基于NB-IoT技术的地磁车位检测系统设计与实现
发布时间：2021-10-13 00:21
目前,随着现代社会经济发展的不断向前推进,国民生活质量水平有了很大改善,城市化水平也在不断提升,然而城市生活中停车位数量有限,再加上部分停车场的管理不当造成空闲车位利用率低的问题,造成了市民出行时停车难的社会难题。时间和成本是人类生活中的两个重要因素,无论对个人还是对商业,停车难会对人们的时间造成大量耗费,生活质量会因此大打折扣,为缓解停车难的难题,以及满足当今社会对智能交通的发展需求,应该及时建立智能车位检测系统,实现车位使用状况有效检测,车位状态得到实时监控,使市民及时寻找停车场空闲车位,这大大降低了出行时盲目寻找车位造成的时间浪费,为智能交通起到促进作用。针对停车难这个社会难题,本文采用了高效的车位检测方式,并结合当前大力发展的物联网技术设计了一种基于NB-IoT技术的地磁车位检测系统。本系统中以STM32L151C8T6超低功耗单片机为控制核心,使用了HMC5883L各向异性磁阻传感器作为车位检测传感器,地磁传感器采集完车位地磁强度后,经MCU采用中值滤波预处理与有限状态机算法处理后获得车位当前状态,结合NB-IoT技术实现硬件设备接入阿里云物联网平台,利用阿里云物联网上的Io...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
物联网体系结构图
安徽大学硕士学位论文11电桥[40]的形式，其中桥臂电阻的典型阻值为1000欧，带宽为1-5MHz，供电电源为Vb，如图2.1所示，给偏置磁场是加一个磁场H在电桥上，两个平行存放的电阻磁化方向就会朝着电流方向转动，这时这两个平行存放的电阻就会增加△R，同时，另外两个相对存放的电阻磁化方向会朝着电流相反方向转动，这时这另外两个相对存放的电阻就会减少△R，此时只要将电桥两端的电压输出差VOUT信号测量出来，就能够得出外界磁场强度，其中VOUT用图中已知参数即可计算出来，见公式（2.1）。=(2.1)图2.1AMR惠斯通电桥原理图Figure2.1AMRWheatstonebridgeschematicAMR传感器给测量地磁场中的直线位置/位移和角位置/位移提供了一种很好的方法，为了能够形成不同电阻值的电桥，可以将硅衬底上沉积的镍铁薄膜，在遇到磁场时可以提供很高的预测输出。和一些机械以及电子传感器相比，它更具备诸多优点，如体积相对较孝噪声抑制组装方便、高灵敏度和制造成本低等，这在实际应用中帮助客户克服解决了不少难题。AMR传感器中电阻阻值会因外加磁场而有所改变，继而导致输出电压相应会变化。电桥的灵敏度一般表示为mV/V/Oe，V便是电桥的电压Vb。当灵敏度为5mV/V/Oe，Vb为3V，那么输出增益为15mV/Oe。放大器在AMR传感器组成部分中也起到重要作用，选择放大器对传感器测量的准确性影响很大，如果输出电平为1mV，磁分辨率为67μOe，此时放大器的增益为67，那么总输出灵敏度大约为1V/Guass。假设采用此灵敏度输出，这种信号电平足以适用多数A/D转换器，可以提供准确的磁场信息。
第二章地磁车位检测系统的关键技术分析122.1.2AMR传感器车位检测原理早在2500年前，人们就已经发现地球中某种岩石能够吸引铁，现在把这种岩石称作磁铁矿，磁铁矿在地球上也是广泛存在的，地球磁场强度约为0.5至0.6Guass之前已经讲过AMR传感器的不在仅仅局限于测量方向，起导航作用，今天我们更多使用的是其拓展的应用，本文重点的研究内容之一，就是使用AMR传感器车位测量原理。当处于相对空旷的位置时，周边的地磁场强度会比较均匀，是因为没有收到外界因素的干扰，但当测量磁场仪器上方位置受到大量铁磁性物质遮盖时，就会影响到周边地球磁场的强度了，这些干扰会使得磁力线发生变形，从而引起地磁场强度变化[41]。这对AMR传感器来说，也即是影响惠斯通电桥对应的电阻值发生变化，从而影响到差分电压的输出大校比较大的铁磁性物体的具体代表，那就是汽车了，可将其看为一个磁干扰模型，将AMR传感器放置在停车位表面就可以检测车辆了，如为安全起见，也可以将车位表面挖坑埋下。当车辆行驶到装有AMR传感器的停车位上方时，由于受到铁镍合物磁化影响，磁力线扰动情况大致可如图2.2所示。图2.2在地球磁场中车辆的扰动Figure2.2Vehicledisturbanceintheearth"smagneticfield2.2通信技术分析通信技术的本质是互通信息，具体来说，采用不同技术来解决不同地点的优化通信的各种方式。通信技术在生活中无处不在，比如我们常见的卫星通信、移动通信等，按
本文编号：3433594
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
物联网体系结构图
安徽大学硕士学位论文11电桥[40]的形式，其中桥臂电阻的典型阻值为1000欧，带宽为1-5MHz，供电电源为Vb，如图2.1所示，给偏置磁场是加一个磁场H在电桥上，两个平行存放的电阻磁化方向就会朝着电流方向转动，这时这两个平行存放的电阻就会增加△R，同时，另外两个相对存放的电阻磁化方向会朝着电流相反方向转动，这时这另外两个相对存放的电阻就会减少△R，此时只要将电桥两端的电压输出差VOUT信号测量出来，就能够得出外界磁场强度，其中VOUT用图中已知参数即可计算出来，见公式（2.1）。=(2.1)图2.1AMR惠斯通电桥原理图Figure2.1AMRWheatstonebridgeschematicAMR传感器给测量地磁场中的直线位置/位移和角位置/位移提供了一种很好的方法，为了能够形成不同电阻值的电桥，可以将硅衬底上沉积的镍铁薄膜，在遇到磁场时可以提供很高的预测输出。和一些机械以及电子传感器相比，它更具备诸多优点，如体积相对较孝噪声抑制组装方便、高灵敏度和制造成本低等，这在实际应用中帮助客户克服解决了不少难题。AMR传感器中电阻阻值会因外加磁场而有所改变，继而导致输出电压相应会变化。电桥的灵敏度一般表示为mV/V/Oe，V便是电桥的电压Vb。当灵敏度为5mV/V/Oe，Vb为3V，那么输出增益为15mV/Oe。放大器在AMR传感器组成部分中也起到重要作用，选择放大器对传感器测量的准确性影响很大，如果输出电平为1mV，磁分辨率为67μOe，此时放大器的增益为67，那么总输出灵敏度大约为1V/Guass。假设采用此灵敏度输出，这种信号电平足以适用多数A/D转换器，可以提供准确的磁场信息。
第二章地磁车位检测系统的关键技术分析122.1.2AMR传感器车位检测原理早在2500年前，人们就已经发现地球中某种岩石能够吸引铁，现在把这种岩石称作磁铁矿，磁铁矿在地球上也是广泛存在的，地球磁场强度约为0.5至0.6Guass之前已经讲过AMR传感器的不在仅仅局限于测量方向，起导航作用，今天我们更多使用的是其拓展的应用，本文重点的研究内容之一，就是使用AMR传感器车位测量原理。当处于相对空旷的位置时，周边的地磁场强度会比较均匀，是因为没有收到外界因素的干扰，但当测量磁场仪器上方位置受到大量铁磁性物质遮盖时，就会影响到周边地球磁场的强度了，这些干扰会使得磁力线发生变形，从而引起地磁场强度变化[41]。这对AMR传感器来说，也即是影响惠斯通电桥对应的电阻值发生变化，从而影响到差分电压的输出大校比较大的铁磁性物体的具体代表，那就是汽车了，可将其看为一个磁干扰模型，将AMR传感器放置在停车位表面就可以检测车辆了，如为安全起见，也可以将车位表面挖坑埋下。当车辆行驶到装有AMR传感器的停车位上方时，由于受到铁镍合物磁化影响，磁力线扰动情况大致可如图2.2所示。图2.2在地球磁场中车辆的扰动Figure2.2Vehicledisturbanceintheearth"smagneticfield2.2通信技术分析通信技术的本质是互通信息，具体来说，采用不同技术来解决不同地点的优化通信的各种方式。通信技术在生活中无处不在，比如我们常见的卫星通信、移动通信等，按
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