CN103236185B - 一种地下停车场车位状态的监测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下停车场车位状态的监测方法及其装置，包括至少1个频率为125KHz的低频激活器、若干个2.4GHz全向天线射频读头、带有125KHz频率无线射频芯片和2.4GHz无线射频芯片的双频有源标签、超声波测距模块以及设于地面上的控制中心服务器，低频激活器连接若干个激活天线，停车场每个车位的上方均设有互不遮挡的一个激活天线和一个超声波模块；超声波测距模块周期性地对相应的车位进行监测，并将监测信号发送至控制中心服务器；控制中心服务器对监测信号进行判断并发出相对应的信号。本发明能够及时、准确的获取整个地下停车场的车位信息，同时显示在控制中心服务器上，使管理人员能够随时掌握空车位的分布状况和已停汽车的位置。

Description

一种地下停车场车位状态的监测方法及其装置

技术领域

本发明涉及地下停车场的空位检测技术，更具体地说，是涉及一种基于射频识别技术和超声波技术的地下停车场车位状态的监测方法及其装置。

背景技术

在对停车场的管理中，为了方便车主快速有效的停车和找车，需要解决两个问题：1)及时了解停车场内，是否有空车位和空车位的具体位置信息；2)及时查找到自己车子所在位置。

现有技术中，对于车场内空车位的数量确认，通过在出入位置处的车辆进出信息进行统计，即可得到车库空车位信息。但是其问题在于，如何能快速有效的查找到空车位的具体位置信息。对于室外的露天车库，通过对车辆安装的GPS进行定位，可以对其位置信息的确定，但其设备昂贵，定位精度也不够，而对于室内停车场，由于GPS是依靠卫星进行定位，无法完成对室内进行定位，为尽快能查找到空车位的位置，在室内停车场安装很多监控摄像头，通过摄像头的安装位置和采集的图像信息判断，由监控人员将判断的位置信息告知停车车主，其需要耗费大量人资源，并且所得的位置信息准确度因人影响。另外，对于车主有时候忘了自己停车的具体的位置，对于大型的停车场，其查找的不便为车主带来麻烦，通过摄像头也没有办法方便的解决该问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种具有定位精度高、通信可靠性好、系统稳定性和适应性强以及价格便宜的基于RFID技术和超声波测距技术的地下停车场车位状态的监测方法及其装置。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

根据本发明的一方面，提供了一种地下停车场车位状态的监测方法，

超声波测距模块周期性地对相应的车位进行监测，并将监测信号发送至控制中心服务器；

控制中心服务器对监测信号进行判断，若该车位为空位状态时，由空车位统计模块对其进行统计；

若该车位为有车状态时，控制中心服务器发送激活信号至该车位上方的激活天线使其工作，此时，位于该车位中停放车辆上方的双频有源标签中的125KHz无线射频芯片接收低频激活器通过激活天线发出的低频激活信号，并实时解析出带有该低频激活器与相对应天线地址的解析信号，同时检测该低频激活信号的RSSI场强值，双频有源标签中的单片机控制双频有源标签中的2.4G无线射频芯片向2.4GHz全向天线射频读头发送地址信号；

控制中心服务器接收2.4GHz全向天线射频读头发出的地址信号后，通过超声波测距模块向激活天线发出指令，使得激活天线进入周期性休眠状态；

所述地址信号包括带有该低频激活器与相对应天线的地址信息、RSSI场强值以及双频有源标签的ID信息。

所述超声波测距模块的发射面垂直向下进行测距，若测得的车位测距数值小于超声波测距模块距离地面的高度数值时，该车位为有车状态，否则，该车位为无车状态。

所述低频激活器包括MCU、信号放大电路以及烧写电路，所述MCU的输入端与所述烧写电路的输出端相连，接收烧写电路发出的写入信号；所述信号放大电路的输入端与所述MCU的输出端相连，接收MCU发出的频率输出信号。

所述信号放大电路包括场效应管、信号放大电路芯片以及LC振荡电路，所述场效应管的栅极与所述MCU相连，所述信号放大电路芯片的输入端与所述场效应管的输出端相连，所述LC振荡电路的输出端与所述信号放大电路芯片的输出端相连。

根据本发明的另一方面，还提供了一种地下停车场车位状态的监测装置,

包括至少1个频率为125KHz的低频激活器、若干个2.4GHz全向天线射频读头、带有125KHz频率无线射频芯片和2.4GHz无线射频芯片的双频有源标签、超声波测距模块以及设于地面上的控制中心服务器，所述低频激活器连接若干个激活天线，停车场每个车位的上方均设有互不遮挡的一个激活天线和一个超声波测距模块；

相邻两个所述2.4GHz全向天线射频读头之间的距离在500～1000米内；

所述2.4GHz全向天线射频读头、激活天线以及超声波测距模块均通过串行总线或网线与控制中心服务器相连；

所述双频有源标签中的125KHz无线射频芯片接收低频激活器通过激活天线发出的低频激活信号，并实时解析出带有该低频激活器与相对应天线地址的解析信号，同时检测该低频激活信号的RSSI场强值，双频有源标签中的单片机控制双频有源标签中的2.4G无线射频芯片向2.4GHz全向天线射频读头发送地址信号；

所述地址信号包括带有该低频激活器与相对应天线的地址信息、RSSI场强值以及双频有源标签的ID信息。

所述低频激活器包括MCU、信号放大电路以及烧写电路，所述MCU的输入端与所述烧写电路的输出端相连，接收烧写电路发出的写入信号；所述信号放大电路的输入端与所述MCU的输出端相连，接收MCU发出的频率输出信号。

所述信号放大电路包括场效应管、信号放大电路芯片以及LC振荡电路，所述场效应管的栅极与所述MCU相连，所述信号放大电路芯片的输入端与所述场效应管的输出端相连，所述LC振荡电路的输入端与所述信号放大电路芯片的输出端相连。

所述激活天线和超声波测距模块设于车位的正上方。

与现有技术相比，采用本发明的一种地下停车场车位状态的监测方法及其装置，通过超声波测距模块与激活天线的配合，不仅能够在进行查找车位阶段速度较快，只需要通过一次超声波测距即可反馈出空位状态，而且还能够有效的提高双频有源标签的使用时间，在判断某一车位为有车状态后，超声波测距模块会给出指令，让激活天线进入周期性休眠状态，不会让双频有源标签一直处在激活状态，因为双频有源标签倘若一直处在激活状态，会不断向读头广播信息，而此时，车主已经将车停在车位，不需要在停车的这段时间的时时刻刻知道车的位置，只需要在取车的那一刻知道位置信息即可。

本发明能够及时、准确的获取整个地下停车场的车位信息，同时显示在控制与显示中心，使管理人员能够随时掌握空车位的分布状况和已停汽车的位置，有效提高地下停车场的工作效率。

附图说明

图1为本发明的一种地下停车场车位状态的监测方法的流程示意图；

图2为本发明的一种地下停车场车位状态的监测装置的原理示意图；

图3为图2中的低频激活器中的MCU以及烧写电路的电路图；

图4为图2中的低频激活器中的信号放大电路的电路图；

图5为图2中的低频激活器中的供电电路的电路图；

图6为本发明的实施例的定位部署示意图；

图7为图6中的125K低频激活器的外观示意图；

图8为本实施例的2.4GHz全向天线射频读头的外观示意图；

图9为本实施例的双频有源标签的外观示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请参见图1所示的一种地下停车场车位状态的监测方法，超声波测距模块周期性地对相应的车位进行监测，并将监测信号发送至控制中心服务器；

控制中心服务器对监测信号进行判断，若该车位为空位状态时，由空车位统计模块对其进行统计；

若该车位为有车状态时，控制中心服务器发送激活信号至该车位上方的激活天线使其工作，此时，位于该车位中停放车辆上方的双频有源标签中的125KHz无线射频芯片接收低频激活器通过激活天线发出的低频激活信号，并实时解析出带有该低频激活器与相对应天线地址的解析信号，同时检测该低频激活信号的RSSI场强值，双频有源标签中的单片机控制双频有源标签中的2.4G无线射频芯片向2.4GHz全向天线射频读头发送地址信号；

控制中心服务器接收2.4GHz全向天线射频读头发出的地址信号后，通过超声波测距模块向激活天线发出指令，使得激活天线进入周期性休眠状态；

所述地址信号包括带有该低频激活器与相对应天线的地址信息、RSSI场强值以及双频有源标签的ID信息。

较佳地，超声波测距模块的发射面垂直向下进行测距，若测得的车位测距数值h小于超声波测距模块距离地面的高度数值Hs时，该车位为有车状态，否则，该车位为无车状态。

请参见图2所示的一种地下停车场车位状态的监测装置,包括至少1个频率为125KHz的低频激活器11、若干个2.4GHz全向天线射频读头12、带有125KHz频率无线射频芯片和2.4GHz无线射频芯片的双频有源标签14、超声波测距模块16以及设于地面上的控制中心服务器13，低频激活器11连接若干个激活天线15，停车场每个车位20的上方均设有互不遮挡的一个激活天线15和一个超声波测距模块16；

相邻两个2.4GHz全向天线射频读头12之间的距离在500～1000米内；

2.4GHz全向天线射频读头12、激活天线15以及超声波测距模块16均通过串行总线或网线与控制中心服务器13相连；

双频有源标签14中的125KHz无线射频芯片接收低频激活器通过激活天线发出的低频激活信号，并实时解析出带有该低频激活器与相对应天线地址的解析信号，同时检测该低频激活信号的RSSI场强值，双频有源标签中的单片机控制双频有源标签中的2.4G无线射频芯片向2.4GHz全向天线射频读头发送地址信号；地址信号包括带有该低频激活器与相对应天线的地址信息、RSSI场强值以及双频有源标签的ID信息。

再请参见图3所示，包括型号为MSP430F2132的MCU(U1)以及烧写电路，MCU的输入端与烧写电路的输出端相连，接收烧写电路发出的写入信号；

再请参见图4所示的信号放大电路，信号放大电路的输入端与MCU的输出端相连，接收MCU发出的频率输出信号。信号放大电路包括场效应管Q1、Q2、Q3、信号放大电路芯片U2、U3、U4以及LC振荡电路L1、C5、L2、C7、L3、C9，场效应管Q1、Q2、Q3的栅极分别与MCU相连，信号放大电路芯片U2、U3、U4的输入端分别与场效应管Q1、Q2、Q3的输出端相连，LC振荡电路L1、C5、L2、C7、L3、C9的输入端与所述信号放大电路芯片的输出端相连。

低频触发器中程序从MCU的TEST、RST/NMI引脚运用JTAG功能将程序烧入MCU。在供电电路方面请参见图5所示，由直流17V适配器直接上电，再通过稳压芯片U5将电压降到3.3V给MCU供电。天线发射信号部分，由MCU引脚P1.7的PWM功能产生频率为125KHZ的载波频率，通过三极管A03413将CS1、CS2、CS3上的信号调制到载波上，调制方面采用ASK幅度调制。将调制信号从场效应管Q1、Q2、Q3送至信号放大电路芯片U2、U3、U4的输入端，将信号放大后通过信号放大电路芯片的OUT引脚的外设串联LC振荡电路L1、C5、L2、C7、L3、C9谐振时将调制信号发射出去。

实施例

请参见图6所示，在1/2车位的位置处悬挂一条横杆21，用来固定激活天线15和超声波测距模块16，将两者固定在每个车位的中心位置，此中心位置为每个车位正上方的横杆的1/2处，激活天线15和超声波测距模块16互不遮挡。同时横杆21距地面的高度高于车辆的高度。

依照下列方式部署：

1).激活器部署：我们在每个车位上方悬挂横杆处安装一根激活天线，这根激活天线的作用是用来激活覆盖范围内的标签，可以通过设置相关参数来调节每根天线的覆盖范围。每根天线可以通过设置获得独一无二的天线ID，都会连接到125K的低频触发器上。每个125K的低频触发器可以连接多根激活天线，图7中的低频触发器设有四根激活天线接口111以及电源接口112。由于激活天线成本较低，可以在地下停车场的每个车位上安装激活天线和适量的低频激活器来覆盖整个区域。

125K低频激活器：激活器主动发射连续低频脉冲信号(载波数据中含该激活器编号)。

2).读头部署：在激活天线部署好了后，接下来要部署2.4GHz全向天线射频读头12，主要用来接收标签发射过来的数据和向控制中心服务器发送该数据。由于2.4GHz全向天线射频读头具有500米以上的可读距离，所以可以在停车场内部署适当数量的读头，保证停车场中数据的可读性，不会出现有盲区。每个2.4GHz全向天线射频读头12的数据通过串行总线或网线传到控制中心服务器。

请参见图8所示的2.4GHz全向天线射频读头12：在有效识别范围内的2.4G读写器将收到标签以2.4G频段发射的数据包，解析出该数据包中的双频有源标签14的ID号和激活器编号后以及RSSI值后立刻上传到地面控制中心服务器。

3).双频有源标签14：每个进入停车场的车主都会在车顶上粘贴一张双频有源标签，当该标签默认状态为休眠状态，当处在某一激活天线的覆盖范围内时，该标签将会被其激活，会不断向外广播信号，该信号包括天线ID、标签ID和RSSI(接收信号强度指示)值。标签中安装有纽扣电池，正常可供电3～5年。

请参见图8所示的双频有源标签卡，双频有源标签卡中的低频激活标签持续打开低频接收功能，当收到某激活器的激活信号时，该标签的低频芯片将实时解析出该激活器编号，同时检测出该低频信号的RSSI场强值，然后唤醒并传入双频有源标签中的单片机，接着打开板载的2.4G无线射频芯片进行一次强信号发射(无线发射的数据包中含标签ID和激活器编号以及低频场强RSSI值)。

4).超声波测距模块：在每个车位正上方悬挂横杆上靠近激活天线的地方都会安装一个超声波测距模块，模块距离地面高度设为Hs，当对应车位测距结果h<Hs时，表明此车位已被占用。同时超声波模块会周期性向控制中心服务器上传超声波模块的ID号和测量距离值。

此超声波测距模块与125K的低频激活器之间的工作模式为异步工作模式，首先是超声波测距模块工作，再是低频激活器控制的激活天线工作。

超声波测距模块先通过测距判断该车位有无车，接下来存在两种情况：情况一，超声波测距结果等于Hs，则判断该车为无车，此时该车位上的激活天线不工作；情况二，超声波测距结果小于Hs，则判断该车为有车，此时该车位上的激活天线工作，激活天线工作的话，标签才会收到激活信号，并广播信息。

本发明中所使用的125K低频激活器的中心频率为125KHz；2.4GHz全向天线读头工作频段：2.4GHz～2.4835GHz；双频标签的接收频段为125KHz，发射频段为2.45GHz。超声波模块的ID号和激活天线ID号都是独一无二的，分别会对应一个车位，所以根据其ID号就可知是那个车位。

在部署好作业环境后，进入地下停车场的客户分为两类：1)停车客户；2)取车客户。

针对停车客户：车主即将进入地下停车场，在门口等待空车位信息，此时刻，超声波模块工作，服务器根据返回的测距信息和对应模块ID号，来判断对应车位是否为空。如果有空车位，则安排车主进入，同时粘贴一张有源双频标签于汽车顶部。同时客户记住次标签ID号，用于取车时查询汽车位置。

针对取车客户：由于汽车停在车位里，此时超声波模块返回的信息是实际距离小于参考距离，所以对应低频触发器的激活天线会开始工作，此时至于车顶的标签会被激活，由于激活天线的范围已经被调的仅限于对应车位，所以不会受到邻近车位天线的影响。激活的标签会周期性的向读头广播信息(天线ID+标签ID)，读头将数据传送到控制中心服务器，服务器根据客户的标签ID号与那根天线ID号匹配，就可以查询得出车主车辆的所在位置。

需要说明的是，与仅仅利用激活天线进行停车场定位相比，本方法具有以下几个优势：1)通过超声波模块与激活天线的配合，在进行查找车位阶段速度较快，只需要通过一次超声波测距即可反馈出空位状态；而仅仅依靠激活天线进行判断的话，首先是通过已停车位车主的双频有源标签向读头广播消息，接下来读头会采集到一系列标签信息，服务器接收到这些信息后，再判断相应的车位上有车(因为空车位没有双频有源标签，是不会广播信息的)，再来得出哪些车位没有车，这些流程较本方法繁琐，处理速度较慢。2)能够有效的提高双频有源标签的使用时间，如在判断某一车位为有车后，超声波模块会给出指令，让激活天线进入周期性休眠状态，不会让标签一直处在激活状态，因为标签倘若一直处在激活状态，会不断向读头广播信息，而此时，车主已经将车停在车位，不需要在停车的这段时间的时时刻刻知道车的位置，只需要在取车的那一刻知道位置信息即可。

每个125K的低频激活器提供4～8个激活天线，每根激活天线的ID号都设置为互不相同，用于激活处在对应车位上的双频有源标签；2.4GHz全向天线射频读头：接收双频有源标签广播的信息，并通过网线上传至控制中心服务器，由于2.4Ghz全向读头具有500米以上的可读距离，所以可以在停车场内部署适当数量的读头，保证停车场中数据的可读性，不会出现有盲区；双频有源标签：用于安装粘贴于车顶的中间位置，当车处在车位中时，标签被激活，向周围广播信息(天线ID+标签ID)，根据标签ID来识别车主车辆，天线ID来查找车位位置，天线ID和数据库中的车位位置信息一一对应；超声波测距模块：模块垂直向地面发射超声波，根据时间差来判断模块与地面间的距离，车位没有停车时，初始距离为Hs，在有车的情况下，超声测距距离h<Hs，表示此车位有车，否则为空车位，向服务器返回超声模块ID号，从而判断空车位的位置。

车辆准备进入停车场时，首先控制中心会查询地下停车场中空车位信息，此时超声波模块工作，根据测距和超声波模块ID号信息，可以获知剩余空车位数量和方位信息，车主在得知空车位信息后，会领到一张双频标签卡，车主记录下卡的ID号，同时将此卡粘贴于车顶中间位置。在车主将车停放在某一空车位后，车主离开。

当车主准备取车时，将当初记录的标签ID号输入到控制处理软件中，就会返回该车的具体位置，便于车主取车。

为了更好的实施，在停车时，此双频有源标签最好处在激活天线的正下方或相差不大，同时多个读头通过交换机连接，交换机将数据上传至控制中心服务器。控制中心服务器根据超声波模块ID、天线ID和标签ID，确定相应的空车位信息和车主停放车辆位置信息。

需要指出的是，本发明所述的地下停车场车位状态的监测方法与本发明所述的地下停车场车位状态的监测装置在原理和实现过程上是相同或类似的，故其重复部分在此不再赘述。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种地下停车场车位状态的监测方法，其特征在于：

超声波测距模块周期性地对相应的车位进行监测，并将监测信号发送至控制中心服务器；

控制中心服务器对监测信号进行判断，若该车位为空位状态时，由空车位统计模块对其进行统计；

若该车位为有车状态时，控制中心服务器发送激活信号至该车位上方的激活天线使其工作，此时，位于该车位中停放车辆上方的双频有源标签中的125KHz无线射频芯片接收低频激活器通过激活天线发出的低频激活信号，并实时解析出带有该低频激活器与相对应天线地址的解析信号，同时检测该低频激活信号的RSSI场强值，双频有源标签中的单片机控制双频有源标签中的2.4G无线射频芯片向2.4GHz全向天线射频读头发送地址信号；

控制中心服务器接收2.4GHz全向天线射频读头发出的地址信号后，通过超声波测距模块向激活天线发出指令，使得激活天线进入周期性休眠状态；

所述地址信号包括带有该低频激活器与相对应天线的地址信息、RSSI场强值以及双频有源标签的ID信息；

所述低频激活器包括MCU、信号放大电路以及烧写电路，所述MCU的输入端与所述烧写电路的输出端相连，接收烧写电路发出的写入信号；所述信号放大电路的输入端与所述MCU的输出端相连，接收MCU发出的频率输出信号。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：

所述超声波测距模块的发射面垂直向下进行测距，若测得的车位测距数值小于超声波测距模块距离地面的高度数值时，该车位为有车状态，否则，该车位为无车状态。

3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：

所述信号放大电路包括场效应管、信号放大电路芯片以及LC振荡电路，所述场效应管的栅极与所述MCU相连，所述信号放大电路芯片的输入端与所述场效应管的输出端相连，所述LC振荡电路的输出端与所述信号放大电路芯片的输出端相连。

4.一种地下停车场车位状态的监测装置,其特征在于，

包括至少1个频率为125KHz的低频激活器、若干个2.4GHz全向天线射频读头、带有125KHz频率无线射频芯片和2.4GHz无线射频芯片的双频有源标签、超声波测距模块以及设于地面上的控制中心服务器，所述低频激活器连接若干个激活天线，停车场每个车位的上方均设有互不遮挡的一个激活天线和一个超声波测距模块；

相邻两个所述2.4GHz全向天线射频读头之间的距离在500～1000米内；

所述2.4GHz全向天线射频读头、激活天线以及超声波测距模块均通过串行总线或网线与控制中心服务器相连；

所述双频有源标签中的125KHz无线射频芯片接收低频激活器通过激活天线发出的低频激活信号，并实时解析出带有该低频激活器与相对应天线地址的解析信号，同时检测该低频激活信号的RSSI场强值，双频有源标签中的单片机控制双频有源标签中的2.4G无线射频芯片向2.4GHz全向天线射频读头发送地址信号；

所述地址信号包括带有该低频激活器与相对应天线的地址信息、RSSI场强值以及双频有源标签的ID信息。

5.根据权利要求4所述的监测装置，其特征在于：

所述低频激活器包括MCU、信号放大电路以及烧写电路，所述MCU的输入端与所述烧写电路的输出端相连，接收烧写电路发出的写入信号；所述信号放大电路的输入端与所述MCU的输出端相连，接收MCU发出的频率输出信号。

6.根据权利要求5所述的监测装置，其特征在于：

所述信号放大电路包括场效应管、信号放大电路芯片以及LC振荡电路，所述场效应管的栅极与所述MCU相连，所述信号放大电路芯片的输入端与所述场效应管的输出端相连，所述LC振荡电路的输入端与所述信号放大电路芯片的输出端相连。

7.根据权利要求4所述的监测装置，其特征在于：

所述激活天线和超声波测距模块设于车位的正上方。