基于雷达传感的停车位智能指示灯系统及实现方法技术方案

本发明专利技术公开了基于雷达传感的停车位智能指示灯系统及实现方法，该系统将雷达传感的优势和智能LED相结合，提出针对停车场停车位指示的新型应用。该智能指示灯系统器件包括雷达传感器、信号调制与发射模块、回波信号采集与处理模块、LED控制与驱动电路、LED等五个部分组成。前端器件与停车位间采用一对多的布局结构，将雷达传感对停车位有无的感应、判定和空余的停车位数量，来匹配控制LED灯的明亮程度或发光颜色。本系统在实现了全天候、实时的、高灵敏度感应的同时，可以指示出空余停车位的有无和数量，实现便捷的、高效的、实用的停车引导系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能停车位
，具体涉及的是基于雷达传感器的智能LED停车位指示系统。
技术介绍
随着我国机动车保有量的迅猛增加，停车难已经已然成为大中城市交通的主要问题之一，停车场往往都是车位难寻，并且尤其是大型停车场，空余车位的寻找具有效率低、难度大、浪费时间等问题。所以，现在亟需开发高效的、实用的停车位引导系统，以适应快速发展的交通需求。现有的停车位指示引导系统，主要存在以下问题：（1）指示内容复杂，驾驶员判定需要更多时间；（2）只能反映整个停车场空余车位数量，不能反映具体空车位位置；（3）视频系统成本高，且受光线和阻挡物的制约；（4）红外和超声波传感受温度和光线影响大、受阻挡物制约、传感距离有限、精确度差、每个器件只能探测一个车位。基于雷达传感的智能停车位监测技术，是一种新型传感技术在智能交通方面应用的代表性体现。相比于视频技术、红外、超声波、线圈技术和地感线圈等的传感方法，雷达传感器可以实现对目标的探测、测距、测角、测速、跟踪、成像等，获取数据全面，另外它具有对环境影响不敏感、更好的抗干扰能力、可穿透性强、无死角探测、感应灵敏、准确度高、可同时探测多车道、多车位等诸多优点。如果将雷达传感的方法引入到智能停车位的监测，无疑节省了智能化成本，降低了工程量，且可以实现不依赖于外部光线和条件的全天候实时灵敏感应。与此同时，对于雷达回波信号，已有正在发展中的和相对成熟的数据分析、处理方法，通过这一点，可以实现同时对多个停车位车辆有无的判定。另一方面，基于雷达传感的智能LED已经成熟而普遍，绝大多说应用都是利用此实现当有无人或车辆经过时，对LED灯亮暗的智能控制。本专利技术是将雷达传感在上述方面的优势和基于雷达的智能LED相结合，提出了针对停车位指示的新型应用系统。将雷达传感对停车位有无的感应和判定，来匹配控制LED灯的明亮程度或发光颜色，用以同时指示空余停车位的有无和数量，实现便捷的、高效的、实用的停车引导系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种让车辆快速停入空车位的高效、低成本、实用的指示系统。通过安装在可见位置的雷达智能LED指示灯，通过LED颜色或亮度指示空余车位信息，驾驶员一目了然，实现高效便捷的引导；设备成本低，并且一个雷达前端器件可以指示多个车位，不需要其它附属显示系统、数据传输和中央控制器等，安装方便，是一种简便的实用的停车位引导系统。本专利技术的系统结构具体如下：基于雷达传感的停车位智能指示灯系统，包括雷达传感器、信号调制与发射模块、回波信号采集与处理模块、LED控制与驱动电路、LED等五个部分组成，如图1所示。雷达传感器为24GHz或77GHz的商品化民用雷达传感器；信号调制与发射模块由FPGA芯片、D/A转换器、放大电路和雷达传感器构成；回波信号采集与处理模块由A/D转换器、滤波电路、放大电路、FPGA芯片和CPU芯片组成，该模块可以实现对雷达传感器输出微弱的中频信号进行放大、滤波、高速AD采集、存储、数字滤波、FFT变换、Z变换、算法分析等；FPGA芯片选用XilinxSpartan6系列的XC6SLX9-2TQ144I，其可以实现数字时钟管理、VCO控制电压产生、IQ数据采集、FFT变换和数据算法处理等功能；该智能指示灯系统器件由专用电源模块进行供电，提供各个分模块所需电压。本系统功能的实现包括如下步骤：（1）FPGA通过DAC产生一定周期的三角波数字信号，由其输出接口通过引线接入到D/A转换器的输入端口，转换后的模拟三角波信号接入到一个二级放大电路的输入端口，进行信号放大。（2）三角波信号从放大电路输出到雷达传感器的VCOin接口，实现雷达传感器调制信号的发射。（3）雷达传感器可以接收I/Q两路回波信号,两路信号分别由Iin和Qin输入接口接入到两路相同的滤波/放大电路，实现回波信号的滤波和放大。（4）然后回波信号分别由滤波/放大电路的Iout和Qout输出端口接入到FPGA的输入端口。通过FPGA的同步串口选择性读取I信号和Q信号，实现信号的高速数字化采集。（5）再由FPGA的嵌入式程序实现对数字信号的数字滤波、快速傅里叶变换（FFT）、及Z变换等其它DSP处理。（6）以上处理后的结果继而通过FPGA的输出接口发送到CPU输入端，以做进一步的辅助性处理，最后进行信息提取和判定所检测的每个停车位车辆的有无状态。（7）CPU将信号连接到LED的控制驱动电路，从而实现由停车位有无的判定结果对LED发光的控制性变化。所述的控制电路也就是实现LED的调光功能，其通过控制LED灯的端电压或电流实现LED亮度的调节变化；通过分别控制三色LED的通断实现颜色变化。每个基于雷达传感的LED指示灯，同时感应和指示多个停车位，根据雷达信号算法判断得出的停车位占用情况，空余车位越多，驱动LED亮度越高，反之亮度越暗，或者基于LED发光颜色的易实现和多变性，组合不同颜色代表不同空余车位数量。本系统采用可靠的雷达探测技术，对每个车位的占用或空闲状况进行检测，雷达传感器实时感知现场目标的变化信息，经过信号调理电路去除噪声干扰，在高速AD采集后，通过DSP的数字化处理，再结合软件的分析和算法，最终确定停车位的真实变化情况。然后，将停车监测的信息作为对LED驱动电路的控制信号输出，实现对LED电路的通断或亮度控制，组成雷达感应的智能LED指示系统。有益效果本专利技术所涉及的智能停车位指示灯系统的优点包括：（1）通过LED实现了简便、醒目的对停车位的车辆有无和空余车位位置的指示；（2）一个系统可以感应和指示多个停车位；（3）采用雷达的传感技术，实现了对停车位准确、灵敏、无干扰、全天候的实时感应。附图说明图1所示为基于雷达传感的停车位智能指示灯结构原理图和系统示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示为基于雷达传感的停车位智能指示灯系统示意图。本系统将雷达传感器、信号调制及发射模块、回波信号采集与处理模块、LED控制驱动模块集成于同一块专用集成电路板上，然后再与LED相连接。本系统采用一雷达多车位的探测技术，将系统器件安装于停车位上方，依一定角度发射雷达信号，使信号覆盖几个固定车位。雷达传感器采用世界最先进的平面微带技术，其体积小、集成化程度高、感应灵敏，如选用RFBEAM24GHz雷达传感器，其探测距离可以从几米到上百米。在本系统应用时，产品工作于FMCW模式。雷达的三角波调制信号，通过FPGA的VCO控制电压生成，然后经过D/A转换和放大后，将雷达载波信号进行调制，用于调制出FMCW发射波，进行雷达调制信号的发射。如采用调制信号的带宽为250MHz，周期12.8ms，差频信号经过处理后的频率和目标物距离呈线性关系，再根据每一个停车位与前端雷达器件的距离不同，从而判断每个被测车位的车辆有无信息。在该条件下，测距的分辨率可达0.6米左右。信号采集和处理模块，它们将雷达传感器输出微弱的中频信号经过放大、滤波、高速AD采集、存储、数字滤波、FFT变换、Z变换、算法分析，最终得到与实际相符的目标信息。雷达信号处理和数据处理技术是雷达的神经中枢。通过对雷达回波信号的分析处理可以精确得到目标的运动速度，运动方向，目标与雷达之间的距离以及目标方位等信息。雷达传感器工作时输出的中频信号需经一本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于雷达传感的停车位智能指示灯系统，其特征在于，包括雷达传感器、信号调制与发射模块、回波信号采集与处理模块、LED控制与驱动电路、LED五部分，所述雷达传感器为24GH或77GHz的民用雷达传感器；信号调制与发射模块由FPGA芯片、D/A转换器、放大电路和雷达传感器构成；回波信号采集与处理模块由A/D转换器、滤波电路、放大电路、FPGA芯片和CPU芯片组成， FPGA芯片为Xilinx Spartan 6 系列的XC6SLX9‑2 TQ144I；该智能指示灯系统由专用电源模块进行供电，提供各个分模块所需电压。

【技术特征摘要】
1.基于雷达传感的停车位智能指示灯系统，其特征在于，包括雷达传感器、信号调制与发射模块、回波信号采集与处理模块、LED控制与驱动电路、LED五部分，所述雷达传感器为24GH或77GHz的民用雷达传感器；信号调制与发射模块由FPGA芯片、D/A转换器、放大电路和雷达传感器构成；回波信号采集与处理模块由A/D转换器、滤波电路、放大电路、FPGA芯片和CPU芯片组成，FPGA芯片为XilinxSpartan6系列的XC6SLX9-2TQ144I；该智能指示灯系统由专用电源模块进行供电，提供各个分模块所需电压。2.如权利要求1所述的系统的实现方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）FPGA通过DAC产生一定周期的三角波数字信号，由其输出接口通过引线接入到D/A转换器的输入端口，转换后的模拟三角波信号接入到一个二级放大电路的输入端口，进行信号放大；（2）三角波信号从放大电路输出到雷达传感器的VCOin接口，实现雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘启发，王诚，周卫明，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32