智能交通系统-智能停车场的设计与模拟实现

智能交通系统-智能停车场的设计与模拟实现 摘 要： 本文主要研究了目前智能交通的发展情况、应用范围。具体介绍了智能交通领域内相关的基础技术理论和相关实际应用。为了更好地管理停车，有效提高智能化、减少人力成本，迎合市场发展需求，设计了结合RFID技术以及传感器技术的智能停车场，配合对于ZigBee的简单研究，模拟实现了智能停车场的部分功能。研究设计过程中，选取了较受大众关注的停车场管理子系统，从创新创造出发，认真研究具体需求和执行方案，构建停车场场景。合理利用资源，充分结合软件环境搭建和硬件动手操作。利用实验箱，多个传感器，RFID识读卡在具体不同类型的软件操作下，通过串口通信工具，完成了数据呈现，达到了实验目的，完成了初步预期。能够有效判断车位情况，检测停车场温湿度，定位追踪入库车辆位置，出入库时车牌自动识别。这些设计成果都为能够在真实环境中的应用提供了实验雏形，提供理论支持，具有可操作性，富有现实意义。符合智能停车场新一步的发展趋势，同时也是智能交通领域的关键环节。 关键词：智能交通；停车场管理；传感器；RFID Abstract: This paper mainly studies about the development of intelligent transportation and its range of application. It also focus on the basic related technology and gives a clear explanation such as ZigBee and RFID. In order to intelligentize the parking progress and reduce the human cost which are cater to the market development needs in the future, I design the Intelligent parking lot combined with the technology about sensor and RFID, plus the simple research on Z-Stack protocol and ZigBee technology. At last I achieve a simulation realization of parking lot especially on some key functions. In the process of research, from the perspective of innovation, I study the specific requirements and implementation scheme. Bulid software environment and hands-on the hardware part. I take a good use of the experiment box and different kinds of sensors. A serial port communication tools plays a vital role in the last step of the whole design and so we can show the results on the screen. The system can judge the parking space effectively and detect the real-time temperature and humidity. The car inbound speed can also be recorded. Last but not least, it has automatic identification of vehicle when in or out. All these above provide the experimental prototype for the actual situation using and give them theoretical support. It has a realistic significance and operability. Keywords: Intelligent transportation；Parking lot management；Sensor；RFID 2 目 录 第1章 绪论 1 1.1 论文研究的背景和意义 1 1.2 智能交通系统的介绍 1 1.2.1 智能交通系统总体介绍 1 1.2.2 智能交通系统的分类 2 1.2.3 智能交通与物联网 2 1.3 智能交通系统的现状及发展 4 1.3.1 国内现状及发展趋势 4 1.3.2 国际现状及发展趋势 4 1.4 论文的研究内容及组织安排 5 第2章 智能交通系统相关技术基础 6 2.1 ZigBee 6 2.1.1 ZigBee简介 6 2.1.2 无线数据传输 6 2.1.3 ZigBee在智能交通中的设计应用 6 2.1.3.1停车场短信寻车系统 6 2.1.3.2 区域性ZigBee停车诱导 7 2.2 RFID 8 2.2.1 RFID简介 8 2.2.2 RFID与条形码系统的区别 9 2.2.3 RFID与智能交通的结合 9 2.3 传感器技术 10 2.3.1 传感器简介 10 2.3.2 智能交通里常用的传感器 10 第3章 智能停车场设计 11 3.1 总体设计方案 11 3.1.1 系统结构 11 3.1.2 系统特点 11 3.1.3 系统功能 12 3.2 场景案例 12 3.2.1 效果规划 13 3.2.2 实际应用 15 第4章 传感器关键算法 17 4.1 基础程序 17 4.1.1 延时程序 17 4.1.2 中断程序 17 4.1.3 串口发送程序 17 4.2 传感器程序代码 18 4.2.1 温湿度传感器 18 4.2.2 三轴传感器 20 4.3 数码管显示程序 23 4.3.1 LED显示空闲车位代码： 23 4.3.2 睡眠定时器唤醒实验 24 第5章 环境配置及模拟效果 27 5.1 硬件环境配置 27 5.1.1 RFID实验 27 5.1.2 传感器实验 29 5.2 软件环境配置 31 5.2.1 RFID软件平台 31 5.2.2 烧录工具- SmartRF Flash Programmer 32 5.2.3 C编译器-IAR Embedded Workbench 33 5.2.4 串口通信工具 34 5.3 模拟实现 34 5.3.1 模拟上位机图形界面 34 5.3.2 传感器实验截图 35 第6章 总结与展望 36 6.1 总结 36 6.2 展望 36 毕业设计体会 37 致谢 38 参考文献 39 英文翻译资料 40 II 第1章 绪论 1.1 论文研究的背景和意义 伴随着科技的进步，经济的发展，汽车已成为一种便捷高效的交通工具走进千家千户，成为人们日常生活中不可或缺的元素。收入稳定消费增速，城市化进程发展到新阶段，交通基础配套设施的完善，使得机动车保有量不断增大。利用各种高精尖信息技术手段，促进了新技术的开发和推广应用，为人们展现了一幅“物联网＋交通”的美妙图景。 智能交通是新一代信息技术与交通运输业的重要结合点，中国智能交通历经20年发展，很多成果已居于世界前列，效果显著。目前，交通运输部已加入国家“互联网+”计划工作组，配合高端人才智囊团，参与大数据、车联网、传感器等技术方针的制定工作。作为技术发展先头部队，智能交通系统体现了“互联网+交通”的新思维。比如智能终端和移动互联网的发展，使出行信息服务越来越关注用户的个性化需求与体验；电子支付与智能交通的结合使得出行服务与消费体验紧密结合在一起；汽车全面融入信息网络中，成为信息网络中的传送单元，自动驾驶技术逐渐走向成熟。 放眼国内，智能交通走出了中国特色，结合车辆道路实际情况和经济高速发展下的迫切需求，在路网运行管理、城市智慧交通、收费电子支付等领域已经实现突破，完成了深度的开发及服务。预计到2020年左右，国内的的智能交通将实现新的飞跃，如交通运行协调控制、综合出行信息服务、智能化公共交通运营、先进货运物流组织、交通运输安全等，都将呈现新的图景。[1] 智能交通的产业化前方发展一片坦荡，越来越多的中小企业和科研单位将发挥主体地位，带动整个产业走向更深、更远。所以，在物联网专业的本科毕业设计上，就相关热点方面进行简单的研究和基础的模拟实现是非常具有现实意义的，也是具有实际操作和应用价值的。尤其是日益紧张的停车位问题，如何疏导车流，提高停车场服务效率，快速出入库，智能收费。“让车和路都聪明起来”，所有为智能交通人都在为了这个终极目标付出自己的实践与努力。 1.2 智能交通系统的介绍 1.2.1 智能交通系统总体介绍 智能交通系统 (Intelligent Transportation System，简称ITS) 是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。 无论从什么角度出发定义，ITS都是利用各种高新技术，特别是电子信息技术，来提高交通效率，增强交通安全性并改善环境保护的技术经济系统。[2] 1.2.2 智能交通系统的分类 车辆控制系统 该系统指辅助司机驾驶汽车或自动驾驶汽车的系统。通过汽车上关键位置固定安装的的雷达或红外探测仪，可以准确判断前方障碍等紧急情况，车载电脑能及时发出警报、提醒司机刹车避让或采取减速措施，以防进一步人身或车辆伤害。 交通监控系统 该系统将在道路、车辆和驾驶员之间建立快速通讯联系。快速有效判断道路拥塞，指明快速直达交通路段，有效回避事故路段。有了该信息系统的普及，对改善高峰期车流量有显著效果。 车辆管理系统 多应用于汽车租赁、公共出租车服务公司、物流货车管理企业。该系统通过汽车的车载电脑、管理中心计算机与全球定位系统卫星联网，实现驾驶员与调度管理中心之间的双向通讯，来提高运营效率。该系统通讯能力强，可以对大范围内的车辆实施控制。 1.2.3 智能交通与物联网 物联网与交通的结合具体实施分为信息采集层、网络传输层、应用处理层。通过有线承载网连接。 图1.1物联网层次结构 随着科技发展，智能交通系统与物联网的交互运用越来越多，涉及范围越来越广，技术含量日益提高。 图1.2物联网与ITS关联 四大具体应用： 1.智能交通监察 2.智能交通信息采集和查询 3.交通道路控制和管理 4.交通设施管理 表1-1物联网智能交通应用 智能交通 监察 智能交通 信息采集查询 智能交通 控制管理 智能交通 设施管理 1.电子车牌功能和驾驶证的电子副本功能 1.城市出入口汽车通行信息采集控制 1.区域性ETC功能 1.停车场、小区车辆门禁自动收费监控管理 2.公车运行、消费自动付费监控管理 2.区域性自动、快速、实时交通调查功能 2.货运车辆运政管理 （资质管控、规费管控） 2.停车场、小区泊位查询管理功能 3.重点查控车辆区域性运