CN103914993A - 一种基于磁场传感器的智能停车检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于磁场传感器的智能停车检测方法，采用磁场传感器判断车位占用情况。该检测方法采用计算单轴磁场强度变化量的最大值的形式判断车辆占用情况，测量准确率高。检测方法采用连续采样，并计算平均值的形式，避免了由于测量值的波动产生的影响。同时，检测方法根据温度对测量数据进行校正，减少了温度变化对传感器测量数据的影响。本方法应用简单，判断准确，可以被广泛应用于停车场车位检测和判断中。

Description

一种基于磁场传感器的智能停车检测方法

技术领域

本发明涉及停车检测方法，尤其涉及一种基于磁场传感器的智能停车检测方法。

背景技术

随着我国经济的发展和城市化进程的加快，城市的车辆逐年增多，如何对车辆进行系统化、信息化的管理，成为了一个亟待解决的问题。其中，停车场管理系统是车辆管理系统的一个重要组成部分。随着停车场数量越来越多，规模越来越大，人工管理越来越难满足需要。因此，业界发展出了若干检测方法来解决检测停车场车位占用的问题，如感应卡、超声波、涡流、图像、地磁等检测方法。

但以上的检测方法均存在一定的缺陷，例如，感应卡虽然安装及使用方便，但只能检测停车场停车的数目，不能检测具体停车位的占用情况，在停车场规模较大时，仍然难于对停车位进行管理及对驶入车辆进行引导。

超声波检测方法成本较高，且在检测过程中易发生散射现象，易被临近车位干扰而造成误检测。

涡流检测方法需要在地面铺着检测线圈，对现有停车场而言改装的施工量较大。

图像检测方法需要对停车情况进行学习与模式识别，检测方法的通用性较差。且图像检测需要布置大量摄像头，所以成本也较高。

现有的地磁检测方法主要采用测量磁场强度大小的方式。但实际中车辆停靠后磁场的大小和方向都可能发生变化，磁场传感器也随着温度的变化而变化，现有的检测方法没有很好地避免这些因素带来的影响。

因此，本文新提出了一种基于磁场传感器的智能停车检测方法，该方法可以克服现有停车检测方法的缺陷，具有成本较低、安装方便、测量准确等优点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于磁场传感器的智能停车检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于磁场传感器的智能停车检测方法，步骤如下：

(1)空闲状态采集，在停车位没有车辆停靠时，采集停车位某一位置的磁场强度在空间直角坐标系的三条坐标轴X、Y、Z的磁场强度分量h_X、h_Y、h_Z，以及该位置的温度t；

(2)反复执行步骤(1)，得到m个磁场强度分量和温度的平均值 其中

$\stackrel{\‾}{h_X}=\frac{h_{X1}+h_{X2}+\·\·\·h_{\mathrm{Xm}}}{m}$

$\stackrel{\‾}{h_Y}=\frac{h_{Y1}+h_{Y2}+\·\·\·h_{\mathrm{Ym}}}{m}$ $\stackrel{\‾}{h_Z}=\frac{h_{Z1}+h_{Z2}+\·\·\·h_{\mathrm{Zm}}}{m}$

$\stackrel{\‾}{t}=\frac{t_1+t_2+\·\·\·t_m}{m}$

(3)停车状态监测，当空闲状态数据采集完成后，传感器保持运行，用与第一个步骤相同的方式采集三个方向上的磁场强度分量H_X、H_Y、H_Z与温度T。

(4)反复执行步骤(3)，得到n个磁场强度分量和温度的平均值 其中

$\stackrel{\‾}{H_X}=\frac{H_{X1}+H_{X2}+\·\·\·H_{\mathrm{Xn}}}{n}$

$\stackrel{\‾}{H_Y}=\frac{H_{Y1}+H_{Y2}+\·\·\·H_{\mathrm{Yn}}}{n}$

$\stackrel{\‾}{H_Z}=\frac{H_{Z1}+H_{Z2}+\·\·\·H_{\mathrm{Zn}}}{n}$

$\stackrel{\‾}{T}=\frac{T_1+T_2+\·\·\·T_n}{n}$

(5)根据温度对磁场强度进行校准。根据(1)～(4)测得的数据，将T温度的磁场强度换算为等效温度下的磁场数据。等效换算公式为：

$\stackrel{\‾}{H_{\mathrm{Xc}}}=\frac{a_X{\stackrel{\‾}{t}}^2+b_X\stackrel{\‾}{t}+c_X}{a_X{\stackrel{\‾}{T}}^2+b_X{\stackrel{\‾}{T}}^2+c_X}\stackrel{\‾}{H_X},$

其中H_Xc为校准后等效温度下的X轴方向上的磁场强度，a_X、b_X、c_X是X轴的温度校正系数。

同理可以对Y轴、Z轴的磁场强度进行校正，有

$\stackrel{\‾}{H_{\mathrm{Yc}}}=\frac{a_Y{\stackrel{\‾}{t}}^2+b_Y\stackrel{\‾}{t}+c_Y}{a_Y{\stackrel{\‾}{T}}^2+b_Y{\stackrel{\‾}{T}}^2+c_Y}\stackrel{\‾}{H_Y},$

$\stackrel{\‾}{H_{\mathrm{Zc}}}=\frac{a_Z{\stackrel{\‾}{t}}^2+b_Z\stackrel{\‾}{t}+c_Z}{a_Z{\stackrel{\‾}{T}}^2+b_Z{\stackrel{\‾}{T}}^2+c_Z}\stackrel{\‾}{H_Z};$

(6)将校正后各轴方向上的磁场强度与空闲状态下各轴的磁场强度做比较，求出磁场强度的变化量ΔH_X、ΔH_Y、ΔH_Z：

${\mathrm{\ΔH}}_X=\left|\stackrel{\‾}{H_{\mathrm{Xc}}}-\stackrel{\‾}{h_X}\right|,$

${\mathrm{\ΔH}}_Y=\left|\stackrel{\‾}{H_{\mathrm{Yc}}}-\stackrel{\‾}{h_Y}\right|,$

${\mathrm{\ΔH}}_Z=\left|\stackrel{\‾}{H_{\mathrm{Zc}}}-\stackrel{\‾}{h_Z}\right|;$

(7)求出三个轴变化量中的最大值作为单轴磁场变化量的最大值ΔM：

ΔM＝max(ΔH_X,ΔH_Y,ΔH_Z)；

(8)将单轴最大变化量ΔM与预定的阈值M相比较，若ΔM>M，则判断有车辆停靠，若ΔM<M，则判断没有车辆停靠；

进一步地，温度校正系数a_X、b_X、c_X，a_Y、b_Y、c_Y和a_Z，b_Z、c_Z通过以下方式得到：收集X轴方向磁场强度H_X随温度T变化的数据并进行二次拟合。得到拟合方程

H_X＝a_XT²+b_XT²+c_X

同理得到Y轴和Z轴方向磁场强度H_Y、H_Z随温度T变化的拟合方程：

H_Y＝a_YT²+b_YT²+c_Y

H_Z＝a_ZT²+b_ZT²+c_Z

根据方程得到温度校正系数a_X、b_X、c_X，a_Y、b_Y、b_Z和a_Z，b_Z、c_Z。并根据拟合参数对磁场强度进行校准，以消除温度变化对磁场强度变化产生的影响。

本发明具有的有益效果是：

该探测方法成本较低、安装方便、测量准确。车辆停靠后磁场强度的大小和方向都有可能发生变化，而采用该算法可以提高检测的准确性。此外，磁场传感器主要由磁敏电阻构成，其阻值除随磁场变化外，也易随温度发生变化，采用该方法对测量数据进行校正，可以消除温度变化对传感器测量数据的影响。

附图说明

图1是空闲状态下某位置磁场强度示意图；

图2是相同的位置在车辆停靠后的磁场强度示意图；

图3是相同的位置在受到扰动时的磁场强度示意图；

图4是磁场强度随温度变化的趋势图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，是空闲状态下某位置磁场强度示意图，该磁场强度可以在空间直角坐标系中被分解为三个方向X、Y、Z的分量，分别为1,1,1。

如图2所示，是相同的位置在车辆停靠后的磁场强度示意图，该磁场强度可以在空间直角坐标系中被分解为三个方向X、Y、Z的分量，分别为1,1,3。

在传统的判断方法中，一般采用计算磁场强度大小的变化量或计算单轴方向磁场强度变化量的均方根的方法判断是否有车辆停靠。在本例中：

若采用计算磁场强度大小变化量的判断方法，则求得变化量ΔM为：

$\mathrm{\&Delta;M}=\sqrt{1^2+1^2+3^2}-\sqrt{1^2+1^2+1^2}=1.58$

若采用计算单轴磁场强度变化量的最大值的判断方法，则变化量ΔM为

ΔM＝max((1-1),(1-1),(3-1))＝2

从计算结果可以看出，采用计算单轴磁场强度变化量的最大值的方法，ΔM的变化量更为明显，因此，判断车辆停靠的阈值M可以设得更高一些。更好地避免了由于外界因素干扰、温度变化等因素造成磁场传感器读数变化，从而造成检测系统误判的问题。

如图3所示，是相同的位置在空闲状态下受到扰动时的磁场强度示意图，该磁场强度可以在空间直角坐标系中被分解为三个方向X、Y、Z的分量，分别为1,2,2。

若采用计算单轴磁场强度变化量的方均根的判断方法，则求得变化量ΔM为：

$\mathrm{\&Delta;M}=\sqrt{{(1-1)}^2+{(2-1)}^2+{(2-1)}^2}=1.41$

若采用计算单轴磁场强度变化量的最大值的判断方法，则变化量ΔM为

ΔM＝max((1-1),(2-1),(2-1))＝1

从计算结果可以看出，采用计算单轴磁场强度变化量的方均根的方法，在磁场受到扰动时ΔM的变化量更为明显，容易高于判断阈值造成误判。因此，采用计算单轴磁场强度变化量的最大值的方法，可以有更高的准确度。

如图4所示，是某位置在某方向上的磁场强度随温度变化的趋势图，根据图像数据进行二次拟合，可以得到磁场强度随温度变化的关系函数。拟合得到a＝0.0659，b＝-2.0536，c＝555.6769，则该方向上磁场强度和温度的函数关系式为：

$H_c=\frac{{0.0659t}^2-2.0536t+555.6769}{{0.0659T}^2-2.0536T^2+555.6769}h$

假设初始时刻的温度t为0℃，该方向的磁场强度为h＝553。若干时刻后，温度变为15℃，测量该方向的磁场强度为532，假设该方向的磁场强度H是三个方向上磁场强度变化的最大值，且判断有车辆停靠的阈值为20。若不进行温度校准，则求得磁场强度变化最大值为ΔM＝21，系统判断停车位已被占用。若进行温度校准，则校准后该方向的磁场强度为H_c＝569.37，变化量为ΔM＝16.37，小于阈值20，系统判断停车位未被占用，符合实际情况。温度校准避免了由于温度变化导致磁场传感器读数发生变化，从而使系统判断错误的问题。

Claims (2)

1.一种基于磁场传感器的智能停车检测方法，其特征在于，该方法的步骤如下：(1)空闲状态采集，在停车位没有车辆停靠时，采集停车位某一位置的磁场强度在空间直角坐标系的三条坐标轴X、Y、Z的磁场强度分量h_X、h_Y、h_Z，以及该位置的温度t；

(2)反复执行步骤(1)，得到m个磁场强度分量和温度的平均值 其中

$\stackrel{\&OverBar;}{h_X}=\frac{h_{X1}+h_{X2}+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;h_{\mathrm{Xm}}}{m}$

$\stackrel{\&OverBar;}{h_Y}=\frac{h_{Y1}+h_{Y2}+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;h_{\mathrm{Ym}}}{m}$

$\stackrel{\&OverBar;}{h_Z}=\frac{h_{Z1}+h_{Z2}+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;h_{\mathrm{Zm}}}{m}$

$\stackrel{\&OverBar;}{t}=\frac{t_1+t_2+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;t_m}{m}$

(3)停车状态监测，当空闲状态数据采集完成后，传感器保持运行，用与第一个步骤相同的方式采集三个方向上的磁场强度分量H_X、H_Y、H_Z与温度T。

(4)反复执行步骤(3)，得到n个磁场强度分量和温度的平均值 其中

$\stackrel{\&OverBar;}{H_X}=\frac{H_{X1}+H_{X2}+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;H_{\mathrm{Xn}}}{n}$

$\stackrel{\&OverBar;}{H_Y}=\frac{H_{Y1}+H_{Y2}+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;H_{\mathrm{Yn}}}{n}$

$\stackrel{\&OverBar;}{H_Z}=\frac{H_{Z1}+H_{Z2}+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;H_{\mathrm{Zn}}}{n}$

$\stackrel{\&OverBar;}{T}=\frac{T_1+T_2+\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;T_n}{n}$

(5)根据温度对磁场强度进行校准：根据(1)～(4)测得的数据，将T温度的磁场强度换算为等效温度下的磁场数据，等效换算公式为：

$\stackrel{\&OverBar;}{H_{\mathrm{Xc}}}=\frac{a_X{\stackrel{\&OverBar;}{t}}^2+b_X\stackrel{\&OverBar;}{t}+c_X}{a_X{\stackrel{\&OverBar;}{T}}^2+b_X{\stackrel{\&OverBar;}{T}}^2+c_X}\stackrel{\&OverBar;}{H_X},$

其中H_Xc为校准后等效温度下的X轴方向上的磁场强度，a_X、b_X、c_X是X轴的温度校正系数；

同理可以对Y轴、Z轴的磁场强度进行校正，有

$\stackrel{\&OverBar;}{H_{\mathrm{Yc}}}=\frac{a_Y{\stackrel{\&OverBar;}{t}}^2+b_Y\stackrel{\&OverBar;}{t}+c_Y}{a_Y{\stackrel{\&OverBar;}{T}}^2+b_Y{\stackrel{\&OverBar;}{T}}^2+c_Y}\stackrel{\&OverBar;}{H_Y},$

$\stackrel{\&OverBar;}{H_{\mathrm{Zc}}}=\frac{a_Z{\stackrel{\&OverBar;}{t}}^2+b_Z\stackrel{\&OverBar;}{t}+c_Z}{a_Z{\stackrel{\&OverBar;}{T}}^2+b_Z{\stackrel{\&OverBar;}{T}}^2+c_Z}\stackrel{\&OverBar;}{H_Z};$

(6)将校正后各轴方向上的磁场强度与空闲状态下各轴的磁场强度做比较，求出磁场强度的变化量ΔH_X、ΔH_Y、ΔH_Z：

${\mathrm{\&Delta;H}}_X=\left|\stackrel{\&OverBar;}{H_{\mathrm{Xc}}}-\stackrel{\&OverBar;}{h_X}\right|,$

${\mathrm{\&Delta;H}}_Y=\left|\stackrel{\&OverBar;}{H_{\mathrm{Yc}}}-\stackrel{\&OverBar;}{h_Y}\right|,$

${\mathrm{\&Delta;H}}_Z=\left|\stackrel{\&OverBar;}{H_{\mathrm{Zc}}}-\stackrel{\&OverBar;}{h_Z}\right|;$

(7)求出三个轴变化量中的最大值作为单轴磁场变化量的最大值ΔM：

ΔM＝max(ΔH_X,ΔH_Y,ΔH_Z)；

(8)将单轴最大变化量ΔM与预定的阈值M相比较，若ΔM>M，则判断有车辆停靠，若ΔM<M，则判断没有车辆停靠。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁场传感器的智能停车检测方法，其特征在于：温度校正系数a_X、b_X、c_X，a_Y、b_Y、b_Z和a_Z，b_Z、c_Z通过以下方式得到：收集X轴方向磁场强度H_X随温度T变化的数据并进行二次拟合，得到拟合方程：

H_X＝a_XT²+b_XT²+c_X

同理得到Y轴和Z轴方向磁场强度H_Y、H_Z随温度T变化的拟合方程：

H_Y＝a_YT²+b_YT²+c_Y

H_Z＝a_ZT²+b_ZT²+c_Z

根据方程得到温度校正系数a_X、b_X、c_X，a_Y、b_Y、c_Y和a_Z，b_Z、c_Z，并根据拟合参数对磁场强度进行校准，以消除温度变化对磁场强度变化产生的影响。