基于NB-IoT技術的地磁車位檢測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)
發(fā)布時間：2021-10-13 00:21
目前,隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的不斷向前推進,國民生活質量水平有了很大改善,城市化水平也在不斷提升,然而城市生活中停車位數(shù)量有限,再加上部分停車場的管理不當造成空閑車位利用率低的問題,造成了市民出行時停車難的社會難題。時間和成本是人類生活中的兩個重要因素,無論對個人還是對商業(yè),停車難會對人們的時間造成大量耗費,生活質量會因此大打折扣,為緩解停車難的難題,以及滿足當今社會對智能交通的發(fā)展需求,應該及時建立智能車位檢測系統(tǒng),實現(xiàn)車位使用狀況有效檢測,車位狀態(tài)得到實時監(jiān)控,使市民及時尋找停車場空閑車位,這大大降低了出行時盲目尋找車位造成的時間浪費,為智能交通起到促進作用。針對停車難這個社會難題,本文采用了高效的車位檢測方式,并結合當前大力發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)技術設計了一種基于NB-IoT技術的地磁車位檢測系統(tǒng)。本系統(tǒng)中以STM32L151C8T6超低功耗單片機為控制核心,使用了HMC5883L各向異性磁阻傳感器作為車位檢測傳感器,地磁傳感器采集完車位地磁強度后,經(jīng)MCU采用中值濾波預處理與有限狀態(tài)機算法處理后獲得車位當前狀態(tài),結合NB-IoT技術實現(xiàn)硬件設備接入阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺,利用阿里云物聯(lián)網(wǎng)上的Io...
【文章來源】：安徽大學安徽省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
物聯(lián)網(wǎng)體系結構圖
安徽大學碩士學位論文11電橋[40]的形式，其中橋臂電阻的典型阻值為1000歐，帶寬為1-5MHz，供電電源為Vb，如圖2.1所示，給偏置磁場是加一個磁場H在電橋上，兩個平行存放的電阻磁化方向就會朝著電流方向轉動，這時這兩個平行存放的電阻就會增加△R，同時，另外兩個相對存放的電阻磁化方向會朝著電流相反方向轉動，這時這另外兩個相對存放的電阻就會減少△R，此時只要將電橋兩端的電壓輸出差VOUT信號測量出來，就能夠得出外界磁場強度，其中VOUT用圖中已知參數(shù)即可計算出來，見公式（2.1）。=(2.1)圖2.1AMR惠斯通電橋原理圖Figure2.1AMRWheatstonebridgeschematicAMR傳感器給測量地磁場中的直線位置/位移和角位置/位移提供了一種很好的方法，為了能夠形成不同電阻值的電橋，可以將硅襯底上沉積的鎳鐵薄膜，在遇到磁場時可以提供很高的預測輸出。和一些機械以及電子傳感器相比，它更具備諸多優(yōu)點，如體積相對較孝噪聲抑制組裝方便、高靈敏度和制造成本低等，這在實際應用中幫助客戶克服解決了不少難題。AMR傳感器中電阻阻值會因外加磁場而有所改變，繼而導致輸出電壓相應會變化。電橋的靈敏度一般表示為mV/V/Oe，V便是電橋的電壓Vb。當靈敏度為5mV/V/Oe，Vb為3V，那么輸出增益為15mV/Oe。放大器在AMR傳感器組成部分中也起到重要作用，選擇放大器對傳感器測量的準確性影響很大，如果輸出電平為1mV，磁分辨率為67μOe，此時放大器的增益為67，那么總輸出靈敏度大約為1V/Guass。假設采用此靈敏度輸出，這種信號電平足以適用多數(shù)A/D轉換器，可以提供準確的磁場信息。
第二章地磁車位檢測系統(tǒng)的關鍵技術分析122.1.2AMR傳感器車位檢測原理早在2500年前，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)地球中某種巖石能夠吸引鐵，現(xiàn)在把這種巖石稱作磁鐵礦，磁鐵礦在地球上也是廣泛存在的，地球磁場強度約為0.5至0.6Guass之前已經(jīng)講過AMR傳感器的不在僅僅局限于測量方向，起導航作用，今天我們更多使用的是其拓展的應用，本文重點的研究內(nèi)容之一，就是使用AMR傳感器車位測量原理。當處于相對空曠的位置時，周邊的地磁場強度會比較均勻，是因為沒有收到外界因素的干擾，但當測量磁場儀器上方位置受到大量鐵磁性物質遮蓋時，就會影響到周邊地球磁場的強度了，這些干擾會使得磁力線發(fā)生變形，從而引起地磁場強度變化[41]。這對AMR傳感器來說，也即是影響惠斯通電橋對應的電阻值發(fā)生變化，從而影響到差分電壓的輸出大校比較大的鐵磁性物體的具體代表，那就是汽車了，可將其看為一個磁干擾模型，將AMR傳感器放置在停車位表面就可以檢測車輛了，如為安全起見，也可以將車位表面挖坑埋下。當車輛行駛到裝有AMR傳感器的停車位上方時，由于受到鐵鎳合物磁化影響，磁力線擾動情況大致可如圖2.2所示。圖2.2在地球磁場中車輛的擾動Figure2.2Vehicledisturbanceintheearth"smagneticfield2.2通信技術分析通信技術的本質是互通信息，具體來說，采用不同技術來解決不同地點的優(yōu)化通信的各種方式。通信技術在生活中無處不在，比如我們常見的衛(wèi)星通信、移動通信等，按
本文編號：3433594
【文章來源】：安徽大學安徽省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
物聯(lián)網(wǎng)體系結構圖
安徽大學碩士學位論文11電橋[40]的形式，其中橋臂電阻的典型阻值為1000歐，帶寬為1-5MHz，供電電源為Vb，如圖2.1所示，給偏置磁場是加一個磁場H在電橋上，兩個平行存放的電阻磁化方向就會朝著電流方向轉動，這時這兩個平行存放的電阻就會增加△R，同時，另外兩個相對存放的電阻磁化方向會朝著電流相反方向轉動，這時這另外兩個相對存放的電阻就會減少△R，此時只要將電橋兩端的電壓輸出差VOUT信號測量出來，就能夠得出外界磁場強度，其中VOUT用圖中已知參數(shù)即可計算出來，見公式（2.1）。=(2.1)圖2.1AMR惠斯通電橋原理圖Figure2.1AMRWheatstonebridgeschematicAMR傳感器給測量地磁場中的直線位置/位移和角位置/位移提供了一種很好的方法，為了能夠形成不同電阻值的電橋，可以將硅襯底上沉積的鎳鐵薄膜，在遇到磁場時可以提供很高的預測輸出。和一些機械以及電子傳感器相比，它更具備諸多優(yōu)點，如體積相對較孝噪聲抑制組裝方便、高靈敏度和制造成本低等，這在實際應用中幫助客戶克服解決了不少難題。AMR傳感器中電阻阻值會因外加磁場而有所改變，繼而導致輸出電壓相應會變化。電橋的靈敏度一般表示為mV/V/Oe，V便是電橋的電壓Vb。當靈敏度為5mV/V/Oe，Vb為3V，那么輸出增益為15mV/Oe。放大器在AMR傳感器組成部分中也起到重要作用，選擇放大器對傳感器測量的準確性影響很大，如果輸出電平為1mV，磁分辨率為67μOe，此時放大器的增益為67，那么總輸出靈敏度大約為1V/Guass。假設采用此靈敏度輸出，這種信號電平足以適用多數(shù)A/D轉換器，可以提供準確的磁場信息。
第二章地磁車位檢測系統(tǒng)的關鍵技術分析122.1.2AMR傳感器車位檢測原理早在2500年前，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)地球中某種巖石能夠吸引鐵，現(xiàn)在把這種巖石稱作磁鐵礦，磁鐵礦在地球上也是廣泛存在的，地球磁場強度約為0.5至0.6Guass之前已經(jīng)講過AMR傳感器的不在僅僅局限于測量方向，起導航作用，今天我們更多使用的是其拓展的應用，本文重點的研究內(nèi)容之一，就是使用AMR傳感器車位測量原理。當處于相對空曠的位置時，周邊的地磁場強度會比較均勻，是因為沒有收到外界因素的干擾，但當測量磁場儀器上方位置受到大量鐵磁性物質遮蓋時，就會影響到周邊地球磁場的強度了，這些干擾會使得磁力線發(fā)生變形，從而引起地磁場強度變化[41]。這對AMR傳感器來說，也即是影響惠斯通電橋對應的電阻值發(fā)生變化，從而影響到差分電壓的輸出大校比較大的鐵磁性物體的具體代表，那就是汽車了，可將其看為一個磁干擾模型，將AMR傳感器放置在停車位表面就可以檢測車輛了，如為安全起見，也可以將車位表面挖坑埋下。當車輛行駛到裝有AMR傳感器的停車位上方時，由于受到鐵鎳合物磁化影響，磁力線擾動情況大致可如圖2.2所示。圖2.2在地球磁場中車輛的擾動Figure2.2Vehicledisturbanceintheearth"smagneticfield2.2通信技術分析通信技術的本質是互通信息，具體來說，采用不同技術來解決不同地點的優(yōu)化通信的各種方式。通信技術在生活中無處不在，比如我們常見的衛(wèi)星通信、移動通信等，按
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