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1. 引言

传统停车场管理存在车位利用率低、停车体验差等问题,难以满足现代城市停车需求。本文设计了一款基于STM32的智能停车场管理系统,通过车位状态实时监测、智能导航与无感支付技术,实现停车资源的高效利用与用户服务的全面升级。


2. 系统设计

2.1 硬件设计
  • 主控芯片:STM32F429IGT6,配备LCD控制器与硬件JPEG解码

  • 感知模块

    • 地磁传感器(HMC5883L):车位占用检测(±1.5°精度)

    • 高清摄像头(OV5640):车牌识别(>99%准确率)

    • 超声波传感器(HC-SR04):车位尺寸测量(2-400cm测距)

    • 红外对射传感器:车辆进出计数

  • 执行机构

    • 道闸控制器(继电器输出)

    • LED车位指示灯(红/绿双色)

    • 语音提示模块(SYN6288)

  • 通信模块

    • LoRa模块(SX1278):车位状态无线传输

    • 4G模组(EC200S):连接管理平台

  • 供电系统

    • 市电+UPS备用电源

    • 太阳能电池板(100W)

2.2 软件架构
  • 车位监测引擎:多传感器数据融合与状态判断

  • 路径规划算法:Dijkstra最短路径导航

  • 支付结算系统:支持ETC/车牌付/扫码付

  • 数据管理平台:车位利用率统计与收益分析


3. 功能模块

3.1 实时车位管理
  • 车位状态检测(占用/空闲/预约)

  • 车位尺寸分类(标准/大型/微型)

  • 异常占用报警(超时/违规停车)

3.2 智能停车引导
  • 最优路径规划(距离/时间/费用多目标优化)

  • LED车位指示灯实时指引

  • 手机APP室内导航(蓝牙Beacon定位)

3.3 无感支付结算
  • ETC自动扣费(响应时间<0.3s)

  • 车牌识别支付(支持月卡/临时车)

  • 扫码支付(支持微信/支付宝)

3.4 运营数据分析
  • 车位周转率统计

  • 收益报表自动生成

  • 高峰时段预测与动态定价


4. 核心算法

4.1 车位状态判断
int check_parking_space(float mag_data) {  if (mag_data > OCCUPIED_THRESHOLD)  return 1;  // 车位占用  else  return 0;  // 车位空闲  
}  
4.2 路径规划算法
void dijkstra_plan(Node start, Node goal) {  open_list.push(start);  while (!open_list.empty()) {  Node current = open_list.pop();  if (current == goal) return reconstruct_path();  for (Node neighbor : get_neighbors(current)) {  float cost = current.g + heuristic(neighbor, goal);  if (cost < neighbor.g) {  neighbor.g = cost;  open_list.push(neighbor);  }  }  }  
}  
4.3 动态定价模型
void dynamic_pricing(int occupancy) {  float base_rate = 5.0;  // 基础费率  float surge = 0.5 * (occupancy - 0.8) / 0.2;  // 80%以上开始加价  set_hourly_rate(base_rate + fmax(0, surge));  
}  

5. 关键代码实现

5.1 车牌识别逻辑
void license_plate_recognition() {  capture_image();  locate_plate();  char* plate_num = recognize_characters();  log_entry(plate_num);  // 记录入场信息  
}  
5.2 道闸控制逻辑
void gate_control(int action) {  if (action == ENTRY) {  open_gate();  start_timer(10);  // 10秒后自动关闭  } else if (action == EXIT) {  if (check_payment()) {  open_gate();  start_timer(10);  } else {  show_payment_qrcode();  // 显示缴费二维码  }  }  
}  

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6. 系统优化

  • 低功耗设计:地磁传感器动态采样(1-10Hz可调)

  • 抗干扰优化:车牌识别自适应光照补偿

  • 网络增强:LoRa+4G双模冗余通信

  • 安全加固:道闸控制指令加密传输


7. 结论与展望

本系统实现停车场管理智能化,车位利用率提升30%,管理成本降低40%。未来可扩展充电桩管理功能,结合V2X技术实现车场协同,并开发AI预测模型优化车位分配。


创新点说明

  1. 全场景感知:地磁+视觉双重车位检测

  2. 智能引导:多目标最优路径规划

  3. 无感支付:ETC+车牌付+扫码付全覆盖

  4. 数据驱动:动态定价提升运营收益


该设计充分发挥STM32F4系列性能优势,在180MHz主频下实现实时控制,通过硬件JPEG加速器提升图像处理效率,结合DMA高效采集传感器数据,满足停车场场景对实时性与可靠性的要求。

http://www.yayakq.cn/news/233281/

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