基于激光扫描的车联网监控系统设计

摘 要：车联网技术主要应用在智能交通体系中，交通智能信息和数据的获得需要建立在车联网基础上。利用激光扫描技术搭建完善的车辆监控系统是专业技术人员思考的问题，在智能交通迅速发展的今天，利用先进技术可以提高车辆智能控制的水平。本文首先对激光扫描系统进行了概述，对系统架构进行了介绍，对硬件和软件进行了分析，对车联网监控大数据的分布模型进行了探讨。

关键词：激光扫描;车联网;监控系统

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）13-0041-02

0引言

车联网是将车辆及交通情况与网络建立连接的网络模式和习题，车联网的使用可以促进智能交通的快速发展，可以使终端系统快速获得车辆的行车数据和信息，终端系统可以获得实时的信息和数据。基于三维激光扫描技术的车联网数据监控系统，首先对激光扫描技术进行了概述，解析了扫描技术的处理流程，利用激光传感器采集数据，统计车辆相关信息进行特征分析，采用结合模糊聚类和激光波束集成方法对数据进行融合，对车联网输出链路层监控数据进行分割和输出，识别挖掘的数据，做好仿真实验，提取相应的数据信息，实现对车辆行驶的监控[1]。

1激光扫描系统概述

1.1激光扫描技术原理

三维激光扫描技术是一种高速激光检测技术，属于一种高新技术，可以以点式的形式监测被监测物的三维数据。车联网运用的三维激光扫描设备主要由激光检测模块、激光扫描模块和支架构成。扫描模块主要运用光机式、电镜式、多棱镜式和全息光学阵列式扫描的方法，对车联网产生的数据进行监控，扫描的范围很大，有助于提高精度，本次研究采用全息光学阵列式扫描技术。

全息光学阵列式扫描主要是利用内置驱动马达控制反射镜的转动，这种扫描模块可以有效的控制激光束，使激光束沿横、纵两个方向对数据和信息进行扫描。

1.2基于激光扫描技术的大数据监控处理

三维激光扫描技术性能较强，扫描范围广，可以获取多个点的数据及信息且扫描十分立体，可以分为数据采集、配准、特征提取、分析、建模等。

2车联网监控系统架构

2.1系统总体架构

基于计算机互联网的车辆监控系统主要是利用现代通讯技术和传感技术，实现对车辆自身及交通信息数据的采集和处理，实现车辆、道路、行人、城市网络的连接，建立智能化的车辆交通运行体系，具有智能定位、识别、跟踪监控的功能。车联网监控系统主要架构可以分为感知层、网络层及应用层。感知层主要是利用RFID 电子标签、传感器、扫描仪器、摄像头感知车辆，获取信息和数据，包括车辆数量、行车路线、行驶状态、路段拥挤情况等，通过网络层收集信息和数据传至处理平台，实现海量数据和信息的传递和转移，对数据进行分析、筛选和处理，实现远距离通信及控制。应用层是实现人机交互，连接车载计算机或终端等，通过卫星定位实现地图导航、语音识别等，通过车载通信系统为驾驶者提供交通信息，为车辆交通管理部门提供数据和信息[2]。

2.2系统功能

基于扫描技术的车联网监控系统主要以三维扫描和GPS车辆监控为基础，使用现代通信技术和GPS定位技术，实现对车辆行驶和交通运输的管理，实现地车载系统的控制，做好车辆安防报警，为驾驶人提供相关信息，提升车辆行驶安全性。车辆及交通监控管理部门也利用扫描技术和GPS技术获取相关信息，保证对城市道路交通的控制，为车辆违规运行处罚提供依据，为城市智能交通体系的建立提供数据。车联网监控系统具有可扩展性及可伸缩性，计算机通信及信息存儲能力较强，系统要定期维护与升级，保证各类设备的正常运转[3]。

3 系统硬件分析

基于扫描技术的车联网监控系统的硬件包括很多部分，如扫描仪器、定位仪器、摄像设备、车载终端设备、监控调度中心设备等。车载终端是利用GPS模块数据处理技术，使用嵌入式处理器结构进行设计，使用S3C处理器，提高数据运算速度，使用多个串口实现不同设备的连接。

车载终端是这一系统中的重要模块，可以收集车辆运行数据，同时监控部门设置在城市道路两侧及交叉口的扫描和拍录设备也是核心部分，最后将获得的信息和数据通过网络传送至网络平台，实现监控和调度。

3.1 GPS/GPSR集成模块

使用 GPS/GPRS 集成一体化的芯片SIM，芯片供电电压为5 V，由两个串口连接，支持电池充电，能耗较低，静态电流只有1.0mA，使用 TCP/IP 协议连接网络，实时获得相关信息和数据。

3.2 电源模块

车联网监控系统中的硬件可以保证系统的安全运行，车辆电源在12V～24V，嵌入处理器使用三种电源，汽车电器环境复杂，点火及行驶过程中输出电压不稳，电源设计要格外注意，要使用开关电源调节芯片LM 作为电源模块。监控硬件中也要根据设备情况调节电源连接情况，保证及时获取交通信息。

4系统软件设计

车联网监控系统软件分为两部分，一部分是车载终端嵌入式处理器软件，一部分是远程监控中心软件。车载软件是在Linux操作系统的基础上建立的，是实现硬件初始化的最底层软件。远程监控中心软件的作用是接收和处理获取的车辆及交通数据和信息，完成信息数据的查询和接收，软件还负责数据库的操作和算法选择。

4.1 GPS模块软件分析

GPS监控模块的作用是对车辆实施监控，显示车辆的行车轨迹，可以实时跟踪车辆运行路线和运行状态。调度和监控中心收到调度命令，对车辆终端发送调度命令，移动终端接收到信息后存档且转发。远程监控中心接收报警信息，监听形式核实掌握车辆运行情况，可以实施重点跟踪，保存数据资料，可以随时从系统调取单个车辆运行轨迹和地图进行打印，为车辆监控和案件侦破提供依据。

4.2 GPRS无线数据通信软件

车辆嵌入式处理器使用两个端口连接实现SIM控制，监控系统可以获取和传递动态数据和信息，如果GPRS模块长时间没有接收到命令可能存在掉线的问题，要重新进行连接，利用软件实现在线检测，保证数据传输的稳定性。

4.3车联网大数据分布模型分析

基于扫描的车联网监控系统首先利用激光传感器采集海量数据，包括车辆信息和交通视频等，对于城市道路的车流量进行监控，掌握某一路段的拥堵情况，对车联网数据进行整合和分析，结合多媒体数据融合技术，建立三维信息处理模型。构建大数据分布式数据结构模型，用四元组表示大数据模糊分布式存储中心，考虑空间嵌入维数，使用交叉分布式组网设计方法对数据进行特征分析和模糊聚类处理，进而对车辆运行实现监控和管理，对交通运输进行远程监控[4]。

5结语

分析基于三维扫描技术的车联网监控习题有助于实现车辆交通监控系统的优化，有助于构建大规模的车辆信息数据库，且扫描技术的应用可以获得更为真实的车辆运行信息，包括视频、图像等，为交通车辆管理提供相应的依据，同时提高系统的抗干扰能力，有助于做好数据的挖掘，提升交通管理的科学性和技术性。

参考文献

[1] 曾宪宇.基于大数据技术的车辆监控系统的优化与实现[D].长春：吉林大学，2016.

[2] 孙燕京.车联网移动无线数据通信系统的设计与实现[J].移动信息，2015，8（12）：4.

[3] 张宇，赵利，蔡成林，等.基于4G的车联网信息采集终端的设计与实现[J].现代计算机，2019（20）：70-72.

[4] 孔栋，王晓原，刘亚奇，等.基于车载32线激光雷达点云的车辆目标识别算法[J].科学技术与工程，2018（5）：81-85.

Abstract：The technology of Internet of vehicles is mainly used in the application of intelligent transportation system. The acquisition of traffic intelligent information and data needs to be based on the Internet of vehicles. Using laser scanning technology to build a perfect vehicle monitoring system is a problem that professional and technical personnel think. In the rapid development of intelligent transportation today， the use of advanced technology can improve the level of vehicle intelligent control. Firstly， this paper summarizes the laser scanning system， introduces the system architecture， analyzes the hardware and software based on it， and discusses the distribution model of big data of Internet of vehicles monitoring. bution model of the big data of the Internet of vehicles monitoring.

Key words：laser scanning;internet of vehicles;monitoring system

收稿日期：2020-06-05

作者簡介：何丽华（1987—），女，贵州贵阳人，硕士，研究方向：智能交通。