CN112201029B - 一种电动自行车停车管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动自行车停车管理系统，包括：车载传感器包括车载蓝牙、车载磁力计以及车载控制模块；停车终端包括终端蓝牙模块、终端控制模块、网络通信模块、蓝牙阵列天线、终端磁力计；车载磁力计和终端磁力计测试磁场强度和方向，实现自行车或终端的定位；终端蓝牙模块，包括蓝牙芯片和对位置姿态信息进行检测、判定的相位测量模组；相位测量模组由两个混频电路、相位比较电路、ADC采样电路组成，ADC采样的结果输出到终端控制模块；车载控制模块、终端控制模块的型号为STM32和/或ARM；网络通信模块，为2/3/4/5G的移动通信网络模块。本发明具有比停车棚、锁车架成本低廉的优点，又有准确停放、方便管理的特点。

Description

一种电动自行车停车管理系统
技术领域
本发明涉及交通系统的信息服务技术领域，具体而言，涉及一种电动自行车停车管理系统。
背景技术
我国是电动自行车生产和使用的大国。近些年来，电动自行车一直作为人们在同城内短距离出行的主要代步交通工具。此外，由于电动自行车的廉价、轻便、节能、环保等优点，特别是随着近年来绿色出行、低碳环保、健康生活等理念的不断深入，越来越多的人开始选择骑电动自行车等绿色出行方式。
目前，市场上出现的自行车管理系统，主要是在城市的某个区域内间隔一定距离设置一些存放自行车的点(例如，地铁站口、公交站附近等)，一个存放点一般可以放置十几辆自行车。然而，这些存放点多是采用固定的停车棚、锁车架等方式存在。此类方式不仅增加了成本，还增加了占地面积，不利于推广。
而类似共享单车，自由停放的管理模式，又存在使用者对单车的停放具有随意性，不利于下一位使用者的使用和整个系统的调度管理。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种电动自行车停车管理系统，通过在停车区域安装停车终端，以通过停车终端中的各个模块之间的相互配合作用，规划并测量停车区域的车辆停放角度；停车时，停车终端会检测停放车辆的位置和摆放角度，停放不整齐时，通过服务器告知停车人员调整位置；停放整齐时，更新本停车区域的已停放车辆信息和剩余位置信息。
本发明提供一种电动自行车停车管理系统，包括：设置在所述电动自行车上的车载传感器以及停车终端；其中：
所述的车载传感器包括车载蓝牙、车载磁力计以及车载控制模块；
所述停车终端包括终端蓝牙模块、终端控制模块、网络通信模块、蓝牙阵列天线、终端磁力计；
所述车载磁力计以及所述终端磁力计通过测试磁场强度和方向，以来实现定位自行车或终端的方位；
所述终端蓝牙模块，包括用于实现蓝牙通信的蓝牙芯片和对由蓝牙芯片接收到的由车载传感器的位置姿态信息进行检测、判定求解的相位测量模组；
所述相位测量模组为复数个，每个相位测量模组均由两个混频电路、相位比较电路、ADC采样电路组成，ADC采样的结果输出到终端控制模块；
所述车载控制模块、终端控制模块的型号为STM32和/或ARM；
所述网络通信模块，为2/3/4/5G的移动通信网络模块。
进一步地，所述蓝牙阵列天线，是由复数个独立天线组成的阵列，所述独立天线以两个为一组，连接到所述相位测量模组的混频电路上，所述独立天线的任一天线可连接到所述蓝牙芯片上。
进一步地，所述混频电路由本地振荡器、非线性器件、带通滤波器组成，每个相位测量模组中的两个混频电路使用同一个本地振荡器；信号根据不同的独立天线进入对应的混频电路。
进一步地，不同的独立天线进入对应的混频电路的信号分别为相位不同的S1、S2；
Figure 66086DEST_PATH_IMAGE001
其中，ω1=2*π*f1；f1是蓝牙信号的载波频率，
Figure 29538DEST_PATH_IMAGE002
是S1、S2的相位角。
进一步地，两个所述混频电路共用同一个本地振荡器，本地振荡器输出信号为S3，输入到两个非线性器件；S3的频率f3根据S1、S2确定；
Figure 873998DEST_PATH_IMAGE003
其中，ω3=2*π*f3，
Figure 638822DEST_PATH_IMAGE004
是S 3的相位角。
进一步地，所述混频电路输出的新信号是S1或S2与S3的频率之和或之差：
Figure 49075DEST_PATH_IMAGE005
。
进一步地，所述混频电路包括有带通滤波器，所述带通滤波器获得S1out与S2out，输出S1out、S2out到相位比较电路，通过所述相位比较电路，以方波Ssq的形式输出相位差
Figure 663989DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，
Figure 310259DEST_PATH_IMAGE007
Figure 970785DEST_PATH_IMAGE008
。
进一步地，所述相位测量模组判定求解车载传感器的位置姿态信息的过程包括：通过相位差
Figure 438807DEST_PATH_IMAGE009
、独立天线间距
Figure 254316DEST_PATH_IMAGE010
、载波频率f1计算信号到来方向：
根据相位差
Figure 870105DEST_PATH_IMAGE009
和载波频率f1，计算相位差对应的距离差
Figure 975069DEST_PATH_IMAGE011
；
载波波长
Figure 383748DEST_PATH_IMAGE012
，C为电磁波在空气中传播速度；
相位差对应的距离差
Figure 215832DEST_PATH_IMAGE013
；
相位差对应的距离差
Figure 899010DEST_PATH_IMAGE011
，还是电磁波传播到独立天线的距离差，
Figure 42284DEST_PATH_IMAGE014
；
所述车载传感器的位置姿态信息是以独立天线为焦点、
Figure 16057DEST_PATH_IMAGE014
为差值的双曲面上。
进一步地，所述停车终端预先安装在规划好的停车区域，并对停车区域的车辆停放角度进行规划并测量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在停车区域安装停车终端，规划并测量停车区域的车辆停放角度；停车时，停车终端会检测停放车辆的位置和摆放角度，停放不整齐时，通过服务器告知停车人员调整位置；停放整齐时，更新本停车区域的已停放车辆信息和剩余位置信息；具有比停车棚、锁车架成本低廉的优点，又有准确停放、方便管理的特点。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明实施例的停车终端模块示意图；
图2是本发明实施例的停车终端中的终端蓝牙模块的结构示意图；
图3是本发明实施例的停车终端中的终端蓝牙模块的相位测量模组结构示意图；
图4是本发明实施例的混频原理示意图；
图5是本发明实施例的来波方向计算示意图；
图6是本发明实施例的停车区域示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
本发明提供一种电动自行车停车管理系统，包括：设置在所述电动自行车上的车载传感器以及停车终端；其中：
所述的车载传感器包括车载蓝牙、车载磁力计以及车载控制模块；
所述停车终端，参阅图1所示，包括终端蓝牙模块、终端控制模块、网络通信模块、蓝牙阵列天线、终端磁力计；
所述车载磁力计以及所述终端磁力计通过测试磁场强度和方向，以来实现定位自行车或终端的方位；
所述终端蓝牙模块，参阅图2所示，包括用于实现蓝牙通信的蓝牙芯片和对由蓝牙芯片接收到的由车载传感器的位置姿态信息进行检测、判定求解的相位测量模组；
所述相位测量模组为复数个，参阅图3所示，每个相位测量模组均由两个混频电路、相位比较电路、ADC采样电路组成，ADC采样的结果输出到终端控制模块；
所述车载控制模块、终端控制模块的型号为STM32和/或ARM；
所述网络通信模块，为2/3/4/5G的移动通信网络模块。
所述蓝牙阵列天线，是由复数个独立天线组成的阵列，所述独立天线以两个为一组，连接到所述相位测量模组的混频电路上，所述独立天线的任一天线可连接到所述蓝牙芯片上。
所述混频电路由本地振荡器、非线性器件、带通滤波器组成，参阅图4所示，每个相位测量模组中的两个混频电路使用同一个本地振荡器；信号根据不同的独立天线进入对应的混频电路。
不同的独立天线进入对应的混频电路的信号分别为相位不同的S1、S2；
Figure 579893DEST_PATH_IMAGE001
其中，ω1=2*π*f1；f1是蓝牙信号的载波频率，
Figure 671739DEST_PATH_IMAGE002
是S1、S2的相位角。
两个所述混频电路共用同一个本地振荡器，本地振荡器输出信号为S3，输入到两个非线性器件；S3的频率f3根据S1、S2确定；
Figure 385749DEST_PATH_IMAGE003
其中，ω3=2*π*f3，
Figure 479607DEST_PATH_IMAGE004
是S 3的相位角。
所述混频电路输出的新信号是S1或S2与S3的频率之和或之差：
Figure 712880DEST_PATH_IMAGE005
。
所述混频电路包括有带通滤波器，优选地，带通滤波器为100KHz，所述带通滤波器获得S1out与 S2out，输出S1out、S2out到相位比较电路，通过所述相位比较电路，以方波Ssq的形式输出相位差
Figure 963378DEST_PATH_IMAGE009
；
其中，
Figure 380279DEST_PATH_IMAGE007
Figure 30441DEST_PATH_IMAGE008
。
所述ADC采样电路，通过采样获得相位差
Figure 670500DEST_PATH_IMAGE009
的具体数值。
所述相位测量模组判定求解车载传感器的位置姿态信息的过程包括：通过相位差
Figure 969895DEST_PATH_IMAGE009
、独立天线间距
Figure 136958DEST_PATH_IMAGE010
、载波频率f1计算信号到来方向，参阅图5所示：
根据相位差
Figure 641627DEST_PATH_IMAGE009
和载波频率f1，计算相位差对应的距离差
Figure 718167DEST_PATH_IMAGE011
；
载波波长
Figure 567174DEST_PATH_IMAGE012
，C为电磁波在空气中传播速度；
相位差对应的距离差
Figure 20153DEST_PATH_IMAGE013
；
相位差对应的距离差
Figure 444574DEST_PATH_IMAGE011
，还是电磁波传播到独立天线的距离差，
Figure 692016DEST_PATH_IMAGE014
；
所述车载传感器的位置姿态信息是以独立天线为焦点、
Figure 903685DEST_PATH_IMAGE014
为差值的双曲面上。
所述停车终端预先安装在规划好的停车区域，并对停车区域的车辆停放角度进行规划并测量，参阅图6所示。
本发明实施例的使用流程为：
(1)停车车位上停车终端安装及初始化
参照图6所示的停车区域示意图，本发明电动自行车停车管理系统在使用时，应先规划停车区域，并在停车区域安装停车终端，规划并测量停车区域的车辆停放角度；
(2)车辆停放
A.电动自行车停放时，车载传感器会通过车载蓝牙传输当前的车载磁力计信息到停车终端；
B.停车终端接收车载蓝牙传输的蓝牙信号，并通过相位测量模组获得该蓝牙信号的到来方向和位置；
C.停车终端还会接收蓝牙信号中携带的车载磁力计信息；
D.停车终端中，终端控制模块会根据蓝牙信号中的车载位置信息进行车辆停放位置的判定，判定原则为从停车区域一端开始，稠密分布；如果未遵循此原则，停车终端会通过网络通信模块上报服务器，由服务器反馈给当前的停车人员，指导其调整；
E.停车终端还会根据蓝牙信号中的车载磁力计信息，对摆放好的车辆姿态进行检测，如果车辆停放歪了或倒了，停车终端会通过网络通信模块上报服务器，由服务器反馈给当前的停车人员，指导其调整；
F.如果所有停放达到要求，停车终端上报服务器本次停放结果，同时更新本停车区域的已停放车辆信息和/或剩余位置信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在停车区域安装停车终端，并通过停车终端所包含的各个模块之间的互相配合，规划并测量停车区域的车辆停放角度；停车时，停车终端会检测停放车辆的位置和摆放角度，停放不整齐时，通过服务器告知停车人员调整位置；停放整齐时，更新本停车区域的已停放车辆信息和剩余位置信息；具有比停车棚、锁车架成本低廉的优点，又有准确停放、方便管理的特点。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种电动自行车停车管理系统，其特征在于，包括：设置在所述电动自行车上的车载传感器以及停车终端；其中：
所述的车载传感器包括车载蓝牙、车载磁力计以及车载控制模块；
所述停车终端包括终端蓝牙模块、终端控制模块、网络通信模块、蓝牙阵列天线、终端磁力计；
所述车载磁力计以及所述终端磁力计通过测试磁场强度和方向，以来实现定位自行车或终端的方位；
所述终端蓝牙模块，包括用于实现蓝牙通信的蓝牙芯片和对由蓝牙芯片接收到的由车载传感器的位置姿态信息进行检测、判定求解的相位测量模组；
所述相位测量模组为复数个，每个相位测量模组均由两个混频电路、相位比较电路、ADC采样电路组成，ADC采样的结果输出到终端控制模块；
所述蓝牙阵列天线，是由复数个独立天线组成的阵列，所述独立天线以两个为一组，连接到所述相位测量模组的混频电路上，所述独立天线的任一天线可连接到所述蓝牙芯片上；
所述混频电路由本地振荡器、非线性器件、带通滤波器组成，每个相位测量模组中的两个混频电路使用同一个本地振荡器；信号根据不同的独立天线进入对应的混频电路；
所述混频电路包括有带通滤波器，所述带通滤波器获得S1out与 S2out，输出S1out、S2out到相位比较电路，通过所述相位比较电路，以方波Ssq的形式输出相位差
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
不同的独立天线进入对应的混频电路的信号分别为相位不同的S1、S2；
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中，ω1=2*π*f1；f1是蓝牙信号的载波频率，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
是S1、S2的相位角；
两个所述混频电路共用同一个本地振荡器，本地振荡器输出信号为S3，输入到两个非线性器件；S3的频率f3根据S1、S2确定；
Figure DEST_PATH_IMAGE012
其中，ω3=2*π*f3，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
是S 3的相位角；
所述混频电路输出的新信号是S1或S2与S3的频率之和或之差：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
；
所述相位测量模组判定求解车载传感器的位置姿态信息的过程包括：通过相位差
Figure 325017DEST_PATH_IMAGE002
、独立天线间距
Figure DEST_PATH_IMAGE018
、载波频率f1计算信号到来方向：
根据相位差
Figure 782543DEST_PATH_IMAGE002
和载波频率f1，计算相位差对应的距离差
Figure DEST_PATH_IMAGE020
；
载波波长
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，C为电磁波在空气中传播速度；
相位差对应的距离差
Figure DEST_PATH_IMAGE024
；
相位差对应的距离差
Figure 957435DEST_PATH_IMAGE020
，还是电磁波传播到独立天线的距离差，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
；
所述车载传感器的位置姿态信息是以独立天线为焦点、
Figure 842214DEST_PATH_IMAGE026
为差值的双曲面上；
所述车载控制模块、终端控制模块的型号为STM32和/或ARM；
所述网络通信模块，为2/3/4/5G的移动通信网络模块。
2.根据权利要求1所述的电动自行车停车管理系统，其特征在于，所述停车终端预先安装在规划好的停车区域，并对停车区域的车辆停放角度进行规划并测量。
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