用于停车场车位监测的无线雷达传感网络的研制

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车位监测系统成本过高是制约传统停车场智能化改造的最大因素。本文通过分析市面上现有车位监测系统,研究出基于无线通信链路的车位监测系统,相比有线通信链路的车位监测系统具有更低的成本。为了提高车位监测系统的整体性价比,本文通过相关技术对比,最终确定以微波雷达传感器作为本系统的车位监测传感器,以ZigBee协议为本系统的网络通信协议,并根据停车场应用场景完成了车位监测传感器和ZigBee网络的系统参数设计。为了降低车位监测传感器成本、增加监测稳定性和降低传感器功耗,本系统设计了基于FMCW体制的雷达传感器,完成了基于FMCW雷达的车位监测方法研究,并采用基于能量重心法的FFT算法降低频谱泄露和采用恒虚警率检测算法(CFAR)完成目标检测。研制的车位监测传感器在测试中性能表现良好,满足用户需求分析中对传感器的测距范围和精度,以及对低功耗和稳定性的要求。为了降低车位监测节点的功耗,本文分别从硬件层面和网络层面完成了车位监测节点的低功耗设计,在硬件控制层面通过采用带使能功能的电源管理芯片和开发ZigBee低功耗模式完成了设计;在网络层面本文提出了周期性唤醒、变速率采集和事件驱动机制的数据传输方法。功耗测试表明,两个层面的低功耗设计相结合大大降低了节点的功耗,提高了节点的续航时间。最后本文详细阐述了用于停车场车位监测系统的实验测试,包括雷达传感器车位监测测试、车位监测节点功耗测试和车位监测网络功能测试,最终通过各部分的测试结果,详细分析了车位监测节点的电池寿命。测试结果表明,车位监测节点测距范围和精度满足停车场车位监测需求,车位监测网络通信稳定,能可靠的实现停车场车位实时监测。车位监测节点功耗极低,满足用户对停车场车位监测系统的续航需求。
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