基于NFC+3G技术的停车收费系统设计

　　经济的迅猛发展，国民生活水平的显著提高，我国城市汽车保有量与日俱增，停车位的供不应求造成了"停车难"的问题.解决这个问题，除了大力新建停车场以增加停车位的数目外，就是使用智能化的停车收费管理系统以提高停车位的使用率和停车场的周转率.而大力新建停车场花费大、耗时长，因此，建立智能化停车收费管理系统显得尤为重要和紧迫。

　　现有的停车收费系统一般采用人工收费和刷卡收费.其中，人工收费除了需耗费大量人力资源外，还容易出现多收、少收和漏收的情况，效率低下.而刷卡收费是使用指定地点办理的IC卡刷卡进行停车消费，但既有的通过刷IC卡进行收费的停车场互不兼容，每使用一个系统就要求用户带一张卡，给用户带来了极大的不便。用户不能得到实时消费信息，且消费明细难以查询。

　　为了弥补以上收费方式的不足，本文提出了一种基于NFC+3G技术的停车收费系统.它将NFC技术集成在人们出门必带的移动设备上，减少了用户的带卡量，给用户带来了方便.在付费时，该系统只需车主刷两下移动设备即可.它不但具有刷卡收费优点，且消费后会得到实时账单.此外，用户也可通过3G网络获取和查询相应的消费信息.同时，在出入口设置摄像机获取车牌信息，将车牌号与移动设备号码捆绑在一起作为停车数据，大大减少偷换车现象的发生，从而保证了车辆的安全口。

　　1、系统设计

　　停车场收费系统主要由LPC2418、上位机、红外检测单元、计时收费单元、3G通信单元以及辅助单元组成.各个单元互相配合以实现对车辆进出停车场以及计时收费的管理。

　　1.1 硬件部分

　　(1)主控单元。LPC2148是32/16位ARM7TDMIsCPU的微控制器，采用其作为系统的主控制芯片，可负责协调各个模块间的有序工作。如：控制红外检测模块对车辆信息进行采集及处理，控制读写器接收发送停车数据等.由于LPC2148比单片机的速度更快、接口更多，系统可根据日后需要，利用预留接口扩展相应的功能。

　　(2)计时收费单元。该单元由NFC移动设备和IC卡读写器组成，主要运用NFC技术进行信息交换.NFC(NearFieldCommunication)融合了非接触式识别和网络技术，能够快速自动地建立短距离无线网络，为移动设备提供轻松、安全、迅速而自动的通信口。

　　本单元通过刷NFC移动设备触发LPC2148记录进入停车场的时间，并在第二次刷移动设备即出停车场时扣除相应的停车费用。付费成功后，移动运营商会通过3G网络发送此次消费清单至NFC移动设备上。此外，用户也可以通过移动设备的3G网络或者Internet登陆相应网站查询其消费明细信息。

　　由于人口处的读卡器采用红外检测激活，可能存在人为多次在人口刷移动设备逃避付费.为避免这种情况的发生，本系统出口处的读写器采用地下线圈激活，只有驾车才能使读写器处于工作状态，故不存在停好车后不取车直接在出口刷一次移动设备，或取车时，再在人、出口各刷一次移动设备以减少停车时长的情况.

　　出入场标志可用O和1表示，其中，0代表入场，1代表出场。各数据之间用逗号隔开以便于系统加密、解密及识别数据.只有当一条数据的出入场标志是O和一条数据的出入场标志为1时，才算完整的付费信息.若两条数据的出入场标志均为0，则取较先的那条数据.这样有效防止了人为多次在人口刷移动设备以减少停车费用的情况.此外，数据中将移动设备号和车牌号同时传输，也可防止开低级车入场，换高级车出场的偷车情况。

　　(3)红外检测单元。红外检测单元由红外发射器和红外探测器组成，主要完成入口处车辆到来的检测和车辆车型分类的功能.这里，利用一组水平的探测器阵列和一组垂直的探测器阵列来获取车辆轮廓的特征参数.当车辆进入检测区域，某点红外发射器发射的红外信号被挡住，红外探测器因此检测不到应该接收到的信号，这样便能确认对应点之间有物体.运用这个原理，垂直探测器阵列各点从上到下进行检测，水平探测器阵列从外向内检测，得到车辆各个位置的高度Hl，H2，H3’…，HN’取其中的最大高度Hmax作为车辆的高度H.当车辆完全进入检测区域，通过两个相隔最远且检测不到信号的水平检测点的距离确定车长L.此外，还在车轮高度的位置上设置了用于测量车辆轮轴的红外探测器，分别用来检测车轮数X和轮轴数Y[5J最后将检测到的车高H、车长L、车轮数X和轮轴数Y等数据发送给LPC2148，并按表1的数据对车辆进行分类。

　　(4)上位机。上位机主要用于监控收费系统运行状况，数据库的存储和更新.同时，上位机还能通过Internet将统计汇总的停车数据上传至相应的网站，便于用户查询消费信息以及核对账户.上位机另外一个重要功能是车牌识别.该功能的实现过程是监控收费系统利用安装在上位机中的车牌识别程序提取车牌，并将提取的车牌信息与时间信息等捆绑在一起以实现数据库的存储及更新功能。

　　其中，在字符分割中运用了双峰法的自适应阔值选择法，而字符识别则采用BP神经网络，这样能大大提高车牌的识别率同时，上位机的管理软件界面友好，能将停车信息可视化，方便工作人员查询及处理数据。