基于单片机的智能停车场管理系统 洛阳理工学院毕业设计（论文）
1. 读写器将无线电载波信号经过发射天线向外发射；
2. 当电子标签进入发射天线的工作区时，电子标签被激活，将自身信息的代码经天线发射出去；
3. 系统的接收天线接收电子标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给读写器。读写器对接收到的信号进行解调解码，送往后台的电脑控制器；
4. 电脑控制器根据逻辑运算判断标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作；
5. 执行机构按照电脑的指令动作；
6. 通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，可以根据不同的软件来完成要实现的功能[3]。
其射频识别模型如图2-2所示：
阅读器 天 线 时序 天 线 电子标签
计算机 数据
图2-2 射频识别模型
2.2 车牌识别技术
车牌识别技术（License Plate Recognition, LPR）以计算机技术、图像处理技术、模糊识别为基础，建立车辆的特征模型，识别车辆特征，如号牌、车型、颜色等。它是一个以特定目标为对象的专用计算机视觉系统，能从一幅图像中自动提取车牌图像，自动分割字符，进而对字符进行识别，它运用先进的图像处理、模式识别和人工智能技术，对采集到的图像信息进行处理，能够实时准确地自动识别出车牌的数字、字母及汉字字符，并直接给出识别结果，使得车辆的电脑化监控和管理成为现实。
该技术的原理为：车进车出停车场时各拍摄一幅车辆图片，值班人员对其进行人工车辆比对，以确定是否为车人同一或套牌车，诚然这种耗费
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人力的方法有相当得效果，但仍不能杜绝同类车型的套牌现象。
车牌识别技术是指能够检测到受监控路面的车辆并自动提取车辆牌照信息（含汉字字符、英文字母、阿拉伯数字及号牌颜色）进行处理的技术。它以数字图像处理、模式识别、计算机视觉等技术为基础，对摄像机所拍摄的车辆图像或者视频序列进行分析，得到每一辆汽车唯一的车牌号码，从而完成识别过程。通过一些后续处理手段可以实现停车场收费管理，交通流量控制指标测量，车辆定位，汽车防盗，高速公路超速自动化监管、闯红灯电子警察、公路收费站等等功能。对于维护交通安全和城市治安，防止交通堵塞，实现交通自动化管理有着现实的意义[4]。
2.2.1 车牌自动识别系统原理
牌照自动识别是一项利用车辆的动态视频或静态图像进行牌照号码、牌照颜色自动识别的模式识别技术。其硬件基础一般包括触发设备（监测车辆是否进入视野）、摄像设备、照明设备、图像采集设备、识别车牌号码的处理机（如单片机）等，其软件核心包括车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法等。某些车牌识别系统还具有通过视频图像判断是否有车的功能称之为视频车辆检测。一个完整的车牌识别系统应包括车辆检测、图像采集、车牌识别等几部分。当车辆检测部分检测到车辆到达时触发图像采集单元，采集当前的视频图像。车牌识别单元对图像进行处理，定位出牌照位置，再将牌照中的字符分割出来进行识别，然后组成牌照号码输出。其流程图如图2-3：
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视频信号 数字图像流 图像采集 字符识别 图片压缩信息包 结果输出 图2-3 车牌识别流程示意图
字符分割 视频车辆检测 车牌定位 2.2.2 牌照号码、颜色识别
1. 牌照定位
自然环境下，汽车图像背景复杂、光照不均匀，如何在自然背景中准确地确定牌照区域是整个识别过程的关键。首先对采集到的视频图像进行大范围相关搜索，找到符合汽车牌照特征的若干区域作为候选区，然后对这些侯选区域做进一步分析、评判，最后选定一个最佳的区域作为牌照区域，并将其从图象中分离出来。
2. 牌照字符分割
完成牌照区域的定位后，再将牌照区域分割成单个字符，然后进行识别。字符分割一般采用垂直投影法。由于字符在垂直方向上的投影必然在字符间或字符内的间隙处取得局部最小值的附近，并且这个位置应满足牌照的字符书写格式、字符、尺寸限制和一些其他条件。利用垂直投影法对复杂环境下的汽车图像中的字符分割有较好的效果。
3. 牌照字符识别
字符识别方法目前主要有基于模板匹配算法和基于人工神经网络算法。基于模板匹配算法首先将分割后的字符二值化并将其尺寸大小缩放为字符数据库中模板的大小，然后与所有的模板进行匹配，选择最佳匹配作为结果。基于人工神经网络的算法有两种：一种是先对字符进行特征提取，然后用所获得特征来训练神经网络分配器；另一种方法是直接把图像输入网络，由网络自动实现特征提取直至识别出结果。
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实际应用中，车牌识别系统的识别率还与牌照质量和拍摄质量密切相关。牌照质量会受到各种因素的影响，如生锈、污损、油漆剥落、字体褪色、牌照被遮挡、牌照倾斜、高亮反光、多牌照、假牌照等等；实际拍摄过程也会受到环境亮度、拍摄方式、车辆速度等等因素的影响。这些影响因素不同程度上降低了车牌识别的识别率，也正是车牌识别系统的困难和挑战所在。为了提高识别率，除了不断地完善识别算法还应该想办法克服各种光照条件，使采集到的图像最利于识别[5]。
2.3 车位诱导和车辆检测系统概述
该系统采用多媒体技术， 通过联网的超声波感应器监控到停车位的使用状况，通过智能显示器显示方向和空位的数量及其他信息，以便驾驶者通过最短路径找到空车位。
车辆及车位信息采集、显示此环节采用动态模拟技术， 由车位超声波探测器、供电器、控制器、智能方向指示器、金属模拟图板等组成。探测器安装在车位上方，金属模拟图板安装在地下各层的停车入口处，图板上的LED用红绿二色表示由探测器传来的有车车位、空车车位的动态实时信息。探测器通过信号线、电源线联结至控制器。超声波传感器是停车引导系统的一个关键部件， 它通过总线实现供电及联网。其检测距离一般为0.6m～4.0m， 可根据实际需求进行单个或调整。传感器之间的超声波同步脉冲需避免相互干扰。现场总线系统由多个子系统组成，每个子系统可以为125个传感器提供电源，可以配置多个方向指示器。智能方向指示器通过总线实现联网及供电，根据用户需要自行配置用以监控一定范围的传感器地址，通过连接隶属的显示器显示某车道、区域空闲车位方向及数量， 也可通过上层的安装总线连接主显示器来统计和显示空位总数。LED显示屏安装在地下各层的停车人口处金属模拟图板的上方， 语音提示和中文滚动显示时间、停车方式及注意事项。每个灯光引导指示牌由两组灯光组成，一组显示“有车位”，一组显示“请直行”。它受车位超声波探测器控制， 当一组车位停满时，它接收到控制器发出的信号，便熄灭“有车位” 指示灯。司机就可以根据灯光导引，沿着车位显示指示器“有车位”指示灯寻找车位[6]。
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超声波传感器车辆检测，在一定的时间间隔内， 传感器发射超声波脉冲并测量脉冲返回的时间。在测量过程中， 如果脉冲返回时间短于作为校准基础的地面返回时间， 传感器将判定车辆在场。多个传感器可以通过网络发出的校准命令同步进行校准。传感器可通过内置LED来显示停车位占用、空闲状态。在多数情况下， 通过停车场车道安置的附属的LED指示灯能够方便地看到现场状态。
停车场管理系统运行过程是以顾客停车取车的过程为基础的,停车场的工作流程也始终以用户车辆进出停车场的流程为中心。停车场用户一般分为临时用户和固定（小区内）用户两大类。当车辆驶入/ 出停车场天线通信区时,天线以微波通讯的方式与车载射频卡进行双向数据交换, 从射频卡上读取车辆的相关信息, 自动识别射频卡并判断车卡是否有效和合法性,车道控制电脑显示与该射频卡一一对应的车牌号码及驾驶员等资料信息;车道控制电脑自动将通过时间、车辆和驾驶员的有关信息存入数据库中,车道控制电脑根据独到的数据进行判断来做出放行或禁止的决策[7]。
2.3.1 车位诱导和车位显示
现在的汽车大多数都装载了GPS导航，这为诱导系统提供了一个提示方法。诱导系统通过车辆自带的GPS导航提示驾驶路线，到达申请的车位。 诱导系统可以分为车内诱导系统和车外诱导系统。 在车内诱导系统中，实时交通信息在车辆和信息中心之间传输。这种诱导系统诱导对象是单个车辆，也称车辆个体诱导系统，这类系统的诱导机理比较明确，容易达到诱导的目的。目前发达国家采用的是这种系统，但是这种系统对车内设施和信息传输技术要求比较高，造价相对昂贵。
在车外诱导系统中，车位诱导信息在停车场内LED显示屏上显示，诱导对象是所有用户。这种系统价格相对比较便宜。
本设计基于单个车辆的诱导系统，诱导车辆到达指定的车位。但车外诱导系统可以有效地辅助单个车辆。
诱导系统主要由显示驱动、数据接收和数据处理。工作原理：通过安装在每个车位上方的超声波车位探测器，实时采集停车场的各个车位的车辆信息。连接探测器的节点控制器会按照轮询的方式，对所连接的各个探测
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