-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes eines Parkraums.
-
Solch ein Verfahren ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift
JP 11144187 A offenbart, in welcher eine Anordnung und ein Verfahren zur Erfassung von Fahrzeugen auf einem Parkplatz beschrieben werden. Diese Offenlegungsschrift offenbart einen Magnetsensor. Der Magnetsensor erfasst das Erdmagnetfeld in seiner unmittelbaren Umgebung dreidimensional und erkennt Veränderungen, beispielsweise durch das Parken eines Kraftfahrzeugs. Das Erdmagnetfeld variiert und ist abhängig von der jeweiligen Umgebung des Parkplatzes. Anhand der Veränderung des Erdmagnetfeldes kann hierbei die An- oder Abwesenheit eines Kraftfahrzeugs auf dem Parkplatz festgestellt werden.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes eines Parkraums, umfassend zumindest folgende Verfahrensschritte:
- a. Erfassen von Magnetfeldmesswerten im Umfeld des Stellplatzes entlang einer Achse mittels eines Magnetfeldsensors innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer,
- b. Bilden eines Poincare-Diagramms in Abhängigkeit von den im Verfahrensschritt a erfassten Magnetfeldmesswerten,
- c. Bestimmen einer Ausgleichsgeraden durch die Punkte des im Verfahrensschritts b gebildeten Poincare-Diagramms,
- d. Bestimmen von Differenzen in vertikaler Richtung des Poincare-Diagramms zwischen der Ausgleichsgeraden und den jeweiligen Punkten des Poincare-Diagramms,
- e. Berechnen eines Mittelwerts der im Verfahrensschritt d bestimmten Differenzen,
- f. Bestimmen des Belegungszustands des Stellplatzes in Abhängigkeit von dem in Verfahrensschritt e berechneten Mittelwert.
-
Ein Parkraum weist hierbei wenigstens einen Stellplatz auf. Dieser Stellplatz ist entsprechend dafür geeignet, ein Kraftfahrzeug darauf abzustellen. Der Parkraum kann beispielsweise ein gewöhnlicher Parkplatz oder auch ein Parkhaus oder eine Parkzone sein.
-
Unter Belegungszustand des Stellplatzes ist zu verstehen, ob der Stellplatz von einem Kraftfahrzeug belegt ist oder ob der Stellplatz frei ist.
-
Ein Poincare-Diagramm wird hierbei gebildet indem jeweils zwei zeitlich benachbarte Messwerte als ein Punkt in einem zweidimensionalen Diagramm dargestellt werden, wobei der erste Messwert als Abszisse und der zweite Messwert als Ordinate des jeweiligen Punktes dient. Dies wird für alle erfassten Magnetfeldmesswerte durchgeführt, woraus sich das entsprechende Poincare-Diagramm ergibt.
Als vertikale Richtung des Poincare-Diagramms ist hierbei die Richtung parallel zur Ordinate zu verstehen.
-
Die Ausgleichsgerade kann hierbei insbesondere mittels einer linearen Regression bestimmt werden. Hierbei kann besonders bevorzugt ein Monte-Carlo-Verfahren genutzt werden, welches den Vorteil aufweist, dass es in einem eingebetteten System angewandt werden kann.
Alternativ kann die Ausgleichsgerade auch mittels einer Methode der kleinsten Quadrate bestimmt, welche ein Polynom ersten Grades an die Punkte des Poincare-Diagramms annähert.
-
Vorteilhaft ist hierbei, dass durch das Verfahren bestimmt werden kann, ob ein Stellplatz belegt ist oder nicht. Die Bestimmung weist hierbei eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit auf, dass diese korrekt ist. Zudem ist das Verfahren ortsunabhängig einsetzbar und es bedarf keiner vorherigen Kalibration.
-
Dies liegt darin begründet, dass durch die Nutzung des Poincare-Diagramms ein teilweise chaotisches System in ein neues Bezugssystem gebracht werden kann, in welchem die entsprechenden Zustände deutlich besser erkennbar sind als zuvor. Dies basiert wiederum auf der Zusammenfassung benachbarter Messwerte in jeweils einem Punkt des Poincare-Diagramms.
-
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt f ein Unterverfahrensschritt f1 abläuft, in welchem der Mittelwert mit einem vordefinierten Schwellenwert verglichen wird, wobei der Stellplatz in einem Unterverfahrensschritt f2 als belegt bestimmt wird, wenn der Mittelwert größer als der Schwellenwert ist, oder wobei der Stellplatz in einem Unterverfahrensschritt f3 als unbelegt bestimmt wird, wenn der Mittelwert kleiner gleich dem Schwellenwert ist. Insbesondere ist der vordefinierte Schwellenwert 0,1.
Vorteilhaft ist hierbei, dass bei einem belegten Stellplatz die erfassten Magnetfeldmesswerte stärker voneinander abweichen als bei einem freien Stellplatz. Dies kann wiederum durch einen entsprechenden Schwellenwert ausgenutzt werden, um den tatsächlichen Belegungszustand des Stellplatzes zu bestimmen.
-
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zwischen dem Verfahrensschritt a und dem Verfahrensschritt b ein Verfahrensschritt g abläuft, in welchem für alle erfassten Magnetfeldmesswerte jeweils ein Maximum von zwei zeitlich nacheinander erfassten Magnetfeldmesswerten bestimmt wird, wobei im Verfahrensschritt b das Poincare-Diagramm in Abhängigkeit von den bestimmten Maxima gebildet wird.
Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Bildung der Maximalwerte von jeweils zwei benachbarten Magnetfeldmesswerten eine Vorfilterung stattfindet. Hierdurch kann erreicht werden, dass ein die Magnetfeldmesswerte überlagerndes Rauschen, verursacht beispielsweise durch einen Temperaturdrift oder durch andere externe Einflüsse, geringere Auswirkungen auf das Verfahren beziehungsweise auf das durch das Verfahren erhaltene Ergebnis hat. Somit weist der Belegungszustand eine noch höhere Wahrscheinlichkeit auf, dass dieser korrekt bestimmt wurde.
-
Unter Maxima ist hierbei der betragsmäßig größere Magnetfeldmesswert von zwei benachbarten Magnetfeldmesswerten zu verstehen. Gibt es beispielsweise vier nacheinander erfasste Magnetfeldmesswerte MM1_1, MM1_2, MM1_3 und MM1_4 können daraus 3 Maxima gebildet werden. Diese Maxima sind das Maximum von MM1_1 und MM1_2, das Maximum von MM1_2 und MM1_3 und das Maxima von MM1_3 und MM1_4. Diese Maxima können dann wiederum herangezogen werden, um das Poincare-Diagramm zu bilden.
-
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass alle Verfahrensschritte wiederholt werden, wobei bei der Wiederholung im Verfahrensschritt a anstatt der Magnetfeldmesswerte weitere Magnetfeldmesswerte entlang einer weiteren Achse erfasst werden und die anschließenden Verfahrensschritte in Abhängigkeit von diesen weiteren Magnetfeldmesswerten durchgeführt werden, wobei sich die Achse und die weitere Achse schneiden, und insbesondere senkrecht aufeinander stehen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass Einflüsse auf das Magnetfeld oftmals in verschiedenen Richtungen unterschiedlich stark ausgeprägt sind. Somit können durch das Verfahren die Einflüsse in unterschiedlichen Richtungen erfasst und genutzt werden, um den Belegungszustand des Stellplatzes zu bestimmen. Durch die sequentielle Bestimmung kann insbesondere die notwendige Rechenleistung gering gehalten werden. Das Verfahren kann natürlich entsprechend für beliebig viele weitere Achsen wiederholt werden, welche sich jeweils schneiden.
-
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt a weitere Magnetfeldmesswerte im Umfeld des Stellplatzes entlang wenigstens einer weiteren Achse innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer erfasst werden, wobei sich die Achse und die weitere Achse in ihrer jeweiligen Ausrichtung voneinander unterscheiden, insbesondere senkrecht zueinander ausgerichtet sind, und wobei die anschließenden Verfahrensschritte zusätzlich noch für die weiteren Magnetfeldmesswerte durchgeführt werden.
Vorteilhaft ist hierbei, dass Einflüsse auf das Magnetfeld oftmals in verschiedenen Richtungen unterschiedlich stark ausgeprägt sind. Somit können durch das Verfahren die Einflüsse in unterschiedlichen Richtungen erfasst und genutzt werden, um den Belegungszustand des Stellplatzes zu bestimmen.
Insbesondere können hierbei die Magnetfeldmesswerte und die weiteren Magnetfeldmesswerte parallel verarbeitet werden, um ein zeitnahes Ergebnis der Bestimmung des Belegungszustands zu erhalten.
-
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Belegungszustand, welcher in Abhängigkeit von den Magnetfeldmesswerten bestimmt wurde, mit dem Belegungszustand, welcher in Abhängigkeit von den weiteren Magnetfeldmesswerten bestimmt wurde, verglichen wird.
Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Verifizierung beziehungsweise Plausibilisierung des Ergebnisses, ob der Parkplatz belegt beziehungsweise frei ist, durchgeführt werden kann. Stimmen die Ergebnisse beider Bestimmungen den Belegungszustände entlang unterschiedlichen Achsen überein, kann mit noch höherer Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass das jeweilige Ergebnis korrekt ist.
-
Der bestimmte Belegungszustand kann beispielsweise an ein Parkleitsystem weitergeleitet werden, welches aufgrund des Belegungszustands eine Freigabe bzw. Sperrung des Stellplatzes bewirkt, oder auch intern von der Vorrichtung verarbeitet werden. So kann die Vorrichtung beispielsweise eine Anzeige aufweisen, mittels welcher deutlich sichtbar ist, ob der Stellplatz frei oder belegt ist.
-
Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes eines Parkraums. Hierbei weist die Vorrichtung einen Magnetfeldsensor und eine Verarbeitungseinheit auf. Zudem ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Vorrichtung bestimmt werden kann, ob ein Stellplatz belegt ist oder nicht. Die Bestimmung weist hierbei eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit auf, dass diese korrekt ist. Zudem kann die Vorrichtung ortsunabhängig eingesetzt werden, wobei zudem keine Kalibration der Vorrichtung notwendig ist. Dies liegt darin begründet, dass durch die Nutzung des Poincare-Diagramms ein teilweise chaotisches System in ein neues Bezugssystem gebracht werden kann, in welchem die entsprechenden Zustände deutlich besser erkennbar sind als durch die eine Analyse der reinen Magnetfeldmesswerte. Folglich können die Zustände auch besser voneinander unterschieden werden. Dies basiert wiederum auf der Zusammenfassung benachbarter Messwerte in jeweils einem Punkt des Poincare-Diagramms.
-
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Parkraum mit wenigstens einem Stellplatz für wenigstens ein Fahrzeug, wobei der Stellplatz wenigstens eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes.
- 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Parkraums.
- 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes.
- 4 zeigt ein typisches Poincare-Diagramm für einen freien Belegungszustand eines Stellplatzes.
-
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
-
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes.
Dargestellt ist eine Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 weist einen Magnetfeldsensor 20 und eine Verarbeitungseinheit 30 auf. Der Magnetfeldsensor 20 kann hierbei als einachsiger Sensor ausgestaltet und mit der Verarbeitungseinheit 30 verbunden sein, wobei diese Verbindung kabelgebunden ausgestaltet ist, jedoch alternativ auch drahtlos sein könnte. Bei Bedarf kann der Magnetfeldsensor 20 auch zwei- oder dreiachsig ausgestaltet sein. Der Magnetfeldsensor 20 ist zudem ausgestaltet, das Magnetfeld in seinem Umfeld zu detektieren. Ein einachsiger Magnetfeldsensor 20 kann das Magnetfeld entsprechend entlang einer Achse A1 detektieren. Ist der Magnetfeldsensor 20 dagegen mehrachsig ausgestaltet, kann dieser das Magnetfeld beispielsweise auch entlang weiterer Achsen A2 und/oder A3 detektieren. Die Verarbeitungseinheit 30 ist entsprechend dazu eingerichtet, Magnetfeldmesswerte MM1 entlang der Achse A1 und gegebenenfalls weitere Magnetfeldmesswerte MM2, MM3 entlang von weiteren Achsen A2, A3 mittels des Magnetfeldsensors 20 zu erfassen und ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen, welches nachfolgend zusammen mit der 3 näher beschrieben wird.
-
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Parkraums.
-
Dargestellt ist ein Parkraum 100 für Kraftfahrzeuge, welcher mehrere Stellplätze 110 aufweist. Der Parkraum 100 kann beispielsweise ein gewöhnlicher Parkplatz oder ein Parkhaus oder eine Parkzone sein. Es wäre auch alternativ denkbar, dass der Parkraum 100 lediglich einen Stellplatz 110 aufweist. Der Stellplatz 110 weist eine Vorrichtung 10 auf, wobei mittels des Magnetfeldsensors 20 der Vorrichtung 10 Magnetfeldmesswerte MM1 und gegebenenfalls weitere Magnetfeldmesswerte MM2 und/oder MM3 im Umfeld des Stellplatzes 110 erfassbar sind. Die Vorrichtung 10 kann beispielsweise im Boden des Stellplatzes 110 eingelassen oder darauf montiert sein. Weist der Stellplatz 110 eine Decke auf, kann die Vorrichtung 10 alternativ auch dort angeordnet sein.
Die Verarbeitungseinheit 30 der Vorrichtung 10 könnte hierbei auch extern angeordnet sein und beispielsweise als Server ausgestaltet sein.
-
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes.
Bei dem Verfahren nach diesem Ausführungsbeispiel wird nach dem Start S in einem Verfahrensschritt a mittels eines Magnetfeldsensors 20 Magnetfeldmesswerte MM1 im Umfeld des Stellplatzes 110 in Richtung einer Achse A1 erfasst. Die Magnetfeldmesswerte MM1 werden dabei über eine vorbestimmte Zeitdauer mit einer vorbestimmten Abtastrate erfasst. Eine typische Abtastrate liegt bei 10Hz und es werden beispielsweise 128 Magnetfeldwerte in Richtung der Achse A1 erfasst, woraus sich eine Zeitdauer für die Erfassung von 12,8s ergibt. In solch einer kurzen Zeitdauer erfolgt typischerweise kein Wechsel des Belegungszustands des Stellplatzes 110.
-
Anschließend an den Verfahrensschritt a wird in einem Verfahrensschritt b ein Poincare-Diagramm in Abhängigkeit von den im Verfahrensschritt a erfassten Magnetfeldmesswerten MM1 gebildet. Hierbei werden jeweils zwei zeitlich nacheinander erfasste Magnetfeldmesswerte MM1_n und MM1_n+1 genommen und in Abhängigkeit von den beiden Magnetfeldmesswerten MM1_n und MM1_n+1 ein Punkt in ein zweidimensionales Diagramm eingezeichnet. Hierbei wird der jeweilige Punkt dadurch definiert, dass der zeitlich zuerst erfasste Magnetfeldmesswert MM1_n als Abszisse und der zeitlich im Anschluss erfasste Magnetfeldmesswert MM1_n+1 als Ordinate dient. Dies wird dabei für alle in Verfahrensschritt a erfassten Magnetfeldmesswerte MM1 durchgeführt.
-
Optional läuft zwischen dem Verfahrensschritt a und dem Verfahrensschritt b noch ein Verfahrensschritt g ab, in welchem für alle erfassten Magnetfeldmesswerte MM1 jeweils Maxima von zwei zeitlich nacheinander erfassten Magnetfeldmesswerten MM1_n und MM1_n+1 bestimmt werden, wobei im Verfahrensschritt b das Poincare-Diagramm daraufhin in Abhängigkeit von den bestimmten Maxima gebildet wird, wobei wiederum zwei zeitlich nacheinander einzusortierende Maxima als ein Punkt 55 dargestellt werden. Ein solches beispielhaftes Poincare-Diagramm ist in 4 dargestellt.
-
Anschließend wird in einem Verfahrensschritt c eine Ausgleichsgerade 50 durch die Punkte 55 des im Verfahrensschritts b gebildeten Poincare-Diagramms bestimmt. Insbesondere wird diese Ausgleichsgerade 50 mittels einer Methode der kleinsten Quadrate oder mittels einer linearen Regression bestimmt. Bei der linearen Regression kann besonders bevorzugt ein Monte-Carlo-Verfahren genutzt werden.
-
Nachfolgend werden in einem Verfahrensschritt d Differenzen 60 in vertikaler Richtung des Poincare-Diagramms zwischen der Ausgleichsgeraden 50 und den jeweiligen Punkten 55 des Poincare-Diagramms bestimmt.
-
Daraufhin wird in einem Verfahrensschritt e ein Mittelwert M der im Verfahrensschritt d bestimmten Differenzen 60 bestimmt.
-
Abschließend wird in einem Verfahrensschritt f der Belegungszustand des Stellplatzes 110 in Abhängigkeit von dem im Verfahrensschritt e berechneten Mittelwert 60 bestimmt. Dabei kann der entsprechende Mittelwert 60 beispielsweise in einem Unterverfahrensschritt f1 mit einem vorbestimmten Schwellenwert S verglichen werden. Dieser Schwellenwert kann beispielsweise 0,1 betragen. Ergibt der Vergleich, dass der Mittelwert M größer als der Schwellenwert S ist, wird in einem Unterverfahrensschritt f2 bestimmt, dass der Stellplatz 110 belegt ist. Ergibt der Vergleich dagegen, dass der Mittelwert M kleiner gleich dem Schwellenwert S ist, wird in einem Unterverfahrensschritt f3 bestimmt, dass der Stellplatz 110 frei ist.
-
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können alle bisher durchgeführten Verfahrensschritte wiederholt werden, wobei bei der Wiederholung im Verfahrensschritt a anstatt der Magnetfeldmesswerte MM1 weitere Magnetfeldmesswerte MM2 entlang einer weiteren Achse A2 erfasst werden und die anschließenden Verfahrensschritte in Abhängigkeit von diesen weiteren Magnetfeldmesswerten durchgeführt werden, wobei sich die Achse A1 und die weitere Achse A2 in ihrer jeweiligen Ausrichtung voneinander unterscheiden, insbesondere senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Entsprechend könnte das Verfahren beispielsweise auch noch für weitere Magnetfeldmesswerte MM3, welche entlang einer weiteren Achse A3 erfasst werden, wiederholt werden.
-
In einem weiteren, bildlich nicht dargestellten Ausführungsbeispiel werden im Verfahrensschritt a weitere Magnetfeldmesswerte MM2 im Umfeld des Stellplatzes entlang wenigstens einer weiteren Achse A2 innerhalb der vorgegebenen Zeitdauer erfasst, wobei sich die Achse A1 und die weitere Achse A2 in ihrer jeweiligen Ausrichtung voneinander unterscheiden, insbesondere senkrecht zueinander ausgerichtet sind, und wobei die anschließenden Verfahrensschritte zusätzlich noch für die weiteren Magnetfeldmesswerte MM2 durchgeführt werden. Die zusätzliche Durchführung dieser Verfahrensschritte kann hierbei parallel zu den eigentlichen Verfahrensschritten erfolgen.
-
Optional kann bei den beiden bildlich nicht dargestellten Ausführungsbeispielen noch der Belegungszustand, welcher in Abhängigkeit von den Magnetfeldmesswerten MM1 bestimmt wurde, mit dem Belegungszustand, welcher in Abhängigkeit von den weiteren Magnetfeldmesswerten M2 bestimmt wurde, verglichen werden. Hierdurch können die bestimmten Belegungszustände plausibilisiert werden.
-
4 zeigt ein typisches Poincare-Diagramm für einen freien Belegungszustand eines Stellplatzes.
Hierbei ist auf der Abszissen-Achse das jeweilige Maximum in Milli-Tesla von zwei zeitlich nacheinander erfassten Magnetfeldmesswerten MM1_n und MM1_n+1 und auf der Ordinaten-Achse das jeweilige zeitlich nachfolgende Maximum ebenfalls in Milli-Tesla aufgetragen. Das Maximum von zwei zeitlich nacheinander erfassten Magnetfeldmesswerten MM1_n und MM1_n+1 und und das entsprechend zeitlich nachfolgende Maximum ergeben dann die jeweiligen Punkte 55. Des Weiteren ist eine Ausgleichsgerade 60 durch die Punkte 55 dargestellt, welche die Punkte 55 bestmöglich approximieren soll. Des Weiteren sind Differenzen 60 gezeigt, welche die jeweiligen Abstände in paralleler Richtung zur Ordinate des Poincare-Diagramms zwischen der Ausgleichsgeraden 50 und den jeweiligen Punkten 55 darstellen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
