智能摄像头系统技术路线

潘佳瑶 项宇轩 李毅杰 时皓龙 金伟栋

摘要：智能摄像头可以有效地解决许多由于车流量过高导致的交通拥挤问题，采用STM32作为主控制芯片，通过智能摄像头监控路况，依据所监视道路车流量大小适当调节红绿灯时间长短，将数据传至读秒器并显示;同时采用5G通信技术将道路信息汇总成路线方案发送至车主以便自行调整路线。在红绿灯和摄像头出现故障时，通过GSM远程通信模块向维修部发送信号进行维修。

一、智能红绿灯技术路线

1、整体结构

通过STM32控制实现对DSP、GSM等系统的控制。全景摄像头采集到汽车及行人信息，通过图像传感器，将信号传入IO口，进行A/D转换后发送到DSP系统，在通过数据分析后与读秒器信号反馈，输出所要的倒计时时间，而GPS和GSM则能快速提供位置和通讯信息。

2、主芯片的选择

本系统选用了高性价比的STM32F103VCT6芯片。STM32拥有比单片机更强的运算能力，且价格低廉，它还有非常丰富的外设与内设资源，扩展性强，非常适用于设计智能设备。STM32集成了32-512KB的閃存和6-64KB的静态存储器，不用担心内存溢出。并且，内部集成了2个12位的us级的A/D转换器和12位D/A转换器，开发者并不需要外接模数或数模转化芯片来额外增加成本。

3、主要硬件电路设计

① GSM通信模块

GSM通信模块主要通过串口与单片机进行连接， 从而单片机实现对GSM通信模块的控制。GSM通信模块包含的串口提供了多条控制线， 但在设计中仅仅使用数据信号线TXD和RXD。

② 智能读秒器电路模块

考虑到智能交通信号灯的时间间隔会根据周围交通情况发生改变，读秒器仅显示最后五秒的时间间隔。当智能交通信号灯一次次根据周围交通情况改变时间间隔时，智能读秒器会将交通信号灯提供的时间间隔先存入一个读秒器里不显示在信号灯的屏幕上，当时间间隔的数值为五秒时启动另一个读秒器，并将数据显示在交通信号灯的屏幕上。

③ DSP模块

DSP是信号处理模块的核心处理器，对红绿灯间隔的大量计算都是由它来完成的。本项目拟选用 DSP 的具体型号为TMS320F28335。得益于其浮点运算单元，红绿灯可快速编写控制算法而无需在处理小数操作上耗费过多的时间和精力。

④ 5G通信系统

5G通信系统的核心是由同时同频全双工技术、MIMO系统等共同组成。

同时同频全双工技术是在同一个物理信道上实现两个方向信号的传输，即通过在通信双工节点的接收机处消除自身发射机信号的干扰，在发射机信号同时，接收来自另一节点的同频信号。

MIMO允许多个天线同时发送和接收多个空间流，并能够区分发往或来自不同空间方位的信号。MIMO 技术的应用，使空间成为一种可以用于提高性能的资源，并能够增加无线系统的覆盖范围。

二、结语

综上所述，该系统的设计很好地缓解现代车流量过大导致的交通拥挤的现象，一定程度上解决了早晚高峰交通堵塞、路面资源利用不佳等问题。实用价值较高，有望投入实用替代单一功能摄像头。

参考文献：

[1]张毅刚，彭喜元.单片机原理与应用设计[M].电子工业出版社，2008

[2]王建雷. 八车道十字路口交通灯智能控制实现. 2012

[3]刘胤哲. 智能红绿灯在城市中的应用探讨.，2019

作者简介：潘佳瑶，衢州学院2019级电气工程及其自动化专业学生;

指导教师： 叶志斌

项目基金：国家大学生创新创业训练计划项目（202011488022）。