CN104867355A - 一种解决地磁车位检测器内部磁化问题的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种解决地磁车位检测器内部磁化问题的装置及其方法，其特点是：该装置的地磁传感器为两个，中央处理器模块与两个地磁传感器、温度传感器及无线通讯模块相连接，在中央处理器模块安装有磁车位检测器内部磁化检测处理软件用于解决磁车位检测器内部磁化问题；该方法包括：保存无车时的两个地磁传感器的向量值，跟踪其中一个传感器的值，当出现新的变化并稳定后，同时采集此时两个地磁传感器的向量值；分别计算向量差；计算变化值是否大于阈值并进行更新。本发明设计合理，其从解决问题的源头入手，有效地避免盲目性，提高了地磁车位检测率，具有精度高、成本低廉、利于推广等特点。

Description

一种解决地磁车位检测器内部磁化问题的装置及其方法

技术领域

本发明属于地磁车位检测技术领域，尤其是一种解决地磁车位检测器内部磁化问题的装置及其方法。

背景技术

在地磁车位检测技术领域，经常会出现零点变化问题(零点即为检测地磁强度变化的基准值，零点变化也称作零点漂移)，从而最终导致检测失误，这个问题长期困惑着本领域的技术人员。在现有技术中，一般将零点漂移现象归结为环境温度变化所致，极端情况下的温度环境(冬、夏季节温差60度，昼夜温差20度)变化造成地磁检测失误，这是本领域技术人员首选的原因。但是，在实际情况中，绝大部分发生零点变化的情况却不属于温度的因素：即使在正常温度范围的条件下，也常常出现因零点变化而出现检测失误的情况。例如，当前车位车辆的初始状态为“有车”，而后变为“无车”时，检测器检测结果仍然为“有车”，对于这一现象，人们称之为“剩磁”现象(或称为“内部磁化”现象，“内部磁化”即检测器内的“电池”被磁化)。本领域技术人员解决“内部磁化”现象一般采用的手段为“多数判断法”，所谓“多数判断法”既是在每个车位安装1个以上的“奇数个”检测器，以“过半数”的车位检测器的检测结果作为理想的检测结果，显然，这种方法加大了成本，而并非从根本解决问题，根本的解决方法还应该从产生“内部磁化”现象的原因入手。如何判断“内部磁化”并解决“内部磁化”问题是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种解决地磁车位检测器内部磁化问题的装置及其方法，解决了地磁车位检测中零点漂移的难题，有效提高“从初始状态为有车变化为无车”时的地磁检测准确率。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种解决地磁车位检测器内部磁化问题的装置，包括中央处理器模块、电 源管理模块、地磁传感器、温度传感器和无线通讯模块，电源管理模块与中央处理器模块、地磁传感器、温度传感器、无线通讯模块相连接并为其供电，所述的地磁传感器为两个，中央处理器模块与两个地磁传感器、温度传感器及无线通讯模块相连接，在中央处理器模块安装有磁车位检测器内部磁化检测处理软件用于解决磁车位检测器内部磁化问题。

一种解决地磁车位检测器内部磁化问题的方法，包括以下步骤：

步骤1、当中央处理器模块确定无车时，保存两个地磁传感器的向量值：向量M10、向量M20；

步骤2、跟踪其中一个传感器的值，当出现新的变化并稳定后，同时采集此时两个地磁传感器的向量值：向量M1、向量M2；

步骤3、分别计算向量M1、向量M2与向量M10、向量M20的向量差：ΔM1＝M1-M10、ΔM2＝M2-M20；

步骤4、计算abs(ΔM1-ΔM2)/abs(ΔM1)的值，或者计算abs(ΔM1-ΔM2)/abs(ΔM2)，如果该值大于一定阈值，则认为两个地磁传感器变化不一致，零点漂移是地磁车位检测器内部的电池被磁化所致，将此时的磁场值M1、M2保存为新的零点值，并用此时的向量M1、M2更新向量M10、M20。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明通过在地磁车位检测器上安装两个地磁传感器并检测作用在这两个地磁传感器上的磁力线方向是否一致，判断是近处磁场对传感器的影响、还是远处磁场对传感器的影响，如果是近处磁场对传感器的影响，则重新计算零点基准值、用新的零点基准值更新和校正原有的零点基准值，从而将“内部磁化”造成的影响进行有效地过滤，最终将“初始状态为有车变化为无车”时地磁车位检测率提高到99.9％。

2、本发明解决“内部磁化”问题所花费的硬件成本只是增加了检测器内部的一个部件(检测器的数量并不增加)而已，与现有技术解决内部磁化问题需要增加“多个”检测器相比，成本费用只是其几分之一甚至十几分之一(按照单个检测器的硬件成本、单个检测器的人工安装成本、和单个检测器的调试成本)，不仅如此，本发明还从解决问题的源头入手，相比“多数判断法”来说，从原理上和源头上解决问题，有效地避免盲目性，提高了科学性，具有精度高、 成本低廉、利于推广等特点。

附图说明

图1为本发明的解决地磁车位检测器内部磁化问题的装置的电路方框图；

图2为远处磁场和近处磁场对地磁传感器的影响示意图；

图3为电池横放时被磁化的磁场模型图；

图4为电池竖放时被磁化的磁场模型图；

图中，0-车辆，1-电池，2-电路板，3-地磁传感器，4-近处磁场磁力线，5-远处磁场磁力线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种解决地磁车位检测器内部磁化问题的装置，如图1所示，包括两个地磁传感器、中央处理器模块、温度传感器及无线通讯模块、电源管理模块；所述的电源管理模块与电池相连接并进行电压转换，电源管理模块的输出端与两个地磁传感器、中央处理器模块、温度传感器、无线通讯模块相连接并为其供电；所述的中央处理器模块还与两个地磁传感器、温度传感器及无线通讯模块相连接，中央处理器模块通过两个地磁传感器检测地磁变化信息，通过温度传感器检测温度数据，通过无线通讯模块实现上位机实现通讯控制功能。在中央处理器模块内安装有相应的检测控制软件实现相应的检测控制功能。

下面对解决地磁车位检测器内部磁化问题的原理进行说明：

说明：图2、图3、图4中未标出地磁场，是由于地磁场相比车辆磁场对电池影响是微弱的，不能构成电池被磁化的主要原因。

⑴远处磁场(地磁场+车辆磁场)和近处磁场(电池被磁化以后产生的磁场)对作用在两个地磁传感器上磁感线的影响(方向、大小)：

经过试验证明，远处磁场和近处磁场对传感器的影响如图2所示。

如果是远处磁场(地磁场+车辆0磁场)，作用在两个地磁传感器上磁感线5大致平行，对两个地磁传感器3的影响大小、方向相同；

如果是近处磁场(电池1的磁场)，作用在两个地磁传感器上磁感线4方向发散，对两个地磁传感器3的影响大小相同(或近似)、方向不同。 

⑵近处磁场(电池磁场)作用在地磁传感器上的磁感线方向总是发散的， 和电池的摆放方式无关。

经过试验证明，无论电池怎样摆放(横着摆放或竖着摆放)，电池被磁化以后其磁力线方向对于近处的两个地磁传感器总是发散的，如图4所示。其原理如下：电池由两端的铁片和电解液组成，由于铁片和电解液都是磁化物质，因此，可以将电池两端的铁片和电解液看成一个整体的铁磁材料，当电池竖着排放的时候，如图3所示，其上下两端的铁片和电解液构成了铁磁材料的一个整体，当电池被磁场源(地磁场+车辆0)磁化以后，电池的上端为磁场的N级，下端为磁场的S级；当电池横着摆放的时候，由于磁场源(地磁场+车辆0)的方向始终没有变化的、同电池竖着摆放时是相同的，尽管此时电池两端的铁片由于电池横着摆放而位于电池的左右两端，但由于中间的电解液和两端的铁片连成一体，就如同横着摆放的铁块，此时，横着摆放的电池被磁化以后的磁场仍然是上端为磁场的N级，下端为磁场的S级。因此，不论电池怎样摆放，其磁力线方向相对于近处的传感器来说都是发散的。由于近处磁场对于传感器其磁力线是发散的，并且两个地磁传感器之间具有一定的距离，所以，电池磁场作用于两个地磁传感器的磁力线方向互为相反。

通过以上试验结果可以看出：无论电池怎样摆放(横着摆放或竖着摆放)，电池被磁化以后，其磁力线方向对于近处的两个地磁传感器总是发散的，因此，可以通过在地磁车位检测器上安装两个地磁传感器、检测磁场作用在两个地磁传感器上磁感线方向是否相同，区分是远处磁场对传感器的影响还是近处(内部)磁场对传感器的影响，如果判断是近处磁场的影响，可以通过纠正检测零点值的方法重新设置零点基准值，用以过滤掉“内部磁化”的影响。

一种解决地磁车位检测器内部磁化问题的方法，包括以步骤：

步骤1、当中央处理器模块确定无车时，保存两个地磁传感器的向量值：向量M10、向量M20。

以上当无车时标定的向量M10和向量M20来源于两个矢量的合成：地球磁场和电池磁场(所述的电池磁场为被“地磁场”磁化以后的微弱磁场)；

步骤2、跟踪其中一个传感器的值，当出现新的变化并稳定后，同时采集两个地磁传感器的向量值：向量M1、向量M2。

当前车位从无车变为有车时，两个传感器的值分别会产生新的变化，这个 变化值为向量M1、向量M2。此时的向量M1、向量M2来源于三个量的矢量合成：地磁场、车辆磁场、电池磁场，其中前两个量为远处磁场，对两个传感器的影响是：两个地磁传感器的向量值其大小、方向大致相等；第三个量为电池磁场(也称为近处磁场)，此时电池磁场为被地磁场和车辆磁场磁化以后的磁场，该磁场对两个传感器的影响是：两个地磁传感器的向量值其方向相反但大小相同(或近似)。

步骤3、分别计算向量M1、向量M2与向量M10、向量M20的向量差：ΔM1、ΔM2。

ΔM1＝M1-M10；ΔM2＝M2-M20；

由于：

向量M1、向量M2来源于三个量的矢量合成：地磁场、车辆磁场、电池磁场；

向量M10和向量M20来源于两个量的矢量的合成：地球磁场和电池磁场；

所以：

ΔM1＝M1-M10则抵消掉了地磁场对传感器1的影响，ΔM1表示车辆磁场+近处磁场作用在传感器1上的变化；

ΔM2＝M2-M20则抵消掉了地磁场对传感器2的影响，ΔM2表示车辆磁场+近处磁场作用在传感器2上的变化；

步骤4、计算公式abs(ΔM1-ΔM2)/abs(ΔM1或ΔM2)的值,若该值大于一定阈值，则认为两个地磁传感器变化不一致，零点漂移是地磁车位检测器内部的电池被磁化所致，将此时的磁场值M1、M2保存为新的零点值，并用此时的值M1、M2更新M10、M20。

由于：

ΔM1表示车辆磁场+近处磁场作用在传感器1上的变化；

ΔM2表示车辆磁场+近处磁场作用在传感器2上的变化；

所以，ΔM1-ΔM2则进一步抵消掉了车辆磁场的影响，可以单纯地表示近处磁场作用在传感器1和传感器2上的变化；

以下分两种情况说明ΔM1-ΔM2相比ΔM1或ΔM2的比例值：

第一种情况，当ΔM1、ΔM2主要受车辆磁场主导时，即当前车位有车的情况下，ΔM1-ΔM2相对ΔM1或ΔM2是微小的，公式：abs(ΔM1-ΔM2)/ abs(ΔM1)的比例值有限；

第二种情况，当ΔM1、ΔM2主要受近处磁场主导时，即当前车位无车但电池已经被磁化时，ΔM1-ΔM2相对ΔM1或ΔM2较大，因此检测abs(ΔM1-ΔM2)/abs(ΔM1)超过阈值可标定为无车，并用向量M1、向量M2重置向量M10、向量M20。重置后的M10、M20来源于两个量的矢量合成：地磁场和电池磁场，并且重置后的向量M10、M20方向不同。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种解决地磁车位检测器内部磁化问题的装置，包括中央处理器模块、电源管理模块、地磁传感器、温度传感器和无线通讯模块，电源管理模块与中央处理器模块、地磁传感器、温度传感器、无线通讯模块相连接并为其供电，其特征在于：所述的地磁传感器为两个，中央处理器模块与两个地磁传感器、温度传感器及无线通讯模块相连接，在中央处理器模块安装有磁车位检测器内部磁化检测处理软件用于解决磁车位检测器内部磁化问题。

2.一种如权利要求1所述的解决地磁车位检测器内部磁化问题的装置的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、当中央处理器模块确定无车时，保存两个地磁传感器的向量值：向量M10、向量M20；

步骤2、跟踪其中一个传感器的值，当出现新的变化并稳定后，同时采集此时两个地磁传感器的向量值：向量M1、向量M2；

步骤3、分别计算向量M1、向量M2与向量M10、向量M20的向量差：ΔM1＝M1-M10、ΔM2＝M2-M20；

步骤4、计算abs(ΔM1-ΔM2)/abs(ΔM1)的值，或者计算abs(ΔM1-ΔM2)/abs(ΔM2)，如果该值大于一定阈值，则认为两个地磁传感器变化不一致，零点漂移是地磁车位检测器内部的电池被磁化所致，将此时的磁场值M1、M2保存为新的零点值，并用此时的向量M1、M2更新向量M10、M20。