(1.浙江工業(yè)大學(xué) 信息工程學(xué)院，浙江 杭州 310023；2.杭州華爾科技有限公司，浙江 杭州 310023)

隨著近些年國內(nèi)汽車保有量的迅猛增長(zhǎng)，無人化、智能化的停車場(chǎng)推出勢(shì)在必行。目前，國內(nèi)外主要采用感應(yīng)線圈、視頻分析、紅外感應(yīng)[1]和無線地磁感應(yīng)[2]等停車位檢測(cè)技術(shù)。有學(xué)者提出采用433M無線通信技術(shù)進(jìn)行車位數(shù)據(jù)的傳輸[3]，并通過4G通信將停車場(chǎng)各車位的信息上報(bào)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，該方案的局限在于增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度以及限制了下掛數(shù)量。也有國外學(xué)者提出利用智能手機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)停車位管理的方案[4]，通過手機(jī)自帶的傳感器判斷車輛在停車場(chǎng)內(nèi)的行駛狀態(tài)，利用蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)合停車場(chǎng)分布的Wi-Fi信號(hào)對(duì)車輛停放的具體車位進(jìn)行定位，在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上進(jìn)行統(tǒng)一管理和計(jì)費(fèi)，該方案由于定位精度低，對(duì)停放車輛的間距要求大，不利于實(shí)際應(yīng)用。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展的背景下[5]，筆者設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種采用NB-IoT無線通信技術(shù)和三軸磁力檢測(cè)技術(shù)的泊車位傳感節(jié)點(diǎn)，該泊車位傳感節(jié)點(diǎn)具有架設(shè)方便、下掛數(shù)量大和檢測(cè)靈敏等特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

泊車位檢測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)總體分為感知層、通信傳輸層和應(yīng)用層。感知層：在各車位上部署了采用NB-IoT通信技術(shù)的泊車位傳感器節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)采集車位當(dāng)前的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過分析磁場(chǎng)數(shù)據(jù)得到當(dāng)前車位的狀態(tài)，并將車位狀態(tài)信息通過NB-IoT模組，發(fā)送到NB-IoT基站；通信傳輸層：主要承擔(dān)NB-IoT節(jié)點(diǎn)的鏈路分配以及車位管理數(shù)據(jù)的收發(fā)任務(wù)，并提供相應(yīng)服務(wù)的接口供泊車位管理系統(tǒng)調(diào)用；應(yīng)用層：基于B/S架構(gòu)[6]的泊車位管理系統(tǒng)服務(wù)器部署于云端，通過NB-IoT[7]平臺(tái)提供的接口與各車位傳感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互，用戶可以通過手機(jī)、PC機(jī)等終端設(shè)備查看和管理車位的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The diagram of system structure

筆者重點(diǎn)闡述WSN環(huán)境[8]下泊車位傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，通信方式上采用NB-IoT通信技術(shù)，中文名窄帶物聯(lián)網(wǎng)，NB-IoT通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的新興技術(shù)，具有覆蓋能力強(qiáng)、超低功耗、部署成本低廉、下掛數(shù)量大、無需額外架設(shè)網(wǎng)關(guān)或集中器等特點(diǎn)，檢測(cè)方式上采用基于MEMS封裝技術(shù)的三軸磁力傳感器，該傳感器功耗低，檢測(cè)靈敏，不易受到天氣、空氣濕度等環(huán)境因素的影響，具有體積小巧、部署方便的特點(diǎn)，可以有效避免自行車、電動(dòng)車等非機(jī)動(dòng)車輛及行人的干擾。

2 車位檢測(cè)原理

地球磁場(chǎng)是一個(gè)平均強(qiáng)度較為恒定的弱磁場(chǎng)，在沒有施加外部磁場(chǎng)的情況下，地球磁場(chǎng)的數(shù)值會(huì)在某一個(gè)數(shù)值上下緩慢地變化[9]。當(dāng)有鐵磁性的物體進(jìn)入磁場(chǎng)的時(shí)候，由于磁性物體的作用，物體周圍的地磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生一定的擾動(dòng)。而車輛是具有大量金屬的鐵磁物體，測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證：汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)部位、前軸部分和后軸部分的金屬密度最大，能夠引起的磁場(chǎng)擾動(dòng)也最為顯著。

本設(shè)計(jì)采用基于AMR檢測(cè)技術(shù)[10]的三軸磁力傳感器，在芯片的內(nèi)部各個(gè)軸向封裝了對(duì)磁場(chǎng)變化十分敏感的由鐵鎳合金組成的電橋電路，可以同時(shí)檢測(cè)X，Y，Z軸方向上的磁場(chǎng)變化。若車位傳感器放置于車輛的下方，并以Z軸朝上，一旦有車輛駛?cè)胲囄?，Z軸朝向上的磁場(chǎng)變化最為明顯，因此可主要考察Z軸磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的變化，并以其他軸向磁場(chǎng)變化作為輔助來判斷當(dāng)前車位的狀態(tài)。

圖2(a)顯示車輛駛?cè)胲囄粫r(shí)引起傳感器上方Z軸磁場(chǎng)變化的測(cè)試曲線，圖2(b)顯示車輛駛離車位時(shí)引起傳感器上方Z軸磁場(chǎng)變化的測(cè)試曲線。由測(cè)試結(jié)果可知：車輛駛?cè)牒碗x開停車位的過程中，Z軸的變化是一個(gè)較為規(guī)律且近似可逆的動(dòng)態(tài)過程。

圖2 車輛動(dòng)作引起的磁場(chǎng)擾動(dòng)測(cè)試結(jié)果Fig.2 Test result of magnetic field disturbance due to vehicle motion

3 車位傳感器節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)

車位傳感器節(jié)點(diǎn)主要由微控制器(MCU)、三軸磁力傳感芯片、存儲(chǔ)芯片、NB-IoT模組、NB-SIM卡、外置PCB天線以及鋰電池七部分組成。三軸磁力傳感器芯片作為傳感器節(jié)點(diǎn)的感知部分，負(fù)責(zé)車位磁場(chǎng)檢測(cè)，并通過內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換模塊將磁阻電路感應(yīng)到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過SPI接口與MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)三軸磁力傳感器芯片可以通過中斷輸出引腳及DRDY引腳來喚醒MCU，提醒MCU有新的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)生成或磁場(chǎng)變化超出設(shè)定的閾值。MCU電路是整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的中心部分，主要負(fù)責(zé)進(jìn)一步處理由SPI接口發(fā)送過來的三軸磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)判斷所在車位的車輛占用情況以及傳感節(jié)點(diǎn)的低功耗配置，同時(shí)MCU通過USART串口與NB-IoT通信模組通信，發(fā)送相應(yīng)的AT指令控制泊車位數(shù)據(jù)的無線收發(fā)以及NB-IoT模組的喚醒。NB-IoT模組、NB-SM卡以及外置PCB天線，作為車位傳感器節(jié)點(diǎn)的通信傳輸部分，主要負(fù)責(zé)車位傳感器節(jié)點(diǎn)與泊車位管理系統(tǒng)之間的通信、泊車位狀態(tài)信息的發(fā)送以及管理系統(tǒng)下發(fā)命令的接收，NB-SM卡為NB-IoT模組提供相應(yīng)的NB數(shù)據(jù)流量套餐，為了保證信號(hào)接收的強(qiáng)度，選用外置PCB天線，通過天線良好的信號(hào)增益和方向性來保證泊車位傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定收發(fā)。鋰電池電源保障傳感器節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航。傳感器總體結(jié)構(gòu)框架如圖3所示。

圖3 車位傳感器硬件結(jié)構(gòu)圖Fig.3 The diagram of parking sensor node hardware structure

3.1 三軸磁力傳感器電路

三軸磁力傳感芯片選用ST公司近年推出的采用LGA-20封裝的高性能超低功耗系列新型獨(dú)立式微型傳感器LIS3MDL[11]，原理如圖4所示。傳感器可測(cè)量3 個(gè)軸6 個(gè)方向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度，數(shù)據(jù)輸出長(zhǎng)度為16 位，根據(jù)不同的測(cè)量需求，測(cè)量范圍可在±4，±8，±12，±16 Gs等4 個(gè)檔位中選擇，支持I2C和SPI兩種通訊方式。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，測(cè)得當(dāng)配置傳感器ODR為0.625 Hz，且在超低功耗連續(xù)檢測(cè)模式下運(yùn)行時(shí)，工作電流僅5 μA，滿足車位傳感節(jié)點(diǎn)超長(zhǎng)續(xù)航的工作需求。

圖4 三軸磁力傳感器電路圖Fig.4 The diagram of 3-axis magnetic sensor circuit

磁力傳感器通過周期性測(cè)量停車位區(qū)域地磁場(chǎng)的變化來感知鐵磁物體的存在，當(dāng)車輛在地磁傳感器附近出現(xiàn)時(shí)，磁力傳感器模塊檢測(cè)停車位地磁場(chǎng)變化并進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并將這些數(shù)據(jù)通過SPI接口發(fā)送給MCU進(jìn)行處理分析。

3.2 NB-IoT模組電路

NB-IoT模組選用NB05-01模組，內(nèi)嵌全球領(lǐng)先的窄帶物聯(lián)網(wǎng)無線通信模塊，其原理如圖5所示。采用半雙工FDD通訊方式，工作頻段為850 MHz，模塊符合3GPP標(biāo)準(zhǔn)中的頻段要求，具有體積小、功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在PSM模式下運(yùn)行電流僅5 μA。

圖5 NB-IoT模組電路圖Fig.5 The diagram of NB-IoT module circuit

3.3 NB-SIM卡座電路

NB卡使用的是中國電信提供的10649 NB專用卡，目前主要有插卡和貼片卡兩種形式，本設(shè)計(jì)采用的是Micro卡座插卡的形式，其原理如圖6所示。為保證NB卡與NB-IoT模組的穩(wěn)定運(yùn)行，在卡的各個(gè)引腳添加ESD防靜電保護(hù)，ESD采用CM1213系列的TVS管集成芯片，以增強(qiáng)所設(shè)計(jì)的傳感節(jié)點(diǎn)通信部分的抗干擾能力。

圖6 NB-SIM卡電路圖Fig.6 The diagram of NB-SIM card slot circuit

3.4 MCU電路

MCU部分選用ST公司推出的的超低功耗系列單片機(jī)STM32L151C8T6，該MCU基于32 位Cortex-M3內(nèi)核，低功耗工作模式下電流僅11 μA，在低功耗睡眠模式下功耗可低至4.6 μA，可勝任車位傳感器所需的低功耗設(shè)計(jì)。MCU部分電路圖如圖7所示，該部分主要負(fù)責(zé)地磁傳感器數(shù)據(jù)的預(yù)處理及分析，并結(jié)合獲取的地磁場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行車位狀態(tài)判斷、控制NB-IoT模組進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸、節(jié)點(diǎn)自身狀態(tài)監(jiān)測(cè)及預(yù)警等。

圖7 MCU電路圖Fig.7 The diagram of MCU circuit

3.5 射頻天線(RF)電路

天線部分是決定傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信效果的關(guān)鍵一環(huán)，所設(shè)計(jì)的RF[12]走線應(yīng)滿足50 Ω阻抗匹配，印刷線路板(PCB)走線阻抗因素主要與銅厚、布線寬度、布線間距以及PCB使用的板材有關(guān)[13]，即

(1)

式中：εr為PCB板材的介電常數(shù)；t為PCB走線銅的厚度；h為微帶線的介質(zhì)厚度；W為PCB走線的寬度。由式(1)可見：PCB走線的阻抗Z與板材介質(zhì)厚度成正比，與εr，W和t成反比。因此，在模組進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)也需根據(jù)PCB加工廠商的工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整，使天線各部分走線滿足50 Ω阻抗匹配。結(jié)合PCB廠家的工藝標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出的RF走線經(jīng)仿真驗(yàn)證，結(jié)果顯示設(shè)計(jì)能較好滿足阻抗匹配的要求，如圖8所示。

圖8 阻抗匹配仿真計(jì)算圖Fig.8 The diagram of impedance matching simulation

3.6 電源電路

DC-DC穩(wěn)壓芯片采用SPX3819-3.3低功耗電源芯片，其原理如圖9所示，為NB-IoT模組提供穩(wěn)定的3.3 V電壓，最大輸出電流可達(dá)500 mA，滿足NB-IoT模組天線開啟時(shí)所需的瞬時(shí)功耗，靜態(tài)電流1 μA，符合車位傳感節(jié)點(diǎn)的低功耗設(shè)計(jì)需求，在輸出端并聯(lián)100 μF大電容，以防止天線開啟時(shí)工作電流瞬時(shí)增大引起的電壓跌落，供電引腳端口采用10 μF，0.1 μF，1 nF，100 pF的組合形式以濾過高頻信號(hào)干擾。

圖9 電源電路圖Fig.9 The diagram of power supply circuit

3.7 鋰電池充電電路

筆者設(shè)計(jì)的車位傳感節(jié)點(diǎn)采用鋰電池供電，電路中預(yù)留了鋰電池充電電路，以滿足鋰電池充電需求，如圖10所示。鋰電池充電管理芯片選用TP5100，內(nèi)置功率MOS管，工作電流可通過編程控制在0.1～2 A，自帶過流過壓保護(hù)，耐用性強(qiáng)且使用方便。鋰電池采用的是電壓3.7 V，總?cè)萘?0 200 mAh的并聯(lián)式鋰電池組，當(dāng)泊車位沒有車輛進(jìn)出的情況下，傳感器長(zhǎng)期處于低功耗運(yùn)行模式，MCU進(jìn)入啟用RTC喚醒的Stop模式，功耗約為1.6 μA。三軸磁傳感器在ODR為5 Hz的低功耗檢測(cè)模式下工作，功耗約為15 μA。NB-IoT模組進(jìn)入PSM模式，功耗約為5 μA。節(jié)點(diǎn)中其他模塊如存儲(chǔ)芯片在掉電模式下的功耗極低僅1 μA，傳感器節(jié)點(diǎn)在低功耗模式下總功耗約25 μA，鋰電池組的最大放電量約為標(biāo)量的70%，因此，在沒有車輛進(jìn)出的理想條件下，可以估算出鋰電池理論上最長(zhǎng)可以為傳感器節(jié)點(diǎn)提供285 600 h即33 年的續(xù)航時(shí)間。

圖10 鋰電池充電電路圖Fig.10 The diagram of Li battery charging circuit

4 軟件設(shè)計(jì)

軟件主程序流程如圖11所示，上電時(shí)首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，完成對(duì)NB-IoT模組、三軸磁力傳感器、MCU及各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的配置，NB-IoT模組的注網(wǎng)過程包括通過相應(yīng)的AT指令對(duì)NB-SIM卡的有效性、模組頻段、網(wǎng)絡(luò)激活狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)狀態(tài)、信號(hào)質(zhì)量和連接狀態(tài)等環(huán)節(jié)進(jìn)行查詢驗(yàn)證，以確保NB-IoT數(shù)據(jù)能夠正常接收和發(fā)送，待NB-IoT模組成功注網(wǎng)后，進(jìn)入泊車位檢測(cè)流程，MCU對(duì)磁力傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，若車位狀態(tài)發(fā)生了改變，將車位狀態(tài)信息發(fā)送到平臺(tái)，并進(jìn)入低功耗模式，若車位狀態(tài)未發(fā)生改變，則直接進(jìn)入低功耗模式，當(dāng)發(fā)生定時(shí)中斷或傳感器發(fā)出外部中斷時(shí)，MCU喚醒并重新進(jìn)入泊車位檢測(cè)流程，如此往復(fù)循環(huán)。

圖11 主程序流程圖Fig.11 The diagram of main program flow

泊車位檢測(cè)總體流程如圖12所示，主要包含以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：數(shù)據(jù)采集，主要負(fù)責(zé)對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；數(shù)據(jù)濾波，對(duì)采集來的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，濾除干擾信號(hào)以及毛刺；分析判斷，獲取到濾處理后的數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析判斷車位的狀態(tài)并輸出；基準(zhǔn)線更新[14]，基準(zhǔn)線是傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行車位檢測(cè)判斷的重要依據(jù)，磁場(chǎng)受到溫度等環(huán)境因素的影響會(huì)產(chǎn)生微弱的變化，因此在車位空閑的情況下，對(duì)三軸基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行定期的更新，有利于保證車位檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

圖12 泊車位檢測(cè)總流程圖Fig.12 The diagram of parking detection process

本設(shè)計(jì)所用濾波算法[15]采用中值率波與均值濾波結(jié)合的方式進(jìn)行處理。中值濾波算法的公式為

Y(i)=Med[x(i-n),…,x(i),
…,x(i+n)]n∈N

(2)

將采樣到的一組數(shù)據(jù)由大到小進(jìn)行排列，將中間的值作為采樣的數(shù)值。均值濾波算法為

(3)

將獲得的一組數(shù)據(jù)取平均值作為采樣的結(jié)果，這兩種方法結(jié)合可以有效濾除所獲取數(shù)據(jù)的毛刺等干擾。

傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)生中斷喚醒后開始分析判斷車位狀態(tài)，首先MCU處于低功耗待機(jī)模式，傳感器在低功耗連續(xù)檢測(cè)狀態(tài)下工作，每秒檢測(cè)5 次磁場(chǎng)，當(dāng)傳感器檢測(cè)到Z軸數(shù)值大于設(shè)定好的閾值時(shí)，傳感器產(chǎn)生中斷喚醒MCU，具體的中斷處理流程如圖13所示。

圖13 車位狀態(tài)判斷流程圖Fig.13 The diagram of parking status judgment

MCU喚醒后通過濾波獲取并處理數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)前車位是否空閑分兩種方向進(jìn)行車位的判斷，主要的判斷依據(jù)是將車位在空閑狀態(tài)下獲得的磁場(chǎng)基準(zhǔn)線與采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較：若車位當(dāng)前空閑，就判斷車位是否是車輛駛?cè)胲囄?，若采集到的?shù)據(jù)并沒有滿足車輛駛?cè)胲囄坏呐袛鄺l件，則認(rèn)為引起中斷的為干擾事件，傳感器節(jié)點(diǎn)重新回到低功耗待機(jī)狀態(tài)，等待車輛駛?cè)耄蝗糗囄灰呀?jīng)有車停，則判斷車輛是否離開車位，當(dāng)引起中斷的數(shù)據(jù)沒有滿足車輛離開的判斷條件時(shí)，則認(rèn)為該中斷源為干擾，傳感器節(jié)點(diǎn)重新回到低功耗檢測(cè)狀態(tài)，等待下一次中斷產(chǎn)生。

本研究實(shí)現(xiàn)的車位傳感器節(jié)點(diǎn)將選用的NB-IoT模組配置在支持AT指令的CoAP通信模式下，在該工作模式下NB-IoT模組可以與支持CoAP通信協(xié)議的NB-IoT平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并且MCU可以通過USART串口靈活地發(fā)送豐富的AT指令對(duì)NB-IoT模組進(jìn)行操作。

NB-IoT模組實(shí)時(shí)發(fā)送泊車位狀態(tài)的前提是NB-IoT模組已經(jīng)成功注網(wǎng)，以3號(hào)泊車位上傳車位有車輛駛?cè)氲臓顟B(tài)信息為例，要上傳的格式為長(zhǎng)度7 字節(jié)的16 進(jìn)制數(shù)據(jù)，內(nèi)容為0301020001FC01，其中第1字節(jié)為泊車位地址，第2字節(jié)為功能碼，代表上傳的是泊車位狀態(tài)，第3字節(jié)表示數(shù)據(jù)的字節(jié)長(zhǎng)度，第4，5字節(jié)為泊車位狀態(tài)信息，最后兩個(gè)字節(jié)為CRC16校驗(yàn)碼。NB-IoT模組發(fā)送泊車位狀態(tài)的AT指令流程如圖14所示。

圖14 泊車位狀態(tài)信息發(fā)送流程圖Fig.14 The diagram of parking status information transmission

首先，向模組發(fā)送NCDP指令查詢模組設(shè)置的CoAP服務(wù)器IP地址號(hào)及網(wǎng)絡(luò)端口號(hào)是否正確，若返回的值與所要發(fā)送的NB-IoT平臺(tái)不一致，或者返回“ERROR”，則需要給模組配置正確的IP地址及端口號(hào)，重啟模組后生效；之后，向模組發(fā)送NSMI指令，開啟模組的“消息發(fā)送通知”功能，開啟成功后，使用NMGS指令發(fā)送泊車位狀態(tài)信息，若模組返回“ERROR”，則需要再次發(fā)送泊車位狀態(tài)信息，若發(fā)送成功，模組將返回“+NSMI:SENT”告知MCU信息已經(jīng)成功發(fā)送，至此泊車位狀態(tài)發(fā)送完成。

5 測(cè)試結(jié)果及分析

車位傳感器節(jié)點(diǎn)的實(shí)物圖如圖15所示，將設(shè)計(jì)的車位傳感器節(jié)點(diǎn)放置于泊車位，節(jié)點(diǎn)擺放的X軸朝向與泊車位朝向一致，通過觀察車輛駛?cè)牒碗x開車位時(shí)，車位傳感節(jié)點(diǎn)所上傳的泊車位狀態(tài)，來檢測(cè)所設(shè)計(jì)車位傳感器節(jié)點(diǎn)的工作，配置傳感器ODR為5 Hz，量程為4 Gs，傳感器節(jié)點(diǎn)每隔10 s定時(shí)上傳一次磁場(chǎng)數(shù)據(jù)及泊車位狀態(tài)。測(cè)試結(jié)果如圖16所示，車輛分別在70，420，690 s 3 次駛?cè)氩窜囄?，并分別在260，540，830 s時(shí)起步駛離泊車位，圖16(a～c)分別顯示泊車位磁場(chǎng)在X，Y，Z軸方向上的變化，對(duì)比三軸數(shù)據(jù)可以看出：Z軸方向的磁場(chǎng)上受車輛影響最大，波動(dòng)最為明顯；而Y軸方向上磁場(chǎng)的變化與Z軸的變化較為一致，但變化幅度遠(yuǎn)沒有Z軸大；X軸方向上的磁場(chǎng)在車輛駛?cè)牒婉傠x的一瞬間波動(dòng)比較明顯，但其磁場(chǎng)在車輛駛?cè)牒笠约败囕v駛離后所穩(wěn)定的磁場(chǎng)數(shù)值差距很小。圖16(d)顯示的是傳感節(jié)點(diǎn)上報(bào)的泊車位狀態(tài)，數(shù)值1表示車位有車，數(shù)值0表示車位當(dāng)前處于空閑狀態(tài)。測(cè)試結(jié)果表明：筆者所設(shè)計(jì)的泊車位傳感節(jié)以Z軸方向的磁場(chǎng)變化作為主要判斷依據(jù)可以獲得更理想的車位檢測(cè)效果，并且該傳感器節(jié)點(diǎn)能夠準(zhǔn)確、及時(shí)檢測(cè)出車位上車輛的占用情況。

圖15 車位傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖Fig.15 The photo of parking sensor node

圖16 泊車位檢測(cè)結(jié)果Fig.16 The result of parking detection test

6 結(jié) 論

設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種基于NB-IoT新型通信技術(shù)和三軸磁力檢測(cè)技術(shù)的泊車位傳感器節(jié)點(diǎn)，該泊車位傳感器節(jié)點(diǎn)具有體積小、架設(shè)方便、下掛數(shù)量大、網(wǎng)絡(luò)覆蓋強(qiáng)、功耗低和檢測(cè)準(zhǔn)確率高等特點(diǎn)。測(cè)試結(jié)果表明：筆者設(shè)計(jì)的泊車位傳感器節(jié)點(diǎn)能夠及時(shí)有效地檢測(cè)車位的使用狀態(tài)并將數(shù)據(jù)通過NB-IoT網(wǎng)絡(luò)上報(bào)到泊車位管理平臺(tái)，符合當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的新趨勢(shì)，具有廣闊的市場(chǎng)前景和推廣價(jià)值。