基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统
叶晶晶++杨洁
摘 要： 设计一种基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统。该系统中的智能红外遥感控制器与车辆超高检测器、车辆自动识别引导器直接相连，是系统的控制核心，对于不符合入库要求的车辆，其将传递车辆信息给管理人员。车辆进入车库前，车辆超高检测器将进行车辆高度检测，禁止超高车辆入内。车辆自动识别引导器根据临时用户、长期用户和无效用户的车辆识别和引导流程图，对进入到车库的车辆进行识别，给出路线引导方案。路线引导方案将通过智能红外遥感控制器传输到用户车辆中实现智能引导。实验结果表明，该设计系统的能耗少、引导效率高、有效性强。
关键词： 智能红外遥感； 车库； 车辆自动识别； 引导管理系统
中图分类号： TN96?34； TP315 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）09?0132?04
Abstract： A garage′s vehicle automatic identification and guiding management system based on intelligent infrared remote sensing was designed. The intelligent infrared remote sensing controller is connected with the vehicle ultra?high detector and automatic identification guiding device directly in the system， which is the control core of the system. If the vehicle can′t conform to the garage requirements for entrance， its information will be transmitted to manager. When the car accesses into the garage， the vehicle ultra?high detector will detect the height of the car to forbid the ultra?high vehicles to entrance into the garage. The vehicle automatic identification guiding device recognizes the vehicles entrancing into the garage according to the vehicle identification of the casual user， long?term user and invalid user， and the guiding flow chart， and gives the route guidance scheme. The route guidance scheme is transmitted to the user′s vehicle by means of the intelligent infrared remote sensing controller to realize the intelligent guidance. The experimental result shows that the system has the advantages of small energy consumption， high guidance efficiency and high availability.
Keywords： intelligent infrared remote sensing； garage； vehicle automatic identification； guiding management system
0 引 言
改革開放以来，我国国民的生活水平不断提升，汽车逐渐走入国民家庭，车库也成为一项重点建设工程。据统计，小区车库应满足每户家庭0.8 m2的停车面积，才能保证车辆的安全流通[1]。但现有车库的实际停车面积往往都低于0.8 m2，为解决这一矛盾，需要借助车库车辆自动识别引导管理系统对车库资源进行合理利用，改善车辆流通拥挤状况[2?3]。
为了解决当前系统在实际应用中产生的各种问题，需要通过更加智能化的手段实现车库中车辆流通的最大化优化，并同时保证设计成本和运营费用能够被普通企业负担得起。为此，设计基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统。
1 智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理
系统硬件设计
基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统的主要组成包括：智能红外遥感控制器、车辆超高检测器和车辆自动识别引导器。三者通过排针、排母相连，实现数据和功能的交互。
1.1 智能红外遥感控制器设计
智能红外遥感是一种无线通信技术，能够利用红外遥感信号对目标物体进行自动识别，给出目标物体信息[4]。这种技术不与目标物体进行直接接触，应用起来十分方便。
智能红外遥感的优点很多，它能够同时进行多个目标物体的识别和信息读取，穿透力强，具有一定的抗黑客入侵能力，最大存储量可达兆字节；对目标物体的体积和质量不做限制，因此可将目标物体信息存于红外遥感卡片上，方便用户随身携带，红外遥感卡片也可重复利用，并且卡片中的信息是能够进行修改和删除等更新操作的；智能红外遥感控制器的使用寿命长、耗能少，具有防潮、防腐蚀的特点。
智能红外遥感控制器是基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统的核心，被安置在车库感应入口，车辆超高检测器和车辆自动识别引导器均与它相连，并依附于智能红外遥感控制器进行工作[5]。系统中智能红外遥感控制器使用的芯片型号为nRF937。nRF937芯片的工作电压为1.5～3.0 V，能耗极低，工作频域为400～1 000 MHz，具体配置见表1。在基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统中，智能红外遥感控制器将在433 MHz频域中工作。
1.2 车辆超高检测器设计
为保证车辆流通安全，进入车库车辆的高度必须进行检测，并且，在车辆未进入车库高度限制门之前，车辆超高检测器必须实现对车辆高度的完整检测[6]。车辆超高检测器被安置在车库入口的高度限制门正顶端，它由红外传感器、单片微控制器和警报铃构成，红外传感器与智能红外遥感控制器相连接，如图1所示。
图1中，车辆超高检测器使用单片微控制器控制红外传感器对车辆高度进行感应，感应距离被设置为10 m。感应到的数据将进行双向传播，智能红外遥感控制器和单片微控制器均能对车辆高度数据进行接收[7]。单片微控制器的型号是STC12LE5A60S2，这是一款8051系列单片微控制器，内部配备了大容量多媒体存储器，可进行数据加密和控制程序手动写入，处理性能十分优异。
STC12LE5A60S2接收到車辆高度数据并分析后，将高度不符合规定的数据标记出来，并同时亮起警报铃，随后控制警报铃对车辆发出禁入命令。警报铃工作时，超高车辆与车库高度限制门的距离[8]为8 m。若超高车辆无视警告，在超高车辆与车库高度限制门的距离小于2 m时，STC12LE5A60S2将经由智能红外遥感控制器向车库管理人员发出警报，动用车库警卫力量前来处理。
1.3 车辆自动识别引导器设计
当未超高车辆通过车库高度限制门后，基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统会在第一时间调用车辆自动识别引导器，进行车辆的车型自动识别和流向引导。车辆自动识别引导器的主设备被安置在车库感应入口，与智能红外遥感控制器并排连接，从设备被安置在车库内部转弯处。
车辆自动识别引导器的主设备负责进行车辆车型的识别，给出不同车型的初次引导路线。从设备负责在转弯处进行车辆细节引导，为用户选择有效车位，并给出车辆出库路线引导方案。车辆自动识别引导器的电路结构如图2所示。
由图2可知，车辆自动识别引导器也使用了STC12LE5A60S2进行内部电路的整体控制。此时，STC12LE5A60S2主要进行的是电平转换控制，为车辆自动识别引导器提供稳定电压[9]。车辆自动识别引导器提供的功能是智能红外遥感信息读取、车位信息上传、路线引导方案的无线上传与修正以及路线引导方案显示。车辆自动识别引导器的主、从设备给出的路线引导方案均将通过智能红外遥感控制器传输到用户车辆实现智能引导。
2 智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理
系统软件设计
能够进入车库的用户分为临时用户和长期用户，这两种用户进入车库的凭证是不同的。凭证被安装在用户车辆上，智能红外遥感控制器会对凭证进行自动识别，区分凭证持有者身份[10]。另外，还有一种无效用户，其凭证大多数是伪造或变造的，是不允许进入车库的。车辆自动识别和引导流程图如图3所示，可知，基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统会为临时用户分配临时车位，长期用户由于拥有固定车位，系统会直接选择出进入车位的最佳路线，这些流程均通过车辆自动识别引导器进行实现。对于无效用户，系统在提示禁止入内的同时，也会使用智能红外遥感控制器把持有无效凭证的车辆信息传输给车库管理人员，方便进行车库管理工作。
3 实验结果分析
实验使用Matlab 7.0工具对本文设计的基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统进行性能分析，分析项目为系统的能耗、引导效率和有效性。
3.1 系统能耗分析
使用Matlab 7.0工具设置系统能耗分析实验参数，如表2所示。
车库车辆自动识别引导管理系统在使用过程中不但要在整体上维持低能耗运转，也要保证通信节点初始能量不会被消耗殆尽。
为了更直观地分析本文系统能耗，实验将本文系统与文献[3?4]系统的整体能耗和通信节点能量消耗情况进行对比，如图4，图5所示。
对比图4，图5可知，文献[3]系统的能耗要远高于文献[4]系统和本文系统。文献[4]系统的能耗虽低，但通信节点能量消耗曲线在实验后期斜率过大，存在通信节点初始能量被消耗殆尽的情况。本文系统则能够在保证通信节点初始能量不会被消耗殆尽的情况下，使用低能耗进行车库车辆自动识别和引导的管理工作。
3.2 系统引导效率分析
在系统能耗分析实验的参数条件下，输出本文系统、文献[3?4]系统进行8台不同类型车辆自动识别引导工作的引导时间，如表3所示。由表3易知，本文系统的引导效率最佳。
3.3 系统有效性分析
车库车辆自动识别引导管理系统的有效性表现在系统对车辆识别的准确率上。将系统引导效率分析实验中，本文系统、文献[3?4]系统对8台车辆的识别结果与车辆实际情况进行对比，给出系统车辆识别准确率，并绘制在图6中。由图6可知，本文系统的车辆识别准确率曲线处于最高处，具有有效性强的特点。
4 结 语
本文设计了基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统，系统以智能红外遥感控制器为核心，在最大限度保证车辆流通安全性的同时，进行了全面、稳定的车库管理工作。系统主要由智能红外遥感控制器、车辆超高检测器和车辆自动识别引导器组成，智能红外遥感控制器的芯片是nRF937，车辆超高检测器由红外传感器、STC12LE5A60S2单片微控制器和警报铃组成。使用Matlab 7.0工具对本文系统进行分析，结果表明，本文系统的各项性能均要高于其他对比实验系统。
参考文献
[1] 蒙飚.基于无线传感器网络的车库管理系统设计[J].柳州师专学报，2014，29（1）：134?138.
[2] 王建波，邵文权，张艳丽，等.电压差特征引起电压暂降的故障类型识别[J].西安工程大学学报，2015，29（5）：617?622.
[3] 李扬，孙红亮，王继培，等.平面移动式立体车库监控管理系统设计[J].自动化技术与应用，2014，33（6）：43?47.
[4] 林卫忠.在建筑物管理系统中增加短信报警功能[J].电世界，2015，56（6）：38?39.
[5] 刘巧平，周斌.基于NE555的多功能竞走技术检测器的电路设计[J].现代电子技术，2015，38（18）：119?121.
[6] 李春林，任勇伟，孙正平，等.住宅小区大型地下车库智能灯光导航与用电节能系统[J].智能建筑电气技术，2014，8（6）：104?107.
[7] POLYAKOV A M. Compact gauge fields and the infrared catastrophe [J]. Physics letters B， 2014， 59（1）： 82?84.
[8] 陈健沛，朱炜湛，蔡志岗.红外监控图像红眼检测与消除[J].现代电子技术，2015，38（17）：65?67.
[9] POTVIN F， BRETON L. Testing 2 aerial survey techniques on deer in fenced enclosures?visual double?counts and thermal infrared sensing [J]. Wildlife society bulletin， 2014， 33（1）： 317?325.
[10] CHO H G， ANDREWS L. Matrix infrared spectra and density functional calculations of CH2Cl?Cl and CH2Br?Br produced by laser?ablated metal plume irradiation [J]. Bulletin of the Korean chemical society， 2015， 36（6）： 1580?1585.
摘 要： 设计一种基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统。该系统中的智能红外遥感控制器与车辆超高检测器、车辆自动识别引导器直接相连，是系统的控制核心，对于不符合入库要求的车辆，其将传递车辆信息给管理人员。车辆进入车库前，车辆超高检测器将进行车辆高度检测，禁止超高车辆入内。车辆自动识别引导器根据临时用户、长期用户和无效用户的车辆识别和引导流程图，对进入到车库的车辆进行识别，给出路线引导方案。路线引导方案将通过智能红外遥感控制器传输到用户车辆中实现智能引导。实验结果表明，该设计系统的能耗少、引导效率高、有效性强。
关键词： 智能红外遥感； 车库； 车辆自动识别； 引导管理系统
中图分类号： TN96?34； TP315 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）09?0132?04
Abstract： A garage′s vehicle automatic identification and guiding management system based on intelligent infrared remote sensing was designed. The intelligent infrared remote sensing controller is connected with the vehicle ultra?high detector and automatic identification guiding device directly in the system， which is the control core of the system. If the vehicle can′t conform to the garage requirements for entrance， its information will be transmitted to manager. When the car accesses into the garage， the vehicle ultra?high detector will detect the height of the car to forbid the ultra?high vehicles to entrance into the garage. The vehicle automatic identification guiding device recognizes the vehicles entrancing into the garage according to the vehicle identification of the casual user， long?term user and invalid user， and the guiding flow chart， and gives the route guidance scheme. The route guidance scheme is transmitted to the user′s vehicle by means of the intelligent infrared remote sensing controller to realize the intelligent guidance. The experimental result shows that the system has the advantages of small energy consumption， high guidance efficiency and high availability.
Keywords： intelligent infrared remote sensing； garage； vehicle automatic identification； guiding management system
0 引 言
改革開放以来，我国国民的生活水平不断提升，汽车逐渐走入国民家庭，车库也成为一项重点建设工程。据统计，小区车库应满足每户家庭0.8 m2的停车面积，才能保证车辆的安全流通[1]。但现有车库的实际停车面积往往都低于0.8 m2，为解决这一矛盾，需要借助车库车辆自动识别引导管理系统对车库资源进行合理利用，改善车辆流通拥挤状况[2?3]。
为了解决当前系统在实际应用中产生的各种问题，需要通过更加智能化的手段实现车库中车辆流通的最大化优化，并同时保证设计成本和运营费用能够被普通企业负担得起。为此，设计基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统。
1 智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理
系统硬件设计
基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统的主要组成包括：智能红外遥感控制器、车辆超高检测器和车辆自动识别引导器。三者通过排针、排母相连，实现数据和功能的交互。
1.1 智能红外遥感控制器设计
智能红外遥感是一种无线通信技术，能够利用红外遥感信号对目标物体进行自动识别，给出目标物体信息[4]。这种技术不与目标物体进行直接接触，应用起来十分方便。
智能红外遥感的优点很多，它能够同时进行多个目标物体的识别和信息读取，穿透力强，具有一定的抗黑客入侵能力，最大存储量可达兆字节；对目标物体的体积和质量不做限制，因此可将目标物体信息存于红外遥感卡片上，方便用户随身携带，红外遥感卡片也可重复利用，并且卡片中的信息是能够进行修改和删除等更新操作的；智能红外遥感控制器的使用寿命长、耗能少，具有防潮、防腐蚀的特点。
智能红外遥感控制器是基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统的核心，被安置在车库感应入口，车辆超高检测器和车辆自动识别引导器均与它相连，并依附于智能红外遥感控制器进行工作[5]。系统中智能红外遥感控制器使用的芯片型号为nRF937。nRF937芯片的工作电压为1.5～3.0 V，能耗极低，工作频域为400～1 000 MHz，具体配置见表1。在基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统中，智能红外遥感控制器将在433 MHz频域中工作。
1.2 车辆超高检测器设计
为保证车辆流通安全，进入车库车辆的高度必须进行检测，并且，在车辆未进入车库高度限制门之前，车辆超高检测器必须实现对车辆高度的完整检测[6]。车辆超高检测器被安置在车库入口的高度限制门正顶端，它由红外传感器、单片微控制器和警报铃构成，红外传感器与智能红外遥感控制器相连接，如图1所示。
图1中，车辆超高检测器使用单片微控制器控制红外传感器对车辆高度进行感应，感应距离被设置为10 m。感应到的数据将进行双向传播，智能红外遥感控制器和单片微控制器均能对车辆高度数据进行接收[7]。单片微控制器的型号是STC12LE5A60S2，这是一款8051系列单片微控制器，内部配备了大容量多媒体存储器，可进行数据加密和控制程序手动写入，处理性能十分优异。
STC12LE5A60S2接收到車辆高度数据并分析后，将高度不符合规定的数据标记出来，并同时亮起警报铃，随后控制警报铃对车辆发出禁入命令。警报铃工作时，超高车辆与车库高度限制门的距离[8]为8 m。若超高车辆无视警告，在超高车辆与车库高度限制门的距离小于2 m时，STC12LE5A60S2将经由智能红外遥感控制器向车库管理人员发出警报，动用车库警卫力量前来处理。
1.3 车辆自动识别引导器设计
当未超高车辆通过车库高度限制门后，基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统会在第一时间调用车辆自动识别引导器，进行车辆的车型自动识别和流向引导。车辆自动识别引导器的主设备被安置在车库感应入口，与智能红外遥感控制器并排连接，从设备被安置在车库内部转弯处。
车辆自动识别引导器的主设备负责进行车辆车型的识别，给出不同车型的初次引导路线。从设备负责在转弯处进行车辆细节引导，为用户选择有效车位，并给出车辆出库路线引导方案。车辆自动识别引导器的电路结构如图2所示。
由图2可知，车辆自动识别引导器也使用了STC12LE5A60S2进行内部电路的整体控制。此时，STC12LE5A60S2主要进行的是电平转换控制，为车辆自动识别引导器提供稳定电压[9]。车辆自动识别引导器提供的功能是智能红外遥感信息读取、车位信息上传、路线引导方案的无线上传与修正以及路线引导方案显示。车辆自动识别引导器的主、从设备给出的路线引导方案均将通过智能红外遥感控制器传输到用户车辆实现智能引导。
2 智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理
系统软件设计
能够进入车库的用户分为临时用户和长期用户，这两种用户进入车库的凭证是不同的。凭证被安装在用户车辆上，智能红外遥感控制器会对凭证进行自动识别，区分凭证持有者身份[10]。另外，还有一种无效用户，其凭证大多数是伪造或变造的，是不允许进入车库的。车辆自动识别和引导流程图如图3所示，可知，基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统会为临时用户分配临时车位，长期用户由于拥有固定车位，系统会直接选择出进入车位的最佳路线，这些流程均通过车辆自动识别引导器进行实现。对于无效用户，系统在提示禁止入内的同时，也会使用智能红外遥感控制器把持有无效凭证的车辆信息传输给车库管理人员，方便进行车库管理工作。
3 实验结果分析
实验使用Matlab 7.0工具对本文设计的基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统进行性能分析，分析项目为系统的能耗、引导效率和有效性。
3.1 系统能耗分析
使用Matlab 7.0工具设置系统能耗分析实验参数，如表2所示。
车库车辆自动识别引导管理系统在使用过程中不但要在整体上维持低能耗运转，也要保证通信节点初始能量不会被消耗殆尽。
为了更直观地分析本文系统能耗，实验将本文系统与文献[3?4]系统的整体能耗和通信节点能量消耗情况进行对比，如图4，图5所示。
对比图4，图5可知，文献[3]系统的能耗要远高于文献[4]系统和本文系统。文献[4]系统的能耗虽低，但通信节点能量消耗曲线在实验后期斜率过大，存在通信节点初始能量被消耗殆尽的情况。本文系统则能够在保证通信节点初始能量不会被消耗殆尽的情况下，使用低能耗进行车库车辆自动识别和引导的管理工作。
3.2 系统引导效率分析
在系统能耗分析实验的参数条件下，输出本文系统、文献[3?4]系统进行8台不同类型车辆自动识别引导工作的引导时间，如表3所示。由表3易知，本文系统的引导效率最佳。
3.3 系统有效性分析
车库车辆自动识别引导管理系统的有效性表现在系统对车辆识别的准确率上。将系统引导效率分析实验中，本文系统、文献[3?4]系统对8台车辆的识别结果与车辆实际情况进行对比，给出系统车辆识别准确率，并绘制在图6中。由图6可知，本文系统的车辆识别准确率曲线处于最高处，具有有效性强的特点。
4 结 语
本文设计了基于智能红外遥感的车库车辆自动识别引导管理系统，系统以智能红外遥感控制器为核心，在最大限度保证车辆流通安全性的同时，进行了全面、稳定的车库管理工作。系统主要由智能红外遥感控制器、车辆超高检测器和车辆自动识别引导器组成，智能红外遥感控制器的芯片是nRF937，车辆超高检测器由红外传感器、STC12LE5A60S2单片微控制器和警报铃组成。使用Matlab 7.0工具对本文系统进行分析，结果表明，本文系统的各项性能均要高于其他对比实验系统。
参考文献
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[6] 李春林，任勇伟，孙正平，等.住宅小区大型地下车库智能灯光导航与用电节能系统[J].智能建筑电气技术，2014，8（6）：104?107.
[7] POLYAKOV A M. Compact gauge fields and the infrared catastrophe [J]. Physics letters B， 2014， 59（1）： 82?84.
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[10] CHO H G， ANDREWS L. Matrix infrared spectra and density functional calculations of CH2Cl?Cl and CH2Br?Br produced by laser?ablated metal plume irradiation [J]. Bulletin of the Korean chemical society， 2015， 36（6）： 1580?1585.
