智能攝像頭系統(tǒng)技術(shù)路線

潘佳瑤 項宇軒 李毅杰 時皓龍 金偉棟

摘要：智能攝像頭可以有效地解決許多由于車流量過高導(dǎo)致的交通擁擠問題，采用STM32作為主控制芯片，通過智能攝像頭監(jiān)控路況，依據(jù)所監(jiān)視道路車流量大小適當(dāng)調(diào)節(jié)紅綠燈時間長短，將數(shù)據(jù)傳至讀秒器并顯示;同時采用5G通信技術(shù)將道路信息匯總成路線方案發(fā)送至車主以便自行調(diào)整路線。在紅綠燈和攝像頭出現(xiàn)故障時，通過GSM遠程通信模塊向維修部發(fā)送信號進行維修。

一、智能紅綠燈技術(shù)路線

1、整體結(jié)構(gòu)

通過STM32控制實現(xiàn)對DSP、GSM等系統(tǒng)的控制。全景攝像頭采集到汽車及行人信息，通過圖像傳感器，將信號傳入IO口，進行A/D轉(zhuǎn)換后發(fā)送到DSP系統(tǒng)，在通過數(shù)據(jù)分析后與讀秒器信號反饋，輸出所要的倒計時時間，而GPS和GSM則能快速提供位置和通訊信息。

2、主芯片的選擇

本系統(tǒng)選用了高性價比的STM32F103VCT6芯片。STM32擁有比單片機更強的運算能力，且價格低廉，它還有非常豐富的外設(shè)與內(nèi)設(shè)資源，擴展性強，非常適用于設(shè)計智能設(shè)備。STM32集成了32-512KB的閃存和6-64KB的靜態(tài)存儲器，不用擔(dān)心內(nèi)存溢出。并且，內(nèi)部集成了2個12位的us級的A/D轉(zhuǎn)換器和12位D/A轉(zhuǎn)換器，開發(fā)者并不需要外接模數(shù)或數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片來額外增加成本。

3、主要硬件電路設(shè)計

① GSM通信模塊

GSM通信模塊主要通過串口與單片機進行連接， 從而單片機實現(xiàn)對GSM通信模塊的控制。GSM通信模塊包含的串口提供了多條控制線， 但在設(shè)計中僅僅使用數(shù)據(jù)信號線TXD和RXD。

② 智能讀秒器電路模塊

考慮到智能交通信號燈的時間間隔會根據(jù)周圍交通情況發(fā)生改變，讀秒器僅顯示最后五秒的時間間隔。當(dāng)智能交通信號燈一次次根據(jù)周圍交通情況改變時間間隔時，智能讀秒器會將交通信號燈提供的時間間隔先存入一個讀秒器里不顯示在信號燈的屏幕上，當(dāng)時間間隔的數(shù)值為五秒時啟動另一個讀秒器，并將數(shù)據(jù)顯示在交通信號燈的屏幕上。

③ DSP模塊

DSP是信號處理模塊的核心處理器，對紅綠燈間隔的大量計算都是由它來完成的。本項目擬選用 DSP 的具體型號為TMS320F28335。得益于其浮點運算單元，紅綠燈可快速編寫控制算法而無需在處理小數(shù)操作上耗費過多的時間和精力。

④ 5G通信系統(tǒng)

5G通信系統(tǒng)的核心是由同時同頻全雙工技術(shù)、MIMO系統(tǒng)等共同組成。

同時同頻全雙工技術(shù)是在同一個物理信道上實現(xiàn)兩個方向信號的傳輸，即通過在通信雙工節(jié)點的接收機處消除自身發(fā)射機信號的干擾，在發(fā)射機信號同時，接收來自另一節(jié)點的同頻信號。

MIMO允許多個天線同時發(fā)送和接收多個空間流，并能夠區(qū)分發(fā)往或來自不同空間方位的信號。MIMO 技術(shù)的應(yīng)用，使空間成為一種可以用于提高性能的資源，并能夠增加無線系統(tǒng)的覆蓋范圍。

二、結(jié)語

綜上所述，該系統(tǒng)的設(shè)計很好地緩解現(xiàn)代車流量過大導(dǎo)致的交通擁擠的現(xiàn)象，一定程度上解決了早晚高峰交通堵塞、路面資源利用不佳等問題。實用價值較高，有望投入實用替代單一功能攝像頭。

參考文獻：

[1]張毅剛，彭喜元.單片機原理與應(yīng)用設(shè)計[M].電子工業(yè)出版社，2008

[2]王建雷. 八車道十字路口交通燈智能控制實現(xiàn). 2012

[3]劉胤哲. 智能紅綠燈在城市中的應(yīng)用探討.，2019

作者簡介：潘佳瑤，衢州學(xué)院2019級電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生;

指導(dǎo)教師： 葉志斌

項目基金：國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（202011488022）。