CN209980460U - 一种人车合一智能识别系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种人车合一智能识别系统，包括主控模块、与主控模块连接的微波接收模块、与主控模块连接的解码模块、与主控模块连接的通信模块、与主控模块连接的存储模块、与主控模块连接的电源管理模块。微波接收模块接收汽车无线钥匙信号并将微波接收模块的输出信号传送给解码模块，解码模块对微波接收模块输出信号进行解码并得到解码信号，解码模块将解码信号传送给主控模块，主控模块通过解码信号得到汽车钥匙识别码并通过汽车钥匙识别码得到汽车信息，主控模块将汽车信息传送至存储模块或通过通信模块上传至网络服务器。本系统采用无线技术监控交通运行，解决了汽车套牌逃逸、监控摄像头盲区等问题。

Description

一种人车合一智能识别系统

技术领域

本实用新型涉及交通监控领域，尤其是涉及一种人车合一智能识别系统。

背景技术

近年来，随着“智慧城市”概念的提出，安防监控技术在人们的生活中所占地位越来越重要。在安防应用中，传统的音视频技术已经十分成熟，城市内各处都安装着监控摄像头，可以随时调取当地的音视频资料，此技术已经多次在公安侦破的重大案件中起到至关重要的作用。通过不同的高科技技术定位犯罪分子的行动和身份成为当下研究的一项热门课题，为国家长治久安打下基础。

视频领域的人脸识别等技术能够确保对行人的身份和行为进行确认，但对于汽车识别仅仅停留在识别车牌。越来越多的人们选择汽车出行，犯罪分子也不例外。有关数据显示，在2018年年末，我国机动车保有量接近4亿辆，其中，汽车占比超过50％，多达2.64亿辆。在国民经济保持迅猛发展的良好势态下，广大民众生活水平相较之前明显改善，汽车刚性需求进一步扩大，在此背景下我国汽车保有量短时间内持续增长。

随着汽车保有量的持续增加以及人们对监控质量要求的日益提高，现有视频监控系统自身所具有的不足逐步凸现出来，已无法全面有效地满足实际应用需求。视频监控系统具有以下不足：一、图像容易受影响而导致分辨率不高；二、暴露在外的视频监控设备很容易被不法分子发现并规避；三、无法识别套牌车；四、视频监控系统监控空间具有盲点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的不足，提供一种准确性高、鲁棒性好、不易被规避以及无盲点的一种人车合一智能识别系统。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种人车合一智能识别系统，包括主控模块、与主控模块连接的微波接收模块、分别与微波接收模块以及主控模块连接的解码模块、与主控模块连接的通信模块、与主控模块连接的存储模块、与主控模块连接的电源管理模块。以上技术方案中，汽车本身具有发送汽车无线钥匙信号的无线发射器，汽车无线钥匙信号带有编码加密，微波接收模块接收汽车无线钥匙信号并将汽车无线钥匙信号传送给解码模块，解码模块对汽车无线钥匙信号进行解码并得到解码信号，解码模块将解码信号传送给主控模块，主控模块通过解码信号得到汽车钥匙识别码并通过汽车钥匙识别码得到汽车信息，主控模块将汽车信息传送至存储模块或通过通信模块上传至网络服务器。汽车信息包括汽车位置信息、汽车唯一特征信息，汽车唯一特征信息包括汽车牌照，从而公安或监管部门能获取汽车信息以达到交通监管的效果。本系统还能应用于能发射无线信号的电动自行车，电动自行车的无线信号带有相应的编码加密，微波接收模块接收电动自行车的无线信号并将电动自行车的无线信号传送给解码模块，解码模块对电动车的无线信号信号进行解码并得到解码信号，解码模块将解码信号传送给主控模块，主控模块通过解码信号得到电动自行车的无线信号识别码并通过电动自行车的无线信号识别码得到电动自行车信息，主控模块将电动自行车信息传送至存储模块或通过通信模块上传至网络服务器。

作为优选，微波接收模块包括用于接收汽车无线信号的射频接收器。以上技术方案中，汽车无线发射器工作在315MHz和433MHz的Sub-GHz频段，采用ASK和FSK编码方式，本实用新型的微波接收模块包括能够实时获取ASK数据，以及能实时准确地接收FSK数据的射频接收器，本实用新型的射频接收器为MAX1471芯片，MAX1471芯片在实际运行中无需另行配置较多的外部元件，能够共同构成一个功能强大的无线RF数字数据接收器，工作频段介于300MHz与450MHz之间，MAX1471中安装了维持超外差接收器正常运行过程的各种有源元件，射频接收器内设有低噪声放大器、镜频抑制混频器、锁相环、本振、带接收信号强度指示的限幅放大器、FM解调器、稳压器、差分峰值检测数据解调器。

作为优选，解码模块包括分别与主控模块和射频接收器连接的协处理器。以上技术方案中，射频接收器传送协处理器汽车无线钥匙信号传送给协处理器，协处理器对汽车无线钥匙信号进行解码并得到解码信号，解码模块将解码信号传送给主控模块，主控模块通过解码信号得到汽车钥匙识别码并通过汽车钥匙识别码对汽车进行定位并得到定位信息，主控模块将定位信息传送至存储模块或通过通信模块上传至网络服务器。主控模块包括主控制器。协处理器为STM32F030微控制器，STM32F030微控制器搭载有高性能ARMCortex-M0 32位RISC运算内核，最大时钟速率为48MHz，STM32F030微控制器拥有16Kb的Flash存储空间以及4Kb的SRAM为程序运行提供存储空间，STM32F030微控制器包含1个16位高级控制定时器以及4个16位通用定时器。通信接口方面，STM32F030微控制器拥有1个SPI总线控制器、一个I2C总线控制器、一条USART串行总线并拥有一个11通道的12位模数转换器(A/D)。STM32F030微控制器运行电压2.4到3.6V，工作温度范围达到最大-40℃到105℃。STM32F030微控制器拥有高效易开发的32位M0核心的情况下成本也及其低廉，价格下探至8位MCU的范围。通过定时器的边沿捕获功能获取射频接收器的输出信号，通过模数转换器(A/D)测量接收信号强度指示(RSSI)。作为优选，协处理器的个数为四个，四个协处理器均采用主控制器内锁相环(PLL)产生的时钟进行工作，并接收主控制器的复位信号以及启动模式(Boot)信号；协处理器通过挂载在主控制器上的SPI总线进行数据通信，并与主机通过串口二次连接，方便了调试和系统固件升级。以上整个设计满足了并行信号采集解码、信号功率测量、固件升级等功能。协处理器完全受主处理器控制，可随时通过主控制器进行固件烧写、复位、时钟调整等操作。

作为优选，通信模块包括分别与主控模块连接的有线通信模块和无线通信模块。以上技术方案中，有线通信模块和无线通信模块丰富了通信模式的选择。

作为优选，有线通信模块包括与主控模块连接的以太网模块。以上技术方案中，主控模块包括主控制器。以太网模块很好地对接了现有的以数字摄像机为主的视频监控网络，通过以太网模块可以共用视频监控专用的网络资源。以太网模块包括以太网芯片，以太网芯片包括物理接口收发器PHY和控制器MAC，外部利用RMII接口实现和以太网的MAC进行即时通信；以太网芯片的I/O引脚电压满足IEEE802.3-2005标准；以太网芯片嵌入了一个性能稳定且功能可靠的10-BASE-T/100BASE-TX全双工传输模块，支持10Mbps、100Mbps。以太网芯片能够依托自协商的形式和主控制器实现有效连接，并能够HP Auto-MDIX自动翻转，能够在不更换网线的前提下把现有连接调整为直连或者交叉连接。

作为优选，无线通信模块包括NB-IOT模块。以上技术方案中，NB-IOT模块大部分频段工作在1GHz以内，信号带宽较窄，一般为15KHz，且NB-IOT模块具有覆盖范围非常大、穿墙能力强的优点。NB-IOT模块包括NB-IOT芯片。NB-IOT芯片中第16引脚BVAT与+3.3V连接，通过第18引脚可以实现reload重载功能，通过第19引脚可以实现reset复位功能，第11、12引脚接地，通过第5、6引脚实现UART串口接收功能，通过第7、8引脚实现UART串口发送功能。NB-IOT芯片设有与NB-IOT芯片串联连接的第一输入电压、与第一输入电压并联连接的第一电容C1、与第一输入电压并联连接的第二电容C2，第一电容C1与第二电容C2并联连接，第一电容C1的一端与第一输入电压连接，第一电容C1的另一端接地，第二电容C2的一端与第一输入电压连接，第二电容C2的另一端接地。第一电容与第二电容的设置使第一输入电压更加稳定，从而使NB-IOT芯片接收、传送信号更加稳定可靠

作为优选，电源管理模块包括对输入电源进行一次稳压的同步降压稳压器、对输入电源进行二次稳压的线性稳压器。以上技术方案中，同步降压稳压器和线性稳压器使得输入电源更加稳定且符合整个系统的要求。输入电源用于对本系统供电。

作为优选，存储模块包括与主控模块连接的可编程读写存储器。以上技术方案中，主控模块包括主控制器。可编程读写存储器具有技术成熟、寿命长、可擦写一百万次且价格便宜的优点。可编程读写存储器为AT24C512芯片。可编程读写存储器的第1、2、3、4、7引脚接地，第5引脚接SDA双向数据线，第6引脚接SCL时钟线。SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，则开始主控制器传送数据至可编程读写存储器；SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，主控制器结束传送数据至可编程读写存储器。可编程读写存储器设有与可编程读写存储器串联连接的第二输入电压、与二输入电压并联连接的第三电容C3、与第二输入电压并联连接的第四电容C4，第三电容C3与第四电容C4并联连接，第三电容C3的一端与第二输入电压连接，第三电容C3的另一端接地，第四电容C4的一端与第二输入电压连接，第四电容C4的另一端接地。

作为优选，主控模块包括主控制器。以上技术方案中，本实用新型的主控制器为STM32F407微处理器，STM32F407微处理器具有32位ARM Cortex-M4内核，其工作频率高达168MHz，支持浮点运算加速以及数字信号处理指令。STM32F407微处理器外设极其丰富，拥有大容量Flash以及大容量SRAM，自带CRC硬件计算单元。通信方面，STM32F407微处理器有3个SPI总线控制器、3个I2C总线控制器、2个CAN总线控制器、6个独立的串行通信控制器，支持USB OTG等，方便与其他模块的通信连接及信号处理。STM32F407微处理器具有实时控制的准确性以及稳定性的优点。

作为优选，输入电源包括外进12V直流、锂电池、USB输入电源。以上技术方案中，外进12V直流、锂电池、USB三中不同的供电方式的任一方式均能对本系统供电，一方面保证系统的不间断电源供给，另一方面方便开发调试。

作为优选，解码模块采用自适应捕获逻辑算法对汽车无线钥匙信号解码。自适应捕获逻辑算法包括以下步骤：S1：微波接收模块采集有效信号并将有效信号传送至解码模块；S2：解码模块利用有效信号的频宽计算有效信号的时钟频率并得到有效信号的编码方式；S3：解码模块根据有效信号的时钟频率和编码方式进行解码并得到解码信号；S4：将解码信号传送给主控模块。以上技术方案中，微波接收模块在空载的情况下会将接收到的随机噪声整形为脉冲信号并传送至解码模块，从而去除了大量的无效数据，而且极大地降低了解码模块的运算复杂。微波接收模块还能对每一个脉冲信号的脉宽都进行记录比对，如果有多个脉冲宽度都一致的情况下，可以确定此时输入的是有序信号，然后判断该有序信号是否为有效信号，有效信号为频率小于等于5KHZ的有序信号；若有序信号的频率小于等于5KHz，则微波接收模块将此有序信号视为有效信号；若有序信号的频率大于5KHz，则微波接收模块将此有序信号过滤，并重新采集汽车无线钥匙信号。解码模块根据有效信号的时钟频率和编码方式进行解码，更准确地得到了解码信号，降低了外界的影响，提升了本实用新型的人车合一智能识别装置对汽车识别的准确率。

作为优选，S1步骤包括：S10：微波接收模块将采集到的汽车无线钥匙信号整形为脉冲信号；S11：微波接收模块从输出脉冲信号中筛选并得到有序信号；S12：微波接收模块对每个有序信号进行过滤，过滤掉频率大于5kHz的有序信号，并得到频率小于等于5kHz的有效信号。以上技术方案中，微波接收模块在空载的情况下会将接收到的随机噪声整形为脉冲信号并传送至解码模块，从而去除了大量的无效数据，而且极大地降低了解码模块的运算复杂。微波接收模块还能对每一个脉冲信号的脉宽都进行记录比对，如果有多个脉冲宽度都一致的情况下，可以确定此时输入的是有序信号；然后依据有序信号的脉冲宽度将频率超过5kHz以上的有序信号过滤并得到有效信号；对每个有序信号进行过滤减少了无序信号对解码的影响，提升了本实用新型的人车合一智能识别装置对汽车识别的准确率。

本实用新型具有的有益效果是：

1、提供一种能够准确定位车辆身份的交通监控系统；

2、本实用新型的交通监控系统解决了汽车套牌逃逸、监控摄像头盲区等问题；

3、本实用新型的交通监控系统具有准确性高、鲁棒性好、不易被规避的优点。

附图说明

图1是本实用新型的人车合一智能识别系统的系统模块示意图；

图2是本实用新型的协处理器接口电路的示意图；

图3是本实用新型的射频接收器的示意图；

图4是本实用新型的NB-IOT模块接口电路的示意图；

图5是本实用新型的可编程读写存储器接口电路的示意图；

图6是本实用新型的自适应捕获逻辑算法的流程示意图。

图中：1、主控模块，10、主控制器，2、解码模块，20、协处理器，3、微波接收模块，30、射频接收器，4、通信模块，40、以太网模块，41、NB-IOT模块，5、存储模块，50、可编程读写存储器，6、电源管理模块，60、同步降压稳压器，61、线性稳压器。

具体实施方式

以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的说明。

如图1-6所示，本实施例的一种人车合一智能识别系统，包括主控模块1、与主控模块连接的微波接收模块3、分别与微波接收模块3以及主控模块1连接的解码模块2、与主控模块连接的通信模块4、与主控模块连接的存储模块5、与主控模块连接的电源管理模块6。

本实施例中，微波接收模块3包括用于接收汽车无线信号并输出基带信号的射频接收器30。本实用新型的射频接收器30为MAX1471芯片，其中，低噪声放大器LNA用于本射频接收器的中高频前置放大器；IMAGE REJECTION为本射频接收器的镜像抑制，IF LIMITINGAMPS和RSSI为限流模块以及信号强弱指示模块，FSK DEMODULATOR将经过IF LIMITINGAMPS限流模块后的信号进行解调，经过FSK DEMODULATOR解调后的信号再经过FSK DATAFILTER进行过滤；CRYSTAL OSCILLATOR为本射频接收器的晶体振荡器，PHASE DETECTOR为鉴相器，鉴相器是锁相环PLL的重要组成部分，用于鉴别输入信号的相位差，VOC为压控震荡器，LOOP FILTER为对压控震荡器VOC过滤信号的环形滤波器；两路输入信号在压控震荡器VOC的作用下经过镜像抑制并得到输出信号；SERIAL INTERFACE为串行接口，CONTROLREGISTERS为控制寄存器，POLLING TIMER为轮询计时器。MAX1471芯片作为本实用新型的射频接收器30，能够在实际运行中无需另行配置较多的外部元件，能够构成一个功能强大的射频接收器。

本实施例中，解码模块2包括分别与主控模块1和射频接收器30连接的协处理器20。本实施例采用STM32F030微控制器作为协处理器20。STM32F030微控制器中，BOOT接口与主控制器10连接；PA0接口连接ADC接口；PA3接口连接TIM15并用于调制脉冲宽度；PA4、PA5、PA6、PA7位SPI串行接口；PA4连接NSS片选信号；PA5连接SCK时钟信号；PA6连接MISO；PA7连接MOSI；PA9接口为TX数据发送接口；PA10接口为RX数据接收接口；PA13为SWDIO接口，PA14位SWCLK接口，PA13、PA14分别与单排8针直立插座的第一、第二引脚连接；PF0-OSC-IN和PF0-OSC-OUT为外部晶振引脚；NRST为异步复位引脚；VSS引脚接地；VDD和VDDA接3V电压。本实施例采用四个STM32F030微控制器，每个STM32F030微控制器均受主处理器控制，可随时通过主控制器10进行固件烧写，复位，时钟调整等操作，四个协处理器统一采用主控制器10内锁相环PLL产生的时钟进行工作，接受主控制器10的复位以及启动模式Boot信号，通过挂载在主控制器10上的SPI总线进行数据通信。

本实施例中，通信模块4包括分别与主控模块1连接的有线通信模块和无线通信模块。

本实施例中，有线通信模块包括与主控模块1连接的以太网模块40。

本实施例中，无线通信模块包括与主控模块1连接的NB-IOT模块41。NB-IOT模块41包括NB-IOT芯片。NB-IOT芯片中，第5、6、7、8引脚为UART接口，第5、6引脚为UART的串口接收接口，第7、8引脚为UART串口的发送接口；第9引脚是IOT-work接口；第11、12引脚接地；第16引脚为VBAT引脚，第16引脚接3.3V外部电压，3.3V外部电压并联连接有电容，电容另一端接地，电容的设置使得3.3V外部电压更加稳定；第18引脚为Reload重载引脚，第19引脚为Reset复位引脚。

本实施例中，电源管理模块6包括对输入电源进行一次稳压的同步降压稳压器60、对输入电源进行二次稳压的线性稳压器61。输入电源用于对本系统供电。

本实施例中，存储模块5包括与主控模块1连接的可编程读写存储器50。可编程读写存储器50采用3.3V供电，并通过I2C总线与主控模块1进行通信。可编程读写存储器50通过I2C总线与主控模块1连接；I2C总线包括SDA数据信号线、SCL时钟信号线，SDA数据信号线一端与可编程读写存储器50连接，SDA数据信号线另一端与主控模块1连接，SCL时钟信号线一端与可编程读写存储器41连接，SCL时钟信号线另一端与主控模块1连接。本实施例的可编程读写存储器为AT24C512芯片。可编程读写存储器的第1、2、3、4、7引脚接地，第5引脚接SDA双向数据线，第6引脚接SCL时钟线。SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，则主控模块1开始传送数据至可编程读写存储器；SCL为高电平时，SDA由低电平向高电平跳变，主控模块1结束传送数据至可编程读写存储器；SDA和SCL还均连接有10KΩ的上拉电阻，上拉电阻与3.3V外部电压连接。第8引脚为VCC引脚，第8引脚接3.3V外部电压，外部电压还连接有用于稳压的电容，电容另一端接地。

本实施例中，主控模块1包括主控制器10。

本实施例中，输入电源包括外进12V直流、锂电池、USB输入电源。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种人车合一智能识别系统，其特征在于：包括主控模块(1)、与主控模块(1)连接的微波接收模块(3)、分别与主控模块(1)以及微波接收模块(3)连接的解码模块(2)、与主控模块(1)连接的通信模块(4)、与主控模块(1)连接的存储模块(5)、与主控模块(1)连接的电源管理模块(6)。

2.根据权利要求1所述的一种人车合一智能识别系统，其特征在于：微波接收模块(3)包括用于接收汽车无线钥匙信号的射频接收器(30)。

3.根据权利要求2所述的一种人车合一智能识别系统，其特征在于：解码模块(2)包括分别与主控模块(1)和射频接收器(30)连接的协处理器(20)。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种人车合一智能识别系统，其特征在于：通信模块(4)包括分别与主控模块(1)连接的有线通信模块和无线通信模块。

5.根据权利要求4所述的一种人车合一智能识别系统，其特征在于：有线通信模块包括与主控模块(1)连接的以太网模块(40)。

6.根据权利要求5所述的一种人车合一智能识别系统，其特征在于：无线通信模块包括与主控模块(1)连接的NB-IOT模块(41)。

7.根据权利要求1或2或3或5或6所述的一种人车合一智能识别系统，其特征在于：电源管理模块(6)包括对输入电源进行一次稳压的同步降压稳压器(60)、对输入电源进行二次稳压的线性稳压器(61)。

8.根据权利要求7所述的一种人车合一智能识别系统，其特征在于：存储模块(5)包括与主控模块(1)连接的可编程读写存储器(50)。

9.根据权利要求1或2或3或5或6或8所述的一种人车合一智能识别系统，其特征在于：主控模块(1)包括主控制器(10)。

10.根据权利要求9所述的一种人车合一智能识别系统，其特征在于：输入电源包括外进12V直流、锂电池、USB输入电源。

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