基于K-means聚類算法的寬高檢測儀表的研究與設計.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，中國道路交通網(wǎng)加速建設，公路運輸行業(yè)快速發(fā)展，但車輛超限超載的問題也隨之日益加劇，對行駛在道路上的車輛進行超限超載檢測已非常緊迫，車輛寬高檢測系統(tǒng)由此發(fā)展起來，并作為超限超載檢測系統(tǒng)的一部分在其中發(fā)揮著非常重要的作用。車輛寬高檢測由傳統(tǒng)的人工檢測發(fā)展到使用激光傳感器檢測，測量結果更加直觀，并且測量精度有了很大提高。但當前使用的激光傳感器車輛寬高檢測系統(tǒng)一般由激光傳感器和上位機組成，上位機直接處理激光傳感器傳回的數(shù)據(jù)，

2、這樣造成系統(tǒng)內聚性不強，不易作為一個模塊嵌入到超限超載檢測系統(tǒng)中使用，并且測量誤差較大，同時需給系統(tǒng)單獨配置一臺計算機，增加了系統(tǒng)成本。
　　針對以上問題，本文設計了一種基于 K-means聚類算法的寬高檢測儀表，儀表以ARM嵌入式工業(yè)控制主板為主控核心，嵌入WinCE操作系統(tǒng)，使用MFC（Microsoft Foundation Classes，微軟基礎類庫）在Microsoft Visual Studio2008環(huán)境下進行模塊

3、化編程，配合儀表硬件各功能模塊實現(xiàn)對激光傳感器采集的數(shù)據(jù)進行接收、處理和車輛寬高數(shù)據(jù)上傳的功能。采用K-means聚類算法對車輛寬高數(shù)據(jù)進行處理，相對于當前使用的激光傳感器車輛寬高檢測系統(tǒng)提高了測量精度。
　　本文主要內容如下：
　　第一，介紹了寬高檢測儀表的研究背景和國內外相關領域的研究現(xiàn)狀。
　　第二，論述了激光傳感器車輛寬高檢測系統(tǒng)的組成、工作流程、系統(tǒng)結構和車輛寬高計算方法。
　　第三，學習并介紹了數(shù)據(jù)挖

4、掘和 K-means聚類算法的相關理論知識，包括數(shù)據(jù)挖掘的過程、任務和K-means聚類算法的原理、流程、優(yōu)點和Matlab實現(xiàn)等。
　　第四，根據(jù)功能要求設計了寬高檢測儀表的硬件結構，并對主控板模塊、交換機模塊和LED指示模塊的設計做了詳細說明。
　　第五，研究了嵌入式 WinCE系統(tǒng)，編寫了基于 WinCE系統(tǒng)的儀表各功能模塊程序和動態(tài)鏈接庫，設計并編寫了儀表參數(shù)配置工具。
　　第六，對激光傳感器采集到的車輛寬高數(shù)

5、據(jù)進行分析，將 K-means聚類算法應用到數(shù)據(jù)處理的過程中，并對實驗結果進行分析。
　　第七，總結本文的研究內容，并展望未來寬高檢測儀表的發(fā)展。
　　本論文的主要創(chuàng)新點：
　　第一，將WinCE操作系統(tǒng)應用到寬高檢測儀表的設計中，降低了應用軟件的開發(fā)門檻，增強了程序的可移植性和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　　第二，儀表設計了光纖接口，可用光纖將車輛寬高數(shù)據(jù)上傳給上位機，延長了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x。
　　第三，將 K-mean

6、s聚類算法應用到對寬高數(shù)據(jù)的處理過程中，與當前使用的激光傳感器車輛寬高檢測系統(tǒng)相比，提高了測量精度。
　　本儀表已應用到實際工程項目中，在山西省多個高速公路治超檢測站運行穩(wěn)定、正常。使用 K-means聚類算法可有效濾除干擾點，車速在0～20km/h范圍內時，單激光傳感器車輛寬高檢測系統(tǒng)高度測量誤差在±10mm以內，寬度測量誤差在±20mm以內；雙激光傳感器車輛寬高檢測系統(tǒng)高度測量誤差在±5mm以內，寬度測量誤差在±10mm以內。