CN106846900B - 一种路侧停车位压电电缆布设结构及车位状态检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路侧停车位压电电缆布设结构及车位状态检测的方法，属于车位检测领域。本发明的压电电缆布设结构，路侧停车位沿长度方向均分为四部分，沿宽度方向均分为两部分，路侧停车位靠近道路边缘的四部分区域按照车辆前进行驶方向依次标记为区域a、区域b、区域c和区域d；其中在区域b中铺设一条或多条压电电缆。本发明克服目前车位检测成本高、安装不便等不足，只需在路侧停车位中某个很小的面积区域布设压电电缆，配合车位状态检测方法即可完成车位占用状态的检测，能避免邻车干扰及环境干扰等，提高检测准确率，且结构简单、成本低，在路侧停车和固定停车场智能管理中有着广泛的应用。

Description

一种路侧停车位压电电缆布设结构及车位状态检测的方法

技术领域

本发明涉及车位检测技术领域，更具体地说，涉及一种路侧停车位压电电缆布设结构及车位状态检测的方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，汽车保有量也在不断激增，随之而来的就是停车问题，由于车辆越来越多，停车场越建越大，对于空闲停车位的寻找，对于司机来讲就构成一个难题，因此停车位空闲检测系统应运而生，对停车场车位占用状态的检测是停车诱导(车联网)的重要基础数据。

提高车辆在位的判断识别准确率以及实现车位检测的低成本化、安装简单化是固定停车场或路侧停车场智能化管理发展的方向。车位状态检测不仅要完成车辆停放状态的准确判断，而且还要避免邻车干扰及环境干扰等现象，防止误判和错判。目前行业内对于停车位的状态检测或是采用透射式，如超声波、红外技术以及雷达电磁波等技术；或是采用磁场和线圈检测的技术，或是多种技术的组合。

例如中国专利申请号：2015204345665，申请日：2015年6月24日，发明创造名称：基于无线停车检测与车主识别的停车系统，该申请案采用的是地磁检测+射频标签识别的组合方法，包括控制中心、安装于停车位中的无线地磁传感器、安装于车体上的电子标签，无线地磁传感器上安装有读取所述电子标签的阅读器、无线通讯模块及微型控制器，阅读器将读取的信息通过所述无线通讯模块发送至控制中心。

又如中国专利申请号：2013102040140，申请日：2013年5月28日，发明创造名称：一种车位检测方法及车位监测系统，该申请案采用的是地磁检测+超声检测+射频标签识别的组合方法，首先检测车位上的地磁场是否发生变化，当检测到车位上的地磁场发生变化时，启动复检机制对上述车位进行检测，其中，复检机制包括超声波和射频识别中的至少一个，根据复检机制的检测结果确定车位上的停车情况。

再如中国专利申请号：2016108682807，申请日：2016年9月29日，发明创造名称：一种路边车位检测装置及其检测方法，该申请案采用的是地磁检测+雷达检测的组合方法，该装置包括地磁传感器、雷达传感器、车位检测处理器和电源管理模块，该检测方法包括：地磁传感器实时检测车位上的地磁场信号并将磁场变化波形传送给车位检测处理器；车位检测处理器判断磁场变化波形是否为理想波形，如果是理想波形，车位检测处理器根据地磁传感器的地磁检测机制确定车位上的停车情况；如果不是是理想波，则启动雷达检测机制；车位检测处理器根据雷达监测机制的检测结果确定车位上的停车情况。

以上申请案均可以实现对车位状态的检测，但以上技术存在的主要问题是：透射式传感器技术(如超声和雷达等)受外来物的阻挡影响较大，地磁传感器则易受外界干扰因素影响，皆存在误判和错判问题，检测准确率有待进一步提高；而射频标签安装成本高，且实施难度大，操作性差。此外，目前的车位检测装置及方法普遍存在成本高、安装复杂、对路面破坏大等不足，限制了普及应用。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中车位检测成本高、安装不便、检测准确率不佳等不足，提供了一种路侧停车位压电电缆布设结构及车位状态检测的方法，本发明的压电电缆布设结构，只需在路侧停车位中某个很小的面积区域布设压电电缆，配合本发明的车位状态检测方法即可完成车位占用状态的检测，不仅可以避免邻车干扰及环境干扰等现象，防止误判和错判，提高检测准确率，而且该压电电缆布设结构简单、成本低、可靠性高、安装操作方便，在路侧停车和固定停车场智能管理中有着广泛的应用。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种路侧停车位压电电缆布设结构，路侧停车位沿长度方向均分为四部分，沿宽度方向均分为两部分，路侧停车位靠近道路边缘的四部分区域按照车辆前进行驶方向依次标记为区域a、区域b、区域c和区域d；在区域b中铺设一条或多条压电电缆。

更进一步地，压电电缆的长度不小于路侧停车位宽度的1/2，且压电电缆的延伸方向与路侧停车位长度方向不平行，两者之间的夹角为θ。

更进一步地，区域b中的压电电缆倾斜设置并延伸至区域c中。

更进一步地，压电电缆的延伸方向与路侧停车位长度方向之间的夹角θ＝90°。

更进一步地，在区域b中铺设多条平行分布且长度相等的压电电缆。

更进一步地，压电电缆的长度等于路侧停车位宽度的1/2。

更进一步地，在区域b中铺设一条压电电缆。

更进一步地，在区域b中铺设两条平行分布且长度相等的压电电缆，沿车辆前进行驶方向依次为第二电缆和第一电缆。

本发明的一种车位状态检测的方法，利用上述路侧停车位压电电缆布设结构，按照以下步骤进行：

A、记录路侧停车位的初始占用状态K(n)，K(n)＝-1表示车位空闲，K(n)＝1表示车位占用，n表示测量次数；

B、压电电缆受车轮碾压产生的机械冲击会产生瞬态电压信号V，测量电压信号的幅值Va和上升沿时间T；

C、比较Va与预先设定阈值V0；

D、当Va>V0时，标志测量次数n＝n+1，K(n)＝-K(n-1)；

E、当Va<V0时，返回步骤B继续检测；

F、记录压电电缆自初始状态以后的n值及上升沿的时间T(n)，即可计算出路侧停车位处于状态K(n)的时间为T(n+1)-T(n)。

本发明的一种车位状态检测并判断车辆进出方向的方法，利用上述路侧停车位压电电缆布设结构，按照以下步骤进行：

S1、记录路侧停车位的初始占用状态K(n)，K(n)＝-1表示车位空闲，K(n)＝1表示车位占用，n表示测量次数；

S2、第一电缆和第二电缆受车轮碾压分别产生瞬态电压信号V1和V2，分别测量V1和V2的幅值V1a和V2a，分别测量电压信号的上升沿时间T1(n)和T2(n)；

S3、当V1a>V0且V2a>V0，标志测量次数n＝n+1，K(n)＝-K(n-1)；

S4、当V1a＜V0且V2a＜V0时，返回步骤S2继续检测；

S5、计算T2(n)-T1(n)，如果T2(n)-T1(n)>0，判断为车辆进入路侧停车位；如果T2(n)-T1(n)<0，判断为车辆驶离路侧停车位；

S6、比较K(n)的结果与车辆进出判断的结果是否一致，不一致时报警并现场检查是否是车辆从路侧停车位的短边进出。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种路侧停车位压电电缆布设结构，只在路侧停车位的区域b中铺设压电电缆，保障了车辆在进出路侧停车位时只有单个车轮碾压到压电电缆上，使得一次正常的停车过程只产生一个电压输出信号，当车辆驶离路侧停车位时，压电电缆也同样只经受一次碾压而产生电压信号，这种布设结构不仅使得判断车位占用状态的算法简单，而且检测精确度大大提高。

(2)本发明的一种路侧停车位压电电缆布设结构，只需在路侧停车位的1/8区域内设置单条压电电缆即可实现对车位状态的检测，压电电缆的铺设长度和铺设难度都大幅度降低，极大地降低了生产成本，降低了施工难度，压电电缆还可以通过贴装在路面表面的方式彻底消除对路面的破坏，极大地方便了安装操作。

(3)本发明的一种路侧停车位压电电缆布设结构，压电电缆设置在特定的区域b内，既能避免漏检，又可以避免邻车干扰或环境干扰等现象，减少误判、错判现象的发生，提高检测的准确率。

(4)本发明的一种路侧停车位压电电缆布设结构，压电电缆的长度不小于路侧停车位宽度的1/2，且压电电缆的延伸方向与路侧停车位长度方向不平行，即两者之间的夹角θ≠180°，保障车辆进出时一定会碾压到压电电缆上，保障检测准确性。

(5)本发明的一种路侧停车位压电电缆布设结构，路侧停车位的区域b中铺设多条长度相同且平行的压电电缆，可以相互补偿，减少背景扰动对检测的影响，从而达到去除外界干扰的目的，减少误判、错判，进一步提高检测准确性与稳定性。

(6)本发明的一种路侧停车位压电电缆布设结构，路侧停车位的区域b中铺设两条长度相同且平行的压电电缆，可以实现路侧停车位占用状态和车辆进出方向的检测，并可以实现交叉验证，进一步保障检测准确度。

(7)本发明的一种路侧停车位压电电缆布设结构，结构设计简单，便于施工操作，适宜推广使用。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明中路侧停车位单压电电缆布设结构示意图；

图2为本发明中利用单压电电缆进行车位状态检测的逻辑示意图；

图3为本发明中路侧停车位双压电电缆布设结构示意图；

图4为本发明中利用双压电电缆进行车位状态检测并判断车辆进出方向的逻辑示意图

图5为实施例3中路侧停车位单压电电缆布设结构示意图；

图6为实施例4中路侧停车位单压电电缆布设结构示意图；

图7为实施例5中路侧停车位单压电电缆布设结构示意图。

示意图中的标号说明：1、路侧停车位；2、压电电缆；201、第一电缆；202、第二电缆；3、道路边缘。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1～图4所示，本实施例的一种路侧停车位压电电缆布设结构，是专门适用于道路侧边停车位的状态检测，路侧停车位1沿长度方向均分为四部分，沿宽度方向均分为两部分，路侧停车位1靠近道路边缘3的四部分区域按照车辆前进行驶方向依次标记为区域a、区域b、区域c和区域d；其中在区域b中铺设一条或多条压电电缆2，压电电缆2的长度不小于路侧停车位1宽度的1/2，且压电电缆2的延伸方向与路侧停车位1长度方向不平行，即两者之间的夹角θ≠180°，保障车辆在进出路侧停车位1时只有一个车轮(即右侧后轮)压到压电电缆2，利用压电电缆2的压电效应实现对车位占用状态的检测，并有效避免了其他干扰因素。

压电电缆受到外部机械冲击时会产生电压信号，是一种常见的敏感器件，在生产实践中也得到了广泛应用，尤其在道路交通的动态称重或交通流量检测等领域应用较多。如专利申请号：2013104352325，申请日：2013年9月23日，发明创造名称：压电电缆布设结构及超载车辆轮迹线横向位置识别方法，该申请案公开了一种压电电缆的Z形布设结构及判断车辆超载和轮迹线横向位置的方案。该申请案是测量通过型车辆的重量和横向位置，可以获得包括车辆总重、单个轮重车辆以及轴距、轮距、轮胎数和车辆在车道中的横向位置等信息，可同时判别超载车重量及其横向位置；该申请案虽然也充分利用了压电电缆的压电效应，但却完全无法应用于停车位的状态检测。

目前行业内对于将压电电缆应用于路侧停车位的状态检测技术发展仍不成熟，由于现场环境多样性及车辆运行的随意性导致检测精度较低，有尝试将压电电缆覆盖整个停车位的布设方式，以保障电压信号的有效检测，降低漏检率，但导致压电电缆使用长度增加，生产成本大幅提高，无法广泛投入使用；其次，车辆通常采取倒车方式进入路侧停车位，存在多个车轮分别碾压压电电缆的情况，造成信号识别计算复杂，容易产生误判、错判，且压电电缆的布设结构复杂造成施工工序繁琐，操作时间长，生产成本进一步提高，限制了实际应用。如何在保障精确检测的基础上，降低生产成本、简化施工过程是行业内一直在追求的目标。

本实施例的路侧停车位压电电缆布设结构有效解决了以上难题，实现了压电电缆2在路侧停车位1上的低成本化、高效化应用。通过对车辆进出路侧停车位1路线的长期模拟分析和实际跟踪验证，研究人员惊喜地发现，虽然车辆进出路侧停车位1的运行轨迹千差万别，各有不同，但却总有区域聚集之处，如图1所示，将路侧停车位1均分为8个区域，其中靠近道路中心的一侧为4个区域，靠近道路边缘3的一侧按照车辆前进行驶方向依次为区域a、区域b、区域c和区域d，区域b即为车辆倒车进入时右侧后轮的必经之地，本实施例在区域b内铺设单条压电电缆2，且压电电缆2的延伸长度基本覆盖了区域b的宽度方向，保障了车辆在进出路侧停车位1时只有右侧后轮能够且一定会碾压到压电电缆2上，使得一次正常的停车过程只产生一个电压输出信号，当车辆驶离路侧停车位1时，压电电缆2也同样只经受一次碾压而产生电压信号，这种布设结构不仅使得判断车位占用状态的算法简单，而且检测精确度大大提高。具体地，本实施例中压电电缆2的铺设长度为路侧停车位1宽度的1/2，压电电缆2的延伸方向与路侧停车位1长度方向之间的夹角θ＝90°。

本实施例中压电电缆2还分别与电源模块、电路模块相连，电路模块通过无线或有线通讯方式与服务器相连，电路模块可采用包括放大电路单元、信号比较电路单元、处理器单元和无线通讯单元等的公知电路，在此不再赘述。车辆倒车进入路侧停车位1时，压电电缆2检测车辆轮胎经过时产生的机械冲击并向电路模块传输信号，电路模块接收压电电缆2的传输信号并计算判断车位占用状态，并将判断结果传送给服务器，服务器接收电路模块传输的信号并生成各车位的占用状态列表，并将列表信息发布给各类终端进行显示。

本实施例的一种车位状态检测的方法，如图2所示，利用上述路侧停车位的单压电电缆布设结构，按照以下步骤进行：

A、记录路侧停车位1的初始占用状态K(n)，K(n)＝-1表示车位空闲，K(n)＝1表示车位占用，n表示测量次数；

B、压电电缆2受车轮碾压产生的机械冲击会产生瞬态电压信号V，测量电压信号的幅值Va和上升沿时间T；

C、比较Va与预先设定阈值V0；

D、当Va>V0时，标志测量次数n＝n+1，K(n)＝-K(n-1)；

E、当Va<V0时，返回步骤B继续检测；

F、记录压电电缆2自初始状态以后的n值及上升沿的时间T(n)，即可计算出路侧停车位1处于状态K(n)的时间为T(n+1)-T(n)，即可以有效获取车位空闲持续时间、车辆占用持续时间等信息，对统计停车时间、停车费用等均具有参考意义。

本实施例的检测方法，只需在路侧停车位1的1/8区域内设置单条压电电缆2即可实现对车位状态的检测，压电电缆2的铺设长度和铺设难度都大幅度降低，极大地降低了生产成本，降低了施工难度，压电电缆2还可以通过贴装在路面表面的方式彻底消除对路面的破坏，极大地方便了安装操作；而单条压电电缆2设置在特定的区域b内，既能避免漏检，又可以避免邻车干扰或环境干扰等现象，减少误判、错判现象的发生，提高检测的准确率；同时保障只有一个车轮能够碾压压电电缆2，避免多个车轮共同碾压导致的信号识别复杂、车位判断繁琐的问题，进一步保障了车间检测的简便性和准确性，适宜在生产中广泛推广应用。

实施例2

本实施例的一种路侧停车位压电电缆布设结构，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中在区域b中铺设多条压电电缆2，多条压电电缆2长度相同且平行分布，其受到的外界干扰因素(如温度、振动等)的影响是相同的，采用差动信号的处理方式，可以用一条压电电缆2的背景噪声去补偿另一条压电电缆2的背景噪声，因此多条压电电缆2之间可以相互补偿，减少背景扰动对检测的影响，从而达到去除外界干扰的目的，减少误判、错判，进一步提高检测准确性与稳定性。

具体地，在区域b中铺设两条平行分布且长度相等的压电电缆2，沿车辆前进行驶方向依次为第二电缆202和第一电缆201，保障车辆倒车进入路侧停车位1时先碾压第一电缆201，再碾压第二电缆202，同样地，第二电缆202和第一电缆201的长度均不小于路侧停车位1宽度的1/2，其长度延伸方向与路侧停车位1长度方向不平行，即θ≠180°，具体如图3中所示，第二电缆202和第一电缆201的长度均为路侧停车位1宽度的1/2，且长度延伸方向与路侧停车位1长度方向之间的夹角θ＝90°。

结合图3和图4，本实施例的一种车位状态检测并判断车辆进出方向的方法，利用上述双压电电缆的布设结构，可以实现路侧停车位1占用状态和车辆进出方向的检测，并可以实现交叉验证，以进一步提高检测准确度，具体检测方法如图4所示，按照以下步骤进行：

S1、记录路侧停车位1的初始占用状态K(n)，K(n)＝-1表示车位空闲，K(n)＝1表示车位占用，n表示测量次数；

S2、第一电缆201和第二电缆202受车轮碾压分别产生瞬态电压信号V1和V2，分别测量V1和V2的幅值V1a和V2a，分别测量电压信号的上升沿时间T1(n)和T2(n)；

S3、当V1a>V0且V2a>V0，标志测量次数n＝n+1，K(n)＝-K(n-1)；

S4、当V1a＜V0且V2a＜V0时，返回步骤S2继续检测；

S5、计算T2(n)-T1(n)，如果T2(n)-T1(n)>0，判断为车辆进入路侧停车位1；如果T2(n)-T1(n)<0，判断为车辆驶离路侧停车位1；

S6、比较K(n)的结果与车辆进出判断的结果是否一致，不一致时报警(电路模块内对应设置有报警模块)并现场检查是否是车辆从路侧停车位1的短边进出，可以及时发现不规范停车现象。

实施例3

本实施例的一种路侧停车位压电电缆布设结构，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中压电电缆2的延伸方向与路侧停车位1长度方向不平行，两者之间的夹角θ为钝角，具体为θ＝120°，如图5所示，且压电电缆2的长度大于路侧停车位1宽度的1/2，压电电缆2在区域b内倾斜设置且横跨区域b的宽度方向，依然能够保障车辆在进出路侧停车位1单个车轮能够碾压压电电缆2。

实施例4

本实施例的一种路侧停车位压电电缆布设结构，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中压电电缆2的延伸方向与路侧停车位1长度方向不平行，两者之间的夹角θ为锐角，具体为θ＝60°，如图6所示，且压电电缆2的长度大于路侧停车位1宽度的1/2，压电电缆2在区域b内倾斜设置且横跨区域b的宽度方向，依然能够保障车辆在进出路侧停车位1单个车轮能够碾压压电电缆2。压电电缆2既可倾斜设置也可竖直设置，布设方向更加灵活全面，更便于施工操作。

实施例5

本实施例的一种路侧停车位压电电缆布设结构，基本同实施例1，所不同的是，如图7所示，本实施例区域b中的压电电缆2倾斜设置并小部分延伸至区域c中，压电电缆2的延伸方向与路侧停车位1长度方向之间的夹角θ为锐角，压电电缆2的长度大于路侧停车位1宽度的1/2，压电电缆2的总长度依然能够基本覆盖区域b的宽度方向，保障车辆在进出路侧停车位1时单个车轮能够碾压压电电缆2。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种车位状态检测的方法，其特征在于：利用路侧停车位压电电缆布设结构进行，该布设结构具体为：路侧停车位（1）沿长度方向均分为四部分，沿宽度方向均分为两部分，路侧停车位（1）靠近道路边缘（3）的四部分区域按照车辆前进行驶方向依次标记为区域a、区域b、区域c和区域d；在区域b中铺设一条或多条压电电缆（2）；当设置多条时，多条压电电缆（2）平行分布且长度相等；压电电缆（2）的长度不小于路侧停车位（1）宽度的1/2，且压电电缆（2）的延伸方向与路侧停车位（1）长度方向不平行，两者之间的夹角为θ；

检测方法按照以下步骤进行：

A、记录路侧停车位（1）的初始占用状态K(n)，K(n)＝-1表示车位空闲，K(n)=1表示车位占用，n表示测量次数；

B、压电电缆（2）受车轮碾压产生的机械冲击会产生瞬态电压信号V，测量电压信号的幅值Va和上升沿时间T；

C、比较Va与预先设定阈值V0；

D、当Va>V0时，标志测量次数n=n+1，K(n)=-K(n-1)；

E、当Va<V0时，返回步骤B继续检测；

F、记录压电电缆（2）自初始状态以后的n值及上升沿的时间T(n)，即可计算出路侧停车位（1）处于状态K(n)的时间为T(n+1)-T(n)。

2.一种车位状态检测并判断车辆进出方向的方法，其特征在于，利用路侧停车位压电电缆布设结构进行，该布设结构具体为：路侧停车位（1）沿长度方向均分为四部分，沿宽度方向均分为两部分，路侧停车位（1）靠近道路边缘（3）的四部分区域按照车辆前进行驶方向依次标记为区域a、区域b、区域c和区域d；在区域b中铺设两条平行分布且长度相等的压电电缆（2），沿车辆前进行驶方向依次为第二电缆（202）和第一电缆（201）；压电电缆（2）的长度不小于路侧停车位（1）宽度的1/2，且压电电缆（2）的延伸方向与路侧停车位（1）长度方向不平行，两者之间的夹角为θ；

检测方法按照以下步骤进行：

S1、记录路侧停车位（1）的初始占用状态K(n)，K(n)=-1表示车位空闲，K(n)=1表示车位占用，n表示测量次数；

S2、第一电缆（201）和第二电缆（202）受车轮碾压分别产生瞬态电压信号V1和V2，分别测量V1和V2的幅值V1a和V2a，分别测量电压信号的上升沿时间T1(n)和T2(n)；

S3、当V1a>V0且V2a>V0，标志测量次数n=n+1，K(n)=-K(n-1)；

S4、当V1a＜V0且V2a＜V0时，返回步骤S2继续检测；

S5、计算T2(n)-T1(n)，如果T2(n)-T1(n)>0，判断为车辆进入路侧停车位（1）；如果T2(n)-T1(n)<0，判断为车辆驶离路侧停车位（1）；

S6、比较K(n)的结果与车辆进出判断的结果是否一致，不一致时报警并现场检查是否是车辆从路侧停车位（1）的短边进出。