基于激光掃描的車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

摘 要：車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要應(yīng)用在智能交通體系中，交通智能信息和數(shù)據(jù)的獲得需要建立在車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上。利用激光掃描技術(shù)搭建完善的車輛監(jiān)控系統(tǒng)是專業(yè)技術(shù)人員思考的問題，在智能交通迅速發(fā)展的今天，利用先進(jìn)技術(shù)可以提高車輛智能控制的水平。本文首先對激光掃描系統(tǒng)進(jìn)行了概述，對系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了介紹，對硬件和軟件進(jìn)行了分析，對車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控大數(shù)據(jù)的分布模型進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：激光掃描;車聯(lián)網(wǎng);監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）13-0041-02

0引言

車聯(lián)網(wǎng)是將車輛及交通情況與網(wǎng)絡(luò)建立連接的網(wǎng)絡(luò)模式和習(xí)題，車聯(lián)網(wǎng)的使用可以促進(jìn)智能交通的快速發(fā)展，可以使終端系統(tǒng)快速獲得車輛的行車數(shù)據(jù)和信息，終端系統(tǒng)可以獲得實(shí)時的信息和數(shù)據(jù)?；谌S激光掃描技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，首先對激光掃描技術(shù)進(jìn)行了概述，解析了掃描技術(shù)的處理流程，利用激光傳感器采集數(shù)據(jù)，統(tǒng)計車輛相關(guān)信息進(jìn)行特征分析，采用結(jié)合模糊聚類和激光波束集成方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，對車聯(lián)網(wǎng)輸出鏈路層監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行分割和輸出，識別挖掘的數(shù)據(jù)，做好仿真實(shí)驗(yàn)，提取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對車輛行駛的監(jiān)控[1]。

1激光掃描系統(tǒng)概述

1.1激光掃描技術(shù)原理

三維激光掃描技術(shù)是一種高速激光檢測技術(shù)，屬于一種高新技術(shù)，可以以點(diǎn)式的形式監(jiān)測被監(jiān)測物的三維數(shù)據(jù)。車聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用的三維激光掃描設(shè)備主要由激光檢測模塊、激光掃描模塊和支架構(gòu)成。掃描模塊主要運(yùn)用光機(jī)式、電鏡式、多棱鏡式和全息光學(xué)陣列式掃描的方法，對車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，掃描的范圍很大，有助于提高精度，本次研究采用全息光學(xué)陣列式掃描技術(shù)。

全息光學(xué)陣列式掃描主要是利用內(nèi)置驅(qū)動馬達(dá)控制反射鏡的轉(zhuǎn)動，這種掃描模塊可以有效的控制激光束，使激光束沿橫、縱兩個方向?qū)?shù)據(jù)和信息進(jìn)行掃描。

1.2基于激光掃描技術(shù)的大數(shù)據(jù)監(jiān)控處理

三維激光掃描技術(shù)性能較強(qiáng)，掃描范圍廣，可以獲取多個點(diǎn)的數(shù)據(jù)及信息且掃描十分立體，可以分為數(shù)據(jù)采集、配準(zhǔn)、特征提取、分析、建模等。

2車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

2.1系統(tǒng)總體架構(gòu)

基于計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的車輛監(jiān)控系統(tǒng)主要是利用現(xiàn)代通訊技術(shù)和傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對車輛自身及交通信息數(shù)據(jù)的采集和處理，實(shí)現(xiàn)車輛、道路、行人、城市網(wǎng)絡(luò)的連接，建立智能化的車輛交通運(yùn)行體系，具有智能定位、識別、跟蹤監(jiān)控的功能。車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要架構(gòu)可以分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層。感知層主要是利用RFID 電子標(biāo)簽、傳感器、掃描儀器、攝像頭感知車輛，獲取信息和數(shù)據(jù)，包括車輛數(shù)量、行車路線、行駛狀態(tài)、路段擁擠情況等，通過網(wǎng)絡(luò)層收集信息和數(shù)據(jù)傳至處理平臺，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)和信息的傳遞和轉(zhuǎn)移，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、篩選和處理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信及控制。應(yīng)用層是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，連接車載計算機(jī)或終端等，通過衛(wèi)星定位實(shí)現(xiàn)地圖導(dǎo)航、語音識別等，通過車載通信系統(tǒng)為駕駛者提供交通信息，為車輛交通管理部門提供數(shù)據(jù)和信息[2]。

2.2系統(tǒng)功能

基于掃描技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)主要以三維掃描和GPS車輛監(jiān)控為基礎(chǔ)，使用現(xiàn)代通信技術(shù)和GPS定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對車輛行駛和交通運(yùn)輸?shù)墓芾?，?shí)現(xiàn)地車載系統(tǒng)的控制，做好車輛安防報警，為駕駛?cè)颂峁┫嚓P(guān)信息，提升車輛行駛安全性。車輛及交通監(jiān)控管理部門也利用掃描技術(shù)和GPS技術(shù)獲取相關(guān)信息，保證對城市道路交通的控制，為車輛違規(guī)運(yùn)行處罰提供依據(jù)，為城市智能交通體系的建立提供數(shù)據(jù)。車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性及可伸縮性，計算機(jī)通信及信息存儲能力較強(qiáng)，系統(tǒng)要定期維護(hù)與升級，保證各類設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[3]。

3 系統(tǒng)硬件分析

基于掃描技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件包括很多部分，如掃描儀器、定位儀器、攝像設(shè)備、車載終端設(shè)備、監(jiān)控調(diào)度中心設(shè)備等。車載終端是利用GPS模塊數(shù)據(jù)處理技術(shù)，使用嵌入式處理器結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，使用S3C處理器，提高數(shù)據(jù)運(yùn)算速度，使用多個串口實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備的連接。

車載終端是這一系統(tǒng)中的重要模塊，可以收集車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時監(jiān)控部門設(shè)置在城市道路兩側(cè)及交叉口的掃描和拍錄設(shè)備也是核心部分，最后將獲得的信息和數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳送至網(wǎng)絡(luò)平臺，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和調(diào)度。

3.1 GPS/GPSR集成模塊

使用 GPS/GPRS 集成一體化的芯片SIM，芯片供電電壓為5 V，由兩個串口連接，支持電池充電，能耗較低，靜態(tài)電流只有1.0mA，使用 TCP/IP 協(xié)議連接網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時獲得相關(guān)信息和數(shù)據(jù)。

3.2 電源模塊

車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的硬件可以保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，車輛電源在12V～24V，嵌入處理器使用三種電源，汽車電器環(huán)境復(fù)雜，點(diǎn)火及行駛過程中輸出電壓不穩(wěn)，電源設(shè)計要格外注意，要使用開關(guān)電源調(diào)節(jié)芯片LM 作為電源模塊。監(jiān)控硬件中也要根據(jù)設(shè)備情況調(diào)節(jié)電源連接情況，保證及時獲取交通信息。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計

車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件分為兩部分，一部分是車載終端嵌入式處理器軟件，一部分是遠(yuǎn)程監(jiān)控中心軟件。車載軟件是在Linux操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立的，是實(shí)現(xiàn)硬件初始化的最底層軟件。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心軟件的作用是接收和處理獲取的車輛及交通數(shù)據(jù)和信息，完成信息數(shù)據(jù)的查詢和接收，軟件還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的操作和算法選擇。

4.1 GPS模塊軟件分析

GPS監(jiān)控模塊的作用是對車輛實(shí)施監(jiān)控，顯示車輛的行車軌跡，可以實(shí)時跟蹤車輛運(yùn)行路線和運(yùn)行狀態(tài)。調(diào)度和監(jiān)控中心收到調(diào)度命令，對車輛終端發(fā)送調(diào)度命令，移動終端接收到信息后存檔且轉(zhuǎn)發(fā)。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心接收報警信息，監(jiān)聽形式核實(shí)掌握車輛運(yùn)行情況，可以實(shí)施重點(diǎn)跟蹤，保存數(shù)據(jù)資料，可以隨時從系統(tǒng)調(diào)取單個車輛運(yùn)行軌跡和地圖進(jìn)行打印，為車輛監(jiān)控和案件偵破提供依據(jù)。

4.2 GPRS無線數(shù)據(jù)通信軟件

車輛嵌入式處理器使用兩個端口連接實(shí)現(xiàn)SIM控制，監(jiān)控系統(tǒng)可以獲取和傳遞動態(tài)數(shù)據(jù)和信息，如果GPRS模塊長時間沒有接收到命令可能存在掉線的問題，要重新進(jìn)行連接，利用軟件實(shí)現(xiàn)在線檢測，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

4.3車聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分布模型分析

基于掃描的車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)首先利用激光傳感器采集海量數(shù)據(jù)，包括車輛信息和交通視頻等，對于城市道路的車流量進(jìn)行監(jiān)控，掌握某一路段的擁堵情況，對車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析，結(jié)合多媒體數(shù)據(jù)融合技術(shù)，建立三維信息處理模型。構(gòu)建大數(shù)據(jù)分布式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，用四元組表示大數(shù)據(jù)模糊分布式存儲中心，考慮空間嵌入維數(shù)，使用交叉分布式組網(wǎng)設(shè)計方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行特征分析和模糊聚類處理，進(jìn)而對車輛運(yùn)行實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和管理，對交通運(yùn)輸進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控[4]。

5結(jié)語

分析基于三維掃描技術(shù)的車聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控習(xí)題有助于實(shí)現(xiàn)車輛交通監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化，有助于構(gòu)建大規(guī)模的車輛信息數(shù)據(jù)庫，且掃描技術(shù)的應(yīng)用可以獲得更為真實(shí)的車輛運(yùn)行信息，包括視頻、圖像等，為交通車輛管理提供相應(yīng)的依據(jù)，同時提高系統(tǒng)的抗干擾能力，有助于做好數(shù)據(jù)的挖掘，提升交通管理的科學(xué)性和技術(shù)性。

參考文獻(xiàn)

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[4] 孔棟，王曉原，劉亞奇，等.基于車載32線激光雷達(dá)點(diǎn)云的車輛目標(biāo)識別算法[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2018（5）：81-85.

Abstract：The technology of Internet of vehicles is mainly used in the application of intelligent transportation system. The acquisition of traffic intelligent information and data needs to be based on the Internet of vehicles. Using laser scanning technology to build a perfect vehicle monitoring system is a problem that professional and technical personnel think. In the rapid development of intelligent transportation today， the use of advanced technology can improve the level of vehicle intelligent control. Firstly， this paper summarizes the laser scanning system， introduces the system architecture， analyzes the hardware and software based on it， and discusses the distribution model of big data of Internet of vehicles monitoring. bution model of the big data of the Internet of vehicles monitoring.

Key words：laser scanning;internet of vehicles;monitoring system

收稿日期：2020-06-05

作者簡介：何麗華（1987—），女，貴州貴陽人，碩士，研究方向：智能交通。