CN102956066B - 组合传感器实现驻车状态识别的方法及自动监测智能咪表系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合传感器实现驻车状态识别的方法及自动监测智能咪表系统，组合传感器实现驻车状态识别的方法包括两个步骤：车辆泊车的检测过程和车辆驶离的检测过程；自动监测智能咪表系统，包括咪表主控单元、电源单元、读卡器单元、驻车检测单元和无线远传单元；驻车检测单元设置有两种传感器，分别是超声波传感器和红外热释传感器。本发明通过两个传感器组合工作实现对泊车状况的自动监测，通过泊车状况的自动监测而实现泊车与刷卡的联动，并将相应信息上传汇总完成统计、发布等功能，完全取代了人工干预，完全杜绝了泊车时长与收费不符的情况。

Description

组合传感器实现驻车状态识别的方法及自动监测智能咪表系统

本申请得到校级应用项目资助，项目号：52xk1101。

技术领域

本发明涉及一种路边停车管理设备及管理方法，尤其涉及一种组合传感器实现驻车状态识别的方法及自动监测智能咪表系统。

背景技术

随着汽车数量的急速增长，停车难已经是困扰城市的顽疾，因此最大限度的利用道路两侧作为停车空间是解决这一问题的主要手段之一，而咪表作为路边停车管理设备将被大量使用，但传统咪表由于存在着计费与泊车脱节的问题，也就是说，咪表本身不能监督泊车一定刷卡的效果，一直以来只是最为一种辅助手段，还需要借助大量的人力才能保证泊车与收费的联动，这样就增加了人力成本，同时又带来了管理人员用人工收费代替咪表刷卡，进而私占收费的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题而提供了一种组合传感器实现驻车状态识别的方法及自动监测智能咪表系统。。

本发明为解决这一问题所采取的技术方案是：

本发明的组合传感器实现驻车状态识别的方法，该方法中使用的超声波传感器安装的位置在车位顺行方向右侧距离车位前端线垂直距离150cm，高度80cm，照射角度与车行方向垂直； 红外热释传感器安装的位置在在车位顺行方向右侧距离车位前端线垂直距离1800cm，高度80cm，传感器照射角度与车行方向成45°；

该方法包括两个步骤：车辆泊车的检测过程和车辆驶离的检测过程；

在车辆泊车的检测过程中，首先，在超声波传感器检测到阈值距离内障碍物，发出信号，启动红外热释传感器进一步检测具有移动热源特性的物体，检测到具有移动热源特性的物体后，红外热释传感器将持续跟踪该物体直至到静止状态，在此过程中，超声波传感器将一直开启，两个传感器的信号互为补充，分别作为对方判断的前提条件。物体静止后，红外热释传感器保持原状态并延迟30s进一步判断泊车动作是否结束，如信号状态不变且超声波信号仍保持，则可判断泊车条件成立；

在车辆驶离的检测过程中，首先红外热释传感器先探测到热源物体的的移动信号，再通过超声波传感器检测到障碍物的信号从持续到中断且2s内检测不到持续的信号，可判断为车辆驶离车位；从而完成对整个驻车过程的识别与监测。

本发明的自动监测智能咪表系统，包括咪表主控单元、电源单元、读卡器单元、驻车检测单元和无线远传单元；驻车检测单元设置有两种传感器，分别是超声波传感器和红外热释传感器；超声波传感器安装的位置在车位顺行方向右侧距离车位前端线垂直距离150cm，高度80cm，照射角度与车行方向垂直； 红外热释传感器安装的位置在在车位顺行方向右侧距离车位前端线垂直距离1800cm，高度80cm，传感器照射角度与车行方向成45°；。

所述的咪表主控单元包括MSP430单片机、操作键盘、LCD显示屏，咪表主控单元通过对键盘和屏幕的管理实现对咪表的基本操作，通过对各单元的信息读取、分析进而完成相应的控制操作。

所述的无线远传单元采用射频无线模块。

所述的电源单元采用太阳能供电。

所述的电源单元采用非晶硅光伏板实现光电转换，利用锂电池存储电能。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明通过两个传感器组合工作实现对泊车状况的自动监测，通过泊车状况的自动监测而实现泊车与刷卡的联动，并将相应信息上传汇总完成统计、发布等功能，完全取代了人工干预，完全杜绝了泊车时长与收费不符的情况。

附图说明               

图1是本发明的车辆泊车检测过程的流程图；

图2是本发明的车辆驶离检测过程的流程图；

图3是本发明的自动监测智能咪表系统的结构框图。                                                                                    

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。

本发明的出发点就是将车位泊车状态与咪表数据相互关联，而在智能咪表停车管理系统中，对于停车场的停车位是否有车辆正常泊车的正确判断，是确定系统能力的关键技术，由于一般的咪表设施大部分装在路边，这样一个开放环境带来的问题主要有两个：

第一，  如何正确识别机动车经过与停驶两种状态的区别；

第二，   区分机动车与其他物体的区别（如非机动车，行人等）；

因此，有效的解决这个环节的问题，是实现咪表停车智能化的基础。

根据停车环境的一般情况，本发明选择超声波传感器与红外热释传感器的组合作为车辆进入车位并正常泊车的检测探头。

超声波传感器可以有效的感应障碍（反射）物的距离，红外热释传感器可以探测具有一定温度且移动的物体。当车辆咪表距离较近时，超声波传感器发出信号，但当有其他物体接近时（如非机动车）也会发出信号。由于机动车发动机具有一定的温度，因此可以通过红外热释传感器进行进一步甄别。以区别机动车与其他物体。

车位使用情况的检测采用超声波传感器与红外热释传感器（菲涅尔透镜）组合识别的方法，前者判断车位范围内是否有车驶入，一旦确定有车驶入。启动红外热释传感器，近距离车辆的发动机温度通过其红外热释信号被红外热释传感器检测到，从而排除临时过车、非机动车及其他可以引起超声波传感器动作但实际上并非机动车的有形物，将以上两组传感器的位置、信号通过精密配合，并将两组传感器的输出用逻辑运算的方式产生判断，即超声波传感器达到额定输出、红外热释传感器也达到额定输出时对应车辆驶入车位；而超声波传感器维持额定输出、红外热释传感器小于额定输出时作为确定该车位被占用从而开始计费的依据。

本发明的超声波传感器安装的位置在车位顺行方向右侧距离车位前端线垂直距离150cm，高度80cm，照射角度与车行方向垂直； 红外热释传感器安装的位置在在车位顺行方向右侧距离车位前端线垂直距离1800cm，高度80cm，传感器照射角度与车行方向成45°

车辆进入泊车区的前后位置应以车位的前后端线所辖的中心区域为准，前后误差范围应控制在70cm内。

车辆内测距离传感器的垂直距离应在100cm之内。

本发明的组合传感器实现驻车状态识别的方法，主要包括两个步骤：车辆泊车的检测过程和车辆驶离的检测过程。

图1是本发明的车辆泊车检测过程的流程图；如图1所示，在车辆泊车的检测过程中，首先，两个传感器的逻辑关系通过控制系统设置为充分必要，缺一不可。超声波传感器为前置条件，只有在超声波传感器检测到阈值距离内障碍物，发出信号，才能启动红外热释传感器进一步检测具有移动热源特性的物体，如果检测到具有移动热源特性的物体后，红外热释传感器将持续跟踪该物体直至到静止状态，在此过程中，超声波传感器将一直开启，此后，两个传感器的信号互为补充，分别作为对方判断的前提条件。物体静止后，红外热释传感器保持原状态并延迟30s以进一步判断泊车动作是否结束，如30s后热释信号状态不变且超声波信号仍保持，则可判断泊车条件成立。

图2是本发明的车辆驶离检测过程的流程图；如图2所示，车辆驶离与车辆入位的过程相反。在车辆驶离的检测过程中，首先红外热释传感器先探测到热源物体的的移动信号，再通过超声波传感器检测到障碍物的信号从持续到中断且2s内检测不到持续的信号，可判断为车辆驶离车位；从而完成对整个驻车过程的识别与监测。

图3是本发明的自动监测智能咪表系统的结构框图。如图3所示，本发明的本发明的自动监测智能咪表系统，包括咪表主控单元、电源单元、读卡器单元、驻车检测单元和无线远传单元。

咪表主控单元包括MSP430单片机、操作键盘、LCD显示屏等主要部分，其作用是通过对键盘和屏幕的管理实现对咪表的基本操作；通过对各单元的信息读取、分析进而完成相应的控制操作。该单元是整个咪表的核心部分，各功能单元只有通过主控单元实现相互间协调配合。

电源单元采用太阳能供电，由于咪表是在户外使用，连接电源具有一定的困难，采用太阳能供电不仅解决了连接电源的施工问题，同时还具有一定的环保意义。该单元采用非晶硅光伏板实现光电转换，锂电池存储电能，分别提供3V、5V稳压输出，可满足各单元电路的电源需求。并具备低电压告警提示功能。

利用太阳能电源可以实现本地供电，但要充分各种天气条件下的具体情况，特别是低电压下的数据操作和保护，尽量减小供电因素对数据的影响，提高电源的稳定性，并要充分考虑极端情况下的冗余措施。

读卡器单元是咪表用户与咪表联系和交换信息的窗口，不管何种计费方式，最后都要通过读卡器与用户结算，该读卡器采用RFID技术，近距离非接触方式，结构简单易维护，同时也适于户外的环境要求。

驻车检测单元是该咪表系统的关键部分，因为该单元对车辆停车状态检测的的正确与否直接决定咪表的使用效果。

本发明的驻车检测单元主要有两种传感器组成，分别是超声波传感器和红外热释传感器（菲涅尔透镜）。超声波传感器安装的位置在车位顺行方向右侧距离车位前端线垂直距离150cm，高度80cm，照射角度与车行方向垂直； 红外热释传感器安装的位置在在车位顺行方向右侧距离车位前端线垂直距离1800cm，高度80cm，传感器照射角度与车行方向成45°。

红外热释传感器的原理是利用菲涅尔透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有热源物体从透镜前经过时，热源物体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入。利用其来区分带有温度的机动车辆与其他有形物，同时还可协助超声波传感器判断机动车辆从行驶状态到静止状态的时间点。

本发明将超声波传感器及菲涅尔透镜的组合检测结果作为计时依据，并由此提示咪表刷卡的的操作，同样用将超声波传感器及菲涅尔透镜的组合检测车辆驶离并作为停止计时依据。

无线远传单元的远传对象是某一区域内集中工作站（上位机），作用是将该区域内多台咪表的使用信息进行汇总，以方便经营者的数据统计和管理，同时也可监督用户停车未刷卡行为。远传采用射频无线模块。工作频率为433M，微功率透明传输。此单元为系统可选单元，适用于停车区域内有条件放置管理工作站（上位机）的情况。

咪表信息的远传，包括车位使用信息和刷卡信息，该系统的通信效果至关重要，由于信息量并不大且无线系统相比有线系统施工要简单而且灵活性强，但主要要解决的问题是传输过程中信息的准确性和安全性。

Claims (6)

1.一种组合传感器实现驻车状态识别的方法，其特征在于：该方法中使用的超声波传感器安装的位置在车位顺行方向右侧距离车位前端线垂直距离150cm，高度80cm，照射角度与车行方向垂直； 红外热释传感器安装的位置在车位顺行方向右侧距离车位前端线垂直距离1800cm，高度80cm，传感器照射角度与车行方向成45°；

超声波传感器用于感应障碍物的距离，红外热释传感器用于探测具有一定温度且移动的物体，当车辆和咪表距离较近时，超声波传感器发出信号，但当有其他物体接近时也会发出信号，由于机动车发动机具有一定的温度，因此通过红外热释传感器进行进一步甄别，以区别机动车与其他物体；红外热释传感器是利用菲涅尔透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的盲区和高灵敏区，以提高它的探测接收灵敏度，当有热源物体从透镜前经过时，热源物体发出的红外线就不断地交替从盲区进入高灵敏区，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，利用其来区分带有温度的机动车辆与其他有形物，同时还协助超声波传感器判断机动车辆从行驶状态到静止状态的时间点；

车位使用情况的检测采用超声波传感器与红外热释传感器组合进行识别，前者判断车位范围内是否有车驶入，一旦确定有车驶入，启动红外热释传感器，近距离车辆的发动机温度通过其红外热释信号被红外热释传感器检测到，从而排除引起超声波传感器动作但实际上并非机动车的有形物，将以上两组传感器的位置、信号精密配合，并将两组传感器的输出用逻辑运算的方式产生判断，即超声波传感器达到额定输出、红外热释传感器也达到额定输出时对应车辆驶入车位，而超声波传感器维持额定输出、红外热释传感器小于额定输出时作为确定该车位被占用从而开始计费的依据；

该方法包括两个步骤：车辆泊车的检测过程和车辆驶离的检测过程；

在车辆泊车的检测过程中，首先，超声波传感器为前置条件，只有在超声波传感器检测到阈值距离内障碍物，发出信号，才能启动红外热释传感器进一步检测具有移动热源特性的物体，如果检测到具有移动热源特性的物体后，红外热释传感器将持续跟踪该物体直至到静止状态，在此过程中，超声波传感器将一直开启，两个传感器的信号互为补充，分别作为对方判断的前提条件；

物体静止后，红外热释传感器保持原状态并延迟30s以进一步判断泊车动作是否结束，如30s后热释信号状态不变且超声波信号仍保持，则判断泊车条件成立；

车辆驶离与车辆入位的过程相反，在车辆驶离的检测过程中，首先红外热释传感器先探测到热源物体的的移动信号，再通过超声波传感器检测到障碍物的信号从持续到中断且2s内检测不到持续的信号，则判断为车辆驶离车位；从而完成对整个驻车过程的识别与监测。

2.一种自动监测智能咪表系统，其特征在于：该系统包括咪表主控单元、电源单元、读卡器单元、驻车检测单元和无线远传单元；驻车检测单元设置有两种传感器，分别是超声波传感器和红外热释传感器；超声波传感器安装的位置在车位顺行方向右侧距离车位前端线垂直距离150cm，高度80cm，照射角度与车行方向垂直；红外热释传感器安装的位置在车位顺行方向右侧距离车位前端线垂直距离1800cm，高度80cm，传感器照射角度与车行方向成45°；

超声波传感器用于感应障碍物的距离，红外热释传感器用于探测具有一定温度且移动的物体，当车辆和咪表距离较近时，超声波传感器发出信号，但当有其他物体接近时也会发出信号，由于机动车发动机具有一定的温度，因此通过红外热释传感器进行进一步甄别，以区别机动车与其他物体；红外热释传感器是利用菲涅尔透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的盲区和高灵敏区，以提高它的探测接收灵敏度，当有热源物体从透镜前经过时，热源物体发出的红外线就不断地交替从盲区进入高灵敏区，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，利用其来区分带有温度的机动车辆与其他有形物，同时还协助超声波传感器判断机动车辆从行驶状态到静止状态的时间点；

车位使用情况的检测采用超声波传感器与红外热释传感器组合进行识别，前者判断车位范围内是否有车驶入，一旦确定有车驶入，启动红外热释传感器，近距离车辆的发动机温度通过其红外热释信号被红外热释传感器检测到，从而排除引起超声波传感器动作但实际上并非机动车的有形物，将以上两组传感器的位置、信号精密配合，并将两组传感器的输出用逻辑运算的方式产生判断，即超声波传感器达到额定输出、红外热释传感器也达到额定输出时对应车辆驶入车位，而超声波传感器维持额定输出、红外热释传感器小于额定输出时作为确定该车位被占用从而开始计费的依据；

在车辆泊车的检测过程中，首先，超声波传感器为前置条件，只有在超声波传感器检测到阈值距离内障碍物，发出信号，才能启动红外热释传感器进一步检测具有移动热源特性的物体，如果检测到具有移动热源特性的物体后，红外热释传感器将持续跟踪该物体直至到静止状态，在此过程中，超声波传感器将一直开启，两个传感器的信号互为补充，分别作为对方判断的前提条件；

物体静止后，红外热释传感器保持原状态并延迟30s以进一步判断泊车动作是否结束，如30s后热释信号状态不变且超声波信号仍保持，则判断泊车条件成立；

车辆驶离与车辆入位的过程相反，在车辆驶离的检测过程中，首先红外热释传感器先探测到热源物体的的移动信号，再通过超声波传感器检测到障碍物的信号从持续到中断且2s内检测不到持续的信号，则判断为车辆驶离车位；从而完成对整个驻车过程的识别与监测。

3.根据权利要求2所述的自动监测智能咪表系统，其特征在于：咪表主控单元包括MSP430单片机、操作键盘、LCD显示屏，咪表主控单元通过对键盘和屏幕的管理实现对咪表的基本操作，通过对各单元的信息读取、分析进而完成相应的控制操作。

4.根据权利要求2所述的自动监测智能咪表系统，其特征在于：无线远传单元采用射频无线模块。

5.根据权利要求2所述的自动监测智能咪表系统，其特征在于：电源单元采用太阳能供电。

6.根据权利要求5所述的自动监测智能咪表系统，其特征在于：电源单元采用非晶硅光伏板实现光电转换，利用锂电池存储电能。