、靈活，不破壞路面，維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是攝像頭價(jià)格相對(duì)昂貴，當(dāng)停車場(chǎng)車位較多時(shí)，所需攝像頭的一次性成本較高，且受天氣環(huán)境影響較大，同時(shí)易受相鄰

47、車位車輛的影響，視頻車位探測(cè)技術(shù)發(fā)展不夠成熟。因此，從安裝成本和維護(hù)難度方面考慮，視頻檢測(cè)技術(shù)并非最佳選擇。</p><p><b>　?。?）紅外檢測(cè)技術(shù)</b></p><p>　　紅外檢測(cè)技術(shù)是利用紅外線傳播的不擴(kuò)散原理，紅外線從發(fā)射端發(fā)出，碰到物體反射回接收器，然后根據(jù)從發(fā)出紅外線到接收之間的時(shí)間和紅外線在空氣中的傳播速度即可以對(duì)其進(jìn)行測(cè)距。紅外檢測(cè)器本身沒有

48、輻射信號(hào)，功耗小，價(jià)格低廉，且抗溫度和靜電干擾能力較強(qiáng)。但它在不理想的天氣環(huán)境下，靈敏度會(huì)降低，而且在有灰塵的地方，它的靈敏度也會(huì)受到一定的影響。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，它作為車位檢測(cè)器并非很好的選擇。</p><p>　　（4）超聲波檢測(cè)技術(shù)</p><p>　　超聲波檢測(cè)技術(shù)是利用超聲波發(fā)射和反射回波的原理，通過計(jì)算從超聲波發(fā)射端發(fā)射信號(hào)到接收信號(hào)的時(shí)間得出超聲波傳感器與車位上物體的距離，從而波檢

49、測(cè)車位的狀態(tài)信息。如果超聲波傳感器的探頭所對(duì)應(yīng)的停車位有車輛占用，探頭反射出來一束超聲波，就會(huì)反射回來被同一探頭所接收，通過判斷該信號(hào)與原反射回波信號(hào)在時(shí)間上的差異，做出檢測(cè)停車位有車輛存在的判斷。它可以懸掛在車庫的頂端，向車庫下方發(fā)射超聲波脈沖，并且接收反射波。當(dāng)有車輛停在停車位時(shí)，從車頂反射回波而不是從地面反射回波，縮短了回波的路程，從而檢測(cè)車輛的存在。由于超聲波傳感器有容易激發(fā)，方向性好，檢測(cè)工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，可以懸掛與車庫天花

50、板進(jìn)行無損檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，因此本系統(tǒng)采用超聲波傳感器檢測(cè)車位的占用狀態(tài)。</p><p>　　1.4 本文研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題主要對(duì)停車庫車位智能分配與引導(dǎo)系統(tǒng)幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)分析：</p><p>　?。?）比較幾種汽車牌照識(shí)別方法，如基于模板匹配的識(shí)別方法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的車牌識(shí)別、統(tǒng)計(jì)特征法等方法。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)本課題所研究的系統(tǒng)有明顯的優(yōu)

51、勢(shì)，因此本課題選用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的車牌識(shí)別方法進(jìn)行車牌號(hào)的提??；</p><p>　?。?）比較四種傳感器的車位檢測(cè)技術(shù)，即超聲波傳感器檢測(cè)技術(shù)、磁阻傳感器檢測(cè)、紅外線傳感器檢測(cè)技術(shù)和視頻檢測(cè)技術(shù)。由于超聲波傳感器可以采用懸掛式安裝于車庫頂部，與需要地面埋設(shè)的傳感器相比，有減少施工量等明顯優(yōu)勢(shì)，本課題選擇用超聲波傳感器對(duì)停車庫車位占用信息進(jìn)行采集；</p><p>　　（3）通過對(duì)比目前停車

52、庫引導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)停車庫進(jìn)行功能需求分析，提出停車庫車位智能分配與引導(dǎo)系統(tǒng)的總體解決方案；</p><p>　　（4）根據(jù)停車場(chǎng)條件和車位分布要求，對(duì)引導(dǎo)系統(tǒng)各部分硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括車牌識(shí)別模塊設(shè)計(jì)、車位探測(cè)模塊設(shè)計(jì)、單片機(jī)中心控制模塊設(shè)計(jì)以及LCD驅(qū)動(dòng)顯示模塊設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，包括系統(tǒng)調(diào)試過程中遇到的問題，以及對(duì)未來的展望。</p

53、><p>　　2 車庫引導(dǎo)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)功能和需求分析</p><p>　　停車引導(dǎo)系統(tǒng)是為解決日益增長(zhǎng)的機(jī)動(dòng)車保有量所來來的“停車難”問題。本系統(tǒng)將車牌識(shí)別技術(shù)、車位探測(cè)技術(shù)、串口通信技術(shù)和人機(jī)界面融為一體，系統(tǒng)采用智能化和人性化的設(shè)計(jì)，像比傳統(tǒng)的停車誘導(dǎo)系統(tǒng)，本系統(tǒng)加強(qiáng)對(duì)引導(dǎo)車輛、方便駕駛者方面的考慮。為了分析大型停車庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

54、，必須從用于需求方面進(jìn)行考慮，不僅要滿足經(jīng)營(yíng)者的需求，還要讓駕駛員感到便捷和安全，同時(shí)還要考慮如何緩解交管部門的壓力。經(jīng)營(yíng)者的需求是通過簡(jiǎn)單操作了解車庫的車位使用情況和各個(gè)車位的實(shí)時(shí)信息，系統(tǒng)保持穩(wěn)定，能夠?qū)噹斓恼w使用情況了如指掌；駕駛員的需求是了解車庫是否有車位剩余，有停車庫相關(guān)誘導(dǎo)標(biāo)志，以便快捷地找到空閑的車位，可以快速、安全地泊車；交通管理部門的需求是調(diào)節(jié)交通，滿足日益增長(zhǎng)的停車需要，能夠讓車輛快速進(jìn)入車庫進(jìn)行泊車，避免車輛在

55、道路上滯留，以此來緩解交通壓力，使整個(gè)交通有序運(yùn)行。</p><p>　　綜合以上幾個(gè)方面的考慮，本系統(tǒng)需要具備以下功能：</p><p>　　（1）車牌識(shí)別功能；</p><p>　?。?）停車庫車位自動(dòng)檢測(cè)與處理功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控停車場(chǎng)各區(qū)的車位狀況；</p><p>　?。?）停車庫內(nèi)清晰的LCD顯示屏，實(shí)時(shí)顯示車位誘導(dǎo)信息；</p&

56、gt;<p>　?。?）泊車誘導(dǎo)功能。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　基于系統(tǒng)的功能需求，確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出了一種停車庫車位引導(dǎo)系統(tǒng)。它是以微控制器為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，結(jié)合控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)和多媒體技術(shù)于一體，可提供上位機(jī)友好的操作界面而且具備強(qiáng)大的通信功能，是完成過程控制、過程管理的現(xiàn)代化設(shè)備，此控制系統(tǒng)己在工業(yè)控制

57、領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。本文的總體設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)框圖如2-1所示。</p><p>　　本文在總體設(shè)計(jì)中按照以下方案進(jìn)行實(shí)施，系統(tǒng)框圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 引導(dǎo)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　3 車庫車位引導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　3.1 車牌識(shí)別模塊</p><p>　　車輛牌

58、照識(shí)別（License Plate Recognition，LPR）技術(shù)是停車誘導(dǎo)系統(tǒng)中一個(gè)重要的模塊，在本系統(tǒng)中，它的功能是將采集的車牌牌照進(jìn)行預(yù)處理、定位車牌區(qū)域和字符識(shí)別等，模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)，整個(gè)模塊框圖如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 車牌識(shí)別模塊框圖</p><p><b>　　車牌識(shí)別過程如下：</b></p><p

59、>　?。?）圖像采集：當(dāng)有車輛駛?cè)胲噹鞎r(shí)，車庫入口處的傳感器檢測(cè)到有車輛進(jìn)入，觸發(fā)CCD攝像機(jī)采集該車輛牌照；</p><p>　　（2）圖像預(yù)處理：由于天氣環(huán)境的變化，車牌和攝像頭直接的角度不同，需要牌識(shí)別模塊對(duì)采集的車牌圖像進(jìn)行一系列的預(yù)處理過程，以便對(duì)車牌進(jìn)行提?。?lt;/p><p>　?。?）車牌定位：根據(jù)車牌的特征，判斷車牌在圖像中的位置并將其從車牌圖像中分割出來；</

60、p><p>　?。?）字符分割：對(duì)車牌進(jìn)行分離，得到一個(gè)個(gè)待識(shí)別的字符圖像，并對(duì)其進(jìn)行歸一化，方便后續(xù)的字符識(shí)別；</p><p>　?。?）字符識(shí)別：將各個(gè)字符圖像分別和模板字庫進(jìn)行匹配，利用一定的算法對(duì)字符進(jìn)行識(shí)別，并將識(shí)別出的結(jié)果轉(zhuǎn)換成車牌字符串顯示出來。</p><p>　　3.1.1車輛牌照識(shí)別技術(shù)</p><p>　　LPR技術(shù)的主要

61、功能是分析處理車輛牌照，自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和模式識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，車牌自動(dòng)識(shí)別技術(shù)成為現(xiàn)代智能交通系統(tǒng)中的重要技術(shù)之一，廣泛用于停車場(chǎng)管理、不停車收費(fèi)、偷盜車輛識(shí)別、車輛進(jìn)入許可等需要認(rèn)證車牌的場(chǎng)合，大大簡(jiǎn)化了工作量，使得智能交通系統(tǒng)逐漸走向自動(dòng)化。目前常用的LPR應(yīng)用技術(shù)主要有以下幾種：</p><p>　?。?）IC卡識(shí)別技術(shù)</p><p>　　IC卡識(shí)別技術(shù)是基于微電子技

62、術(shù)、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行車牌的識(shí)別，即安裝一個(gè)微型的電子信號(hào)發(fā)射和接收裝置在汽車上，將該車的車牌號(hào)碼及其它信息保存在內(nèi)存卡上，當(dāng)該車通過安裝了車輛檢測(cè)器的路口時(shí)，系統(tǒng)將和該路口的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)話，從而識(shí)別出該車輛的牌照號(hào)碼和其它信息，實(shí)現(xiàn)車輛的監(jiān)督與管理。雖然IC卡識(shí)別技術(shù)對(duì)車牌的識(shí)別精確度高、運(yùn)行可靠，而且可以全天候工作，但它整套系統(tǒng)價(jià)格昂貴、硬件設(shè)施及電路較為復(fù)雜，不適合異地檢測(cè)，也沒有全國(guó)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。</p>

63、<p>　?。?）條形碼識(shí)別技術(shù)</p><p>　　條形碼識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是速度快、正確率高、可靠性強(qiáng)而且成本較低，因而被廣泛應(yīng)用于圖書館、倉(cāng)庫、郵政、銷售和許多其它領(lǐng)域。而條形碼技術(shù)是作為一種新技術(shù)被用于車輛牌照識(shí)別，它利用條形碼掃描器掃描車輛的側(cè)面印刷條形碼，從而讀出地區(qū)、車型和車牌號(hào)等信息進(jìn)行識(shí)別。但是這種技術(shù)對(duì)條形碼掃描器的要求很高，而且同樣沒有在全國(guó)范圍內(nèi)設(shè)立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。</p>

64、;<p>　　（3）圖像處理識(shí)別技術(shù)</p><p>　　圖像處理的識(shí)別過程是使用工業(yè)電視攝像機(jī)拍下車輛的正面圖像，然后傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，并且在最后一道流程需要人工干預(yù)。如需要識(shí)別車輛牌照中的省份漢字，它是在提取漢字特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。根據(jù)漢字的垂直和水平投影直方圖，選取浮動(dòng)閾值。首先抽取漢字在y方向的峰值對(duì)漢字進(jìn)行粗分類，然后將漢字在x方向投影，實(shí)現(xiàn)細(xì)分類，最后完成省名漢字的自動(dòng)識(shí)別。&

65、lt;/p><p>　?。?）傳統(tǒng)模式識(shí)別技術(shù)</p><p>　　傳統(tǒng)模式識(shí)別主要包括模板匹配法、統(tǒng)計(jì)特征法等方法。90年代以來，由于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的快速發(fā)展，開始出現(xiàn)汽車牌照識(shí)別的系統(tǒng)化研究。這個(gè)時(shí)期的識(shí)別技術(shù)在正確率上有所突破，但還不能實(shí)時(shí)地對(duì)車牌進(jìn)行識(shí)別，而且識(shí)別的速度較慢，不滿足需求。</p><p>　?。?）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別技術(shù)</p>&l

66、t;p>　　近幾年來，計(jì)算機(jī)及其相關(guān)技術(shù)較為發(fā)達(dá)的一些國(guó)家開始研究將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到解決車牌的自動(dòng)識(shí)別上。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)拋開了傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)算法，模擬生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，因而它能夠很好地實(shí)現(xiàn)類似人類的知識(shí)存儲(chǔ)和信息處理的機(jī)能，使得模塊可以對(duì)人類思維進(jìn)行模擬，可以記憶待解決的問題，并進(jìn)行聯(lián)想和推理，從而能夠較好地識(shí)別車牌字符，尤其是有字符殘缺和粘連的車牌還可以避免繁雜的數(shù)學(xué)算法分析和計(jì)算，同時(shí)提高了車牌識(shí)別的正確率，因此，本文采用基

67、于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的車牌識(shí)別技術(shù)[19]。</p><p><b>　　3.1.2車牌識(shí)別</b></p><p>　　本模塊利用MATLAB工具實(shí)現(xiàn)車牌的識(shí)別，先進(jìn)行圖像的預(yù)處理，再采用MATLAB的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具包對(duì)其進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析和識(shí)別，具體實(shí)現(xiàn)過程如下：</p><p>　　（1）圖像讀?。鹤x取由拍攝裝置獲取的汽車牌照，如圖3-2所示。<

68、/p><p><b>　　圖3-2 原始圖像</b></p><p>　　（2）灰度化：將車牌圖像轉(zhuǎn)化為灰度級(jí)數(shù)是256級(jí)的黑白圖像，只保留圖像中的亮度信息，如圖3-3所示。</p><p><b>　　圖3-3 灰度圖像</b></p><p>　?。?）邊緣檢測(cè)：利用圖像局部特性不連續(xù)性，檢測(cè)車牌圖

69、像中亮度有明顯變化的點(diǎn)，即圖像的邊緣檢測(cè)，如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 邊緣檢測(cè)后圖像</p><p>　?。?）腐蝕：通過設(shè)置腐蝕參數(shù)，腐蝕圖像中不需要的點(diǎn)，同時(shí)可以有效去除噪聲，如圖3-5所示。</p><p><b>　　圖3-5腐蝕后圖像</b></p><p>　　（5）填充：將腐蝕后的圖像進(jìn)

70、行區(qū)域的填充，以便后面進(jìn)行車牌區(qū)域的分割，如圖3-6所示。</p><p>　　圖3-6 填充后圖像</p><p>　?。?）形態(tài)學(xué)濾波：是一種非線性濾波技術(shù)，采用預(yù)先設(shè)定好的濾波窗口，對(duì)信號(hào)進(jìn)行匹配，達(dá)到保持細(xì)節(jié)和消除噪聲的目的，如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 形態(tài)學(xué)濾波圖像</p><p>　　（7）去除車牌區(qū)域邊框或噪

71、聲：將車牌邊緣的邊框、鉚釘以及其它噪聲去除，提取有用的區(qū)域。通過分析邊框和字符間空隙的特點(diǎn)，要去除垂直邊框，首先要找到車牌正中央的字符，然后分別向左右兩端查找邊框所在位置，同理可以查找水平邊框的位置。主要步驟是：</p><p>　?、倮塾?jì)每一行的像總和；</p><p>　?、谶x取車牌的行方向中心位置，分別向上、下兩個(gè)方向掃描，找到行像素突變的地方即為車牌的上下邊框；</p>

72、<p>　?、壑恍璞Ａ羯弦徊杰嚺粕舷逻吙蛞詢?nèi)的區(qū)域即可去除車牌邊框。</p><p>　　具體實(shí)現(xiàn)過程如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 目標(biāo)車牌區(qū)域圖像</p><p>　　（8）列方向像素點(diǎn)灰度值累計(jì)和：采用垂直投影的算法，根據(jù)車牌字符間的像素為零的特點(diǎn)，計(jì)算垂直方向上像素點(diǎn)灰度值累計(jì)和，在投影圖中找到波谷點(diǎn)，然后根據(jù)波谷點(diǎn)對(duì)車牌字符進(jìn)

73、行分割，列方向像素點(diǎn)灰度值累計(jì)和如圖3-9所示。</p><p>　　圖3-9 列方向像素點(diǎn)灰度值累計(jì)和</p><p><b>　?。?）字符分割</b></p><p>　　根據(jù)中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA36—2007[20]，普通藍(lán)底白字車牌的結(jié)構(gòu)如圖3-10所示，車牌的位置嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)字符、邊框以及鉚釘?shù)奈恢枚加忻鞔_

74、的規(guī)定，每個(gè)字符寬度45、高90，車牌總長(zhǎng)440、寬140，前兩個(gè)字符間的距離是12，第二和第三個(gè)字符間的距離是32，其后每?jī)蓚€(gè)字符間距均為12，因此可以很容易地找到字符的分割位置，字符分割結(jié)果如圖3-11所示。</p><p>　　圖3-10 普通車牌的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　圖3-11 字符分割圖像</p><p>　?。?0）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)車牌識(shí)別</p

75、><p>　　車牌字符的順序唯一地確定了每輛車，考慮到它們的屬性可被視為一種聯(lián)想記憶，本文提出利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來識(shí)別車牌字符。從現(xiàn)有的相關(guān)性和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)模板技術(shù)來看，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)勢(shì)，它可以在存在噪聲或車牌字符位置有所變動(dòng)的情況下維持穩(wěn)定。字符圖像（ m×n像素）形成了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練集，多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將用于字符識(shí)別，這神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練向量由m×n個(gè)元素構(gòu)成（這也是輸入層神經(jīng)元的數(shù)量），它是由以二進(jìn)制

76、格式表示的車牌字符圖像行向量產(chǎn)生的。管理器在訓(xùn)練階段會(huì)設(shè)定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中輸出神經(jīng)元的數(shù)量。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的每一層都包含矩陣的加權(quán)系數(shù)W，閾值向量b和向量輸出值a。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)每一層的輸出值是由一個(gè)開銷指數(shù)表示出來的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的聯(lián)想模式識(shí)別是指對(duì)輸入的字符模板進(jìn)行學(xué)習(xí)，并記憶，當(dāng)接收一個(gè)新的圖像時(shí)，對(duì)它進(jìn)行聯(lián)想和識(shí)別，輸出一個(gè)跟它所學(xué)過的最接近的一個(gè)圖像。</p><p>　　3.2 車位探測(cè)模塊</p>&l

77、t;p>　　車位探測(cè)器是停車管理系統(tǒng)的重要組成部分，是底層數(shù)據(jù)傳輸站。車位探測(cè)器是基于單片機(jī)和超聲波傳感器，利用超聲波測(cè)距原理來確定車位占用情況，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到LCD顯示。</p><p>　　3.2.1超聲波測(cè)距原理</p><p>　　超聲波是頻率>20 kHz的聲波，它方向性強(qiáng)，能量集中，能夠在介質(zhì)中傳播較遠(yuǎn)的距離，可以在惡劣的環(huán)境中工作，因此，超聲波經(jīng)常用于工業(yè)測(cè)距。超

78、聲波傳感器是利用超聲波的這一特性研制而成的。本文采用US100超聲波傳感器模塊，一個(gè)發(fā)送傳感器，一個(gè)接收傳感器，可實(shí)現(xiàn)0~4.5m的非接觸測(cè)距功能，擁有2.4~5.5V 的寬電壓輸入范圍，靜態(tài)功耗低于2mA，自帶溫度傳感器對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行校正，同時(shí)具有GPIO，等多種通信方式，內(nèi)帶看門狗，工作穩(wěn)定可靠。本系統(tǒng)的車位探測(cè)器模塊如圖3-2 、圖3-3 所示：</p><p>　　圖3-2 超聲波發(fā)射和接收探頭

79、 圖3-3 超聲波傳感器模塊引腳示意圖</p><p>　　用單片機(jī)I/O口控制超聲波傳感模塊TRIG端發(fā)射一個(gè)≥10us (25us最佳)的高電平信號(hào)，在接收端(ECHO)等待高電平輸出。當(dāng)ECHO端電平由低變高就開定時(shí)器計(jì)時(shí)，當(dāng)ECHO端變?yōu)榈碗娖骄涂梢宰x定時(shí)器的值，這段時(shí)間就是此次測(cè)距的時(shí)間，根據(jù)公式（3-1），即可算出距離，如此不斷的周期測(cè)量。</p><p>　　測(cè)量距離=（高電

80、平時(shí)間×聲速（340m/s））/ 2 （3-1）</p><p>　　3.2.2車位狀態(tài)檢測(cè)</p><p>　　車位探測(cè)模塊即車位探測(cè)器，采集傳感器信息，轉(zhuǎn)化為操作監(jiān)視的數(shù)據(jù)。車位探測(cè)器通過探測(cè)距離確定車位是否有車，同時(shí)實(shí)時(shí)地把數(shù)據(jù)傳輸給中央控制單元。車位探測(cè)器是停車管理系統(tǒng)的重要組成部分，是底層數(shù)據(jù)傳輸站。車位探測(cè)器基于單片機(jī)和超聲波傳感器，利

81、用超聲波測(cè)距原理對(duì)車位占用情況進(jìn)行判斷。超聲波測(cè)距的原理是根據(jù)超聲波遇到障礙物可以反射回來的特性，通過測(cè)量從超聲波發(fā)射到收到第一個(gè)回波的時(shí)間t，利用公式 s=0.5vt，即可求出障礙物到傳感器的距離s。</p><p>　　傳感器發(fā)射端向某一特定方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射的同時(shí)開啟計(jì)時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙就立即反射回來，傳感器接收端收到反射波后立即停止計(jì)時(shí)。超聲波測(cè)距原理如圖3-4。</

82、p><p>　　圖3-4 超聲波測(cè)量原理</p><p>　　根據(jù)超聲波測(cè)距原理計(jì)算出距離：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　其中：L是超聲波的單程距離，V是超聲波在空氣中的傳播速度（約為340m/s），T是超聲波在空氣中的傳播時(shí)間。假設(shè)發(fā)射方向與反射方向的角度為θ，則傳感器到物體間的垂直

83、距離H為：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　由于發(fā)射傳感器與接收傳感的距離小于50 mm，傳感器與障礙物的距離大于lm，則θ 小于15。 ，可近似認(rèn)為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　3.3上下位機(jī)通信模塊</p>

84、<p>　　3.3.1上位機(jī)通信界面設(shè)計(jì)</p><p>　　針對(duì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的上位機(jī)通信界面如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 上位機(jī)通信界面</p><p>　　圖3-6 上位機(jī)通信框圖</p><p>　　3.3.2串口通信的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　51單片機(jī)擁有一個(gè)全雙工的串行通信接口

85、（UART）?？梢岳盟腞XD、TXD和外部設(shè)備進(jìn)行通信，它內(nèi)部有兩個(gè)在物理上完全獨(dú)立的收、發(fā)緩沖器（SBUF），可同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。因此，單片機(jī)和PC機(jī)之間可以方便地進(jìn)行串口通信。單片機(jī)要實(shí)現(xiàn)串口通信需要3條引線——TXD、RXD和GND，同時(shí)單片機(jī)也具備這3條引線，因此在短距離通信時(shí)可采用零MODEM方式，簡(jiǎn)單三連線結(jié)構(gòu)。一般的PC機(jī)都有標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行口，其電平采用的是EIA電平，而51單片機(jī)的串行通信是由TXD和RXD來

86、進(jìn)行全雙工通信的，它們的電平是TTL電平，為了PC機(jī)與51單片機(jī)之間能更可靠地進(jìn)行串行通信，需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。本文采用PL2303實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，它是由Prolific公司生產(chǎn)的一種高度集成的RS232-USB接口轉(zhuǎn)換器，該器件作為USB-RS232的雙向轉(zhuǎn)換器，一方面可以從主機(jī)接收USB 數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為RS232信息流格式發(fā)送給外設(shè)；另一方面可以從RS232外設(shè)接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 USB數(shù)據(jù)格式傳送回主機(jī)，其芯片引腳如圖3-7所示[21]

87、。</p><p>　　圖3-7 PL2303芯片引腳圖</p><p><b>　　3.4驅(qū)動(dòng)顯示模塊</b></p><p>　　單片機(jī)中心控制模塊將接收的車牌號(hào)和空閑車位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將這些信息數(shù)據(jù)加工后傳送給LCD顯示，以引導(dǎo)駕駛員到對(duì)應(yīng)的車位，如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 驅(qū)動(dòng)顯示模塊示意圖

88、</p><p>　　該模塊通過LCD顯示屏，輸出以下信息：</p><p>　　（1）進(jìn)入車庫的車輛ID，即車牌號(hào)；</p><p>　?。?）系統(tǒng)為避免多輛機(jī)動(dòng)車在同一時(shí)段進(jìn)入車庫發(fā)生車位“爭(zhēng)搶”沖突而指定的某個(gè)車位ID，即車位號(hào)；</p><p>　?。?）給駕駛員的提示語。</p><p><b>　

89、　4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析</b></p><p>　　4.1 車牌識(shí)別測(cè)試</p><p>　　車牌字符的識(shí)別結(jié)果過程和結(jié)果如圖4-1、4-2所示。</p><p>　　圖4-1 車牌字符識(shí)別過程</p><p>　　圖4-2 車牌字符識(shí)別結(jié)果</p><p>　　4.2 車位探測(cè)測(cè)試</p>&l

90、t;p>　　考慮成本和實(shí)驗(yàn)操作等方面的原因，本系統(tǒng)采用四個(gè)超聲波傳感模塊分別模擬停車庫的四個(gè)停車位，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。從第一個(gè)車位開始探測(cè)，當(dāng)超聲波探測(cè)器檢測(cè)到車位被占用時(shí)，立即檢測(cè)下一個(gè)車位，以此類推，當(dāng)超聲波檢測(cè)到空閑的車位時(shí)，返回改車位未被占用的信息，若檢測(cè)到最后一個(gè)車位被占用，則返回“本車庫車位已滿”的信息。車位探測(cè)的基本流程圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-3 車位探測(cè)流程圖</p

91、><p>　　為驗(yàn)證本設(shè)計(jì)所采用的超聲波傳感器的精確度，對(duì)4個(gè)超聲波傳感器全部其進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表4-1、4-2、4-3、4-4所示。</p><p>　　表4-1 超聲波傳感器1測(cè)試結(jié)果</p><p>　　表4-2 超聲波傳感器2測(cè)試結(jié)果</p><p>　　表4-3 超聲波傳感器3測(cè)試結(jié)果</p><p>　　表4-

92、4 超聲波傳感器4測(cè)試結(jié)果</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)假設(shè)超聲波與障礙物之間的距離s<1m則為車位被占用，若s>1m則車位處于空閑狀態(tài)，車位占用的幾種狀態(tài)舉例如下：</p><p>　　（1）當(dāng)四個(gè)超聲波傳感器都遇障礙物時(shí)，LCD顯示“車牌浙AN3319本車庫車位已滿！”，四個(gè)超聲波傳感器編號(hào)分別從“1～4”，代表四個(gè)停車位“01～04”，如圖4-4所示。</p>

93、<p>　　圖4-4 車位ID號(hào)</p><p>　?。?）本系統(tǒng)超聲波模塊還可以指定駕駛員到某車位，實(shí)現(xiàn)“一對(duì)一”的引導(dǎo)，當(dāng)其中三個(gè)超聲波傳感器遇障礙物時(shí)，如2、3、4號(hào)傳感器遇障礙物，則LCD顯示“車牌浙AN3319請(qǐng)到01號(hào)車位泊車”，如圖4-5所示。</p><p><b>　　圖4-5 車位探測(cè)</b></p><p>　

94、?。?）本系統(tǒng)還可以按照車位序號(hào)排名優(yōu)先引導(dǎo)并顯示，如其中兩個(gè)超聲波傳感器（1、2號(hào)傳感器）遇障礙物，則LCD顯示“車牌浙AN3319請(qǐng)到03號(hào)車位泊車”，如圖4-6所示。</p><p>　　圖4-6 車位探測(cè)優(yōu)先級(jí)情況</p><p>　　4.3 LCD顯示測(cè)試</p><p>　　本系統(tǒng)采用LCD12864ZW，它是一種基于圖形點(diǎn)陣的液晶顯示器，它主要由行/列

95、驅(qū)動(dòng)器和128 ×64個(gè)像素點(diǎn)的全點(diǎn)陣液晶顯示器組成，既可以顯示圖形，也可以顯示8 ×4 個(gè)點(diǎn)陣漢字，與外部CPU接口可采用串行或并行方式控制。</p><p>　　系統(tǒng)測(cè)試如圖4-7、圖4-8所示。</p><p>　　圖4-7 系統(tǒng)測(cè)試圖</p><p>　　圖4-8 系統(tǒng)測(cè)試圖</p><p>　　4.4 通信系統(tǒng)測(cè)

96、試</p><p>　　為保障系統(tǒng)的正常通信，對(duì)上下位機(jī)之間的串口通信進(jìn)行測(cè)試，利用串口調(diào)試助手對(duì)通信的測(cè)試結(jié)果如圖4-9、4-10所示。在測(cè)試之前要先設(shè)置相關(guān)的通信協(xié)議和端口，本次測(cè)試設(shè)置波特率為9600，串口端口為COM4，打開串口后在上位機(jī)調(diào)試窗口向下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)“0x01”，下位機(jī)收到“0x01”，因此上下位機(jī)的通信正常。</p><p>　　圖4-9 上位機(jī)調(diào)試窗口</p&

97、gt;<p>　　圖4-10 下位機(jī)接收數(shù)據(jù)顯示</p><p><b>　　5結(jié)束語</b></p><p>　　針對(duì)大型地下車庫的車位布局復(fù)雜、車多位少的“停車難”問題，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)解決方案，本文主要完成以下幾個(gè)方面的工作:</p><p>　?。?）對(duì)車牌識(shí)別算法、傳感器、通信費(fèi)方式和LCD型號(hào)的選擇，并作出分析，設(shè)計(jì)了一

98、個(gè)由車牌識(shí)別模塊、車位探測(cè)器模塊、中央控制模塊和通信模組成的停車庫車位誘導(dǎo)系統(tǒng)；</p><p>　　（2）集成了停車庫車位誘導(dǎo)系統(tǒng)，解析串口協(xié)議，采用RS232實(shí)現(xiàn)了上下位機(jī)之間的通信；</p><p>　　（3）采用MATLAB設(shè)計(jì)了PC上位機(jī)的人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)了上下位機(jī)的友好通信；</p><p>　　（4）根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)入車庫車輛牌

99、照的識(shí)別并提取車牌號(hào)字符串；</p><p>　?。?）提出來基于超聲波傳感器的車位探測(cè)器模塊，并根據(jù)超聲波的特點(diǎn)設(shè)計(jì)車位探測(cè)器的安裝方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)停車庫車位占用信息進(jìn)行采集；</p><p>　?。?）采用C設(shè)計(jì)了LCD12864的顯示方式，通過界面顯示停車庫車位誘導(dǎo)信息，有效地引導(dǎo)車輛無碰撞地進(jìn)入相應(yīng)的車位。</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)調(diào)試的過程中，總結(jié)了以下經(jīng)驗(yàn)

100、：每個(gè)芯片的驅(qū)動(dòng)電壓最好加電容接地，保證芯片電壓維持穩(wěn)定；超聲波測(cè)距的過程中，要設(shè)置一定的延時(shí)，然后進(jìn)行測(cè)距，否則可能會(huì)出現(xiàn)發(fā)射波和反射波之間的干擾，從而影響測(cè)量；超聲波傳感器的發(fā)射能力根據(jù)型號(hào)不同而不同，對(duì)于發(fā)射端發(fā)射信號(hào)能力不強(qiáng)的超聲波探頭，我們可以通過軟件方式給予補(bǔ)償。大型停車庫引導(dǎo)系統(tǒng)難以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下采取大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。</p><p>　　停車誘導(dǎo)系統(tǒng)的引入能夠很好地降低泊車的難度，

101、同時(shí)減少駕駛員在泊車過程中發(fā)生碰撞的可能性。本系統(tǒng)成本較低、硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良、工作可靠，并給予駕駛員充分的誘導(dǎo)信息，提示其完成泊車操作，因此，它在車位誘導(dǎo)系統(tǒng)中有良好的應(yīng)用前景。由于本文只是初具模型，雖然完成了對(duì)各大模塊的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，總體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍需進(jìn)一步深入，隨著傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信技術(shù)、控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，車庫車位引導(dǎo)系統(tǒng)的性能仍會(huì)進(jìn)一步提高，并擴(kuò)大適用場(chǎng)合。</p><p><b>　

102、　致 謝</b></p><p>　　隨著畢業(yè)論文的完成，四年的大學(xué)生活也即將結(jié)束，回顧自己這段難得而珍貴的求學(xué)歷程，感覺收獲許多，這將成為我人生最寶貴的財(cái)富。在此要特別地感謝我的導(dǎo)師練益群教授對(duì)我的指導(dǎo)，感謝電子信息學(xué)院對(duì)我的栽培，感謝所有關(guān)心和幫助我的人。本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是在我的導(dǎo)師——練益群教授的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的，從論文的選題、方案構(gòu)思和研究方法等直到最后論文的撰寫，凝聚了導(dǎo)師的大量的心

103、血與智慧，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。練老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，讓我受益匪淺。我還要感謝在一起討論畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們，正因?yàn)橛心銈兊膸椭椭С郑也拍芸朔粋€(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。</p><p>　　還要特別感謝我的父母，感謝你們的養(yǎng)育之恩，感謝你們?cè)谶@期間對(duì)我默默地支持與鼓勵(lì)，很溫暖，激勵(lì)著我克服一

104、個(gè)個(gè)學(xué)習(xí)和生活中的困難，你們永遠(yuǎn)是我最堅(jiān)強(qiáng)的后盾。</p><p>　　最后再一次感謝曾經(jīng)關(guān)心和幫助過我的老師、同學(xué)和朋友們，感謝你們?cè)谖覍W(xué)習(xí)和生活上的支持和幫助。在未來的日子里，我會(huì)更加努力地學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對(duì)我殷切期望和老師的教誨，做出好成績(jī)，來回報(bào)曾經(jīng)的每一個(gè)恩情。由于本人的學(xué)術(shù)水平有限，所撰寫的論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)指正！</p><p><b>

105、;　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]張水鋒.智能停車場(chǎng)管理及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D] .哈爾濱:哈爾濱理工大學(xué),2010</p><p>　　[2]周銳.中國(guó)私人汽車保有量7872萬輛,年增長(zhǎng)20.4%[EB/OL] . http://auto.qq.com/a/20120223</p><p>　　/000019. htm.2012.02&

106、lt;/p><p>　　[3]人民網(wǎng).中國(guó)汽車保有量攀升,2012年進(jìn)入汽車社會(huì)[EB/OL] . http://auto.people.com.cn/GB/16</p><p>　　583709. html. 2011.12</p><p>　　[4]中商情報(bào)網(wǎng). 2011-2015年汽車市場(chǎng)調(diào)查及投資建議報(bào)告[EB/OL] . http://www.askci.co

107、m/</p><p>　　reports/2011/10/1492927139392.shtml.2011.10</p><p>　　[5]Joerg Wolff，Thomas Heuer，Haibin Gao，Michael Weinmann，Stefan Voit and Uwe Hartmann.Parking monitor system based on magnetic fie

108、ld sensors[C] .2006 IEEE Intelligent Transportation Systems Conference. Proceedings of the IEEE ITSC 2006. Canada：2006:1275</p><p>　　[6]劉媛媛.大型停車場(chǎng)內(nèi)車位誘導(dǎo)系統(tǒng)研究[D] .西安:長(zhǎng)安大學(xué)，2010</p><p>　　[7]周智勇，陳峻，王煒.