DE19543151C2

DE19543151C2 - Anordnung zur Fahrzeugerfassung und Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number: DE19543151C2
Application number: DE1995143151
Authority: DE
Inventors: Michael Bratge; Stephan Kuehn
Original assignee: BRATGE BIRGIT; GESO GES fur SENSORIK GEOTECH
Current assignee: BRATGE BIRGIT; GESO GES fur SENSORIK GEOTECH
Priority date: 1995-11-18
Filing date: 1995-11-18
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2015-11-19
Also published as: DE19543151A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Fahrzeugerfassung und ein Verfahren zu deren Betrieb (DE 35 21 655 A1), die in engen Bereichen, wie etwa in Ein fahrten, an Schrankenanlagen von Parkeinrichtungen, anderen sicher heitsrelevanten Bereichen und insbesondere zur Überwachung einer größeren Anzahl von Parkflächen zur Anwendung gelangt.

Nach dem Stand der Technik wird die Fahrzeugerfassung auf Verkehrs flächen mit Prinzipien des Ultraschalls, der Optik oder der Veränderung von Induktivitäten durchgeführt. Diese Verfahren basieren durchweg auf der Erzeugung eines künstlichen Primärfeldes und erfassen als Antwort ein Sekundärfeld der gesamten Umgebung, einschließlich evtl. vorhande ner Fahrzeuge. Das Sekundärfeld enthält damit gleichberechtigt neben der gewünschten Antwort durch vorhandene Fahrzeuge auch die Abbil dung der Umgebung, z. B. baulicher Anlagen, Personen oder anderer Körper.

Auch ist bereits vorgeschlagen worden, magnetoresistive Sensoren zur Erfassung von Fahrzeugverkehr (z. B. DE 35 21 655 A1, oder "Detektoren messen den Straßenverkehr", Zeitschrift Elektrotechnik, 52, H. 7, S. 36, 37) zu verwenden, welche den Vorteil einer örtlich sehr begrenzten Auflösung bieten, so daß bspw. einzelne Fahrzeugachsen detektierbar sind. Derartige Sensoren registrieren die Veränderung des örtlichen Magnetfeldes, infolge der verursachten Störung durch ein Fahrzeug. Der in DE 35 21 655 A1 vorgeschlagene Aufbau und die entsprechende Auswerteschaltung erlauben jedoch nur eine Zählung vorbeifahrender Fahrzeuge. Eine Überwachung von Belegt- oder Freizuständen von Parkflächen über längere Zeiträume ist damit, infolge unvermeidlicher Temperaturdriften der zum Einsatz gelangenden Sensoren, nicht gesichert möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren zu deren Betrieb anzugeben, die eine eineindeutige Erfassung von Fahrzeugen, die Verkehrsflächen, insbesondere Parkplätze, belegen, anzugeben, ohne daß unvermeidliche Änderungen der Umgebungs temperatur oder die Umgebungsverhältnisse der Verkehrsfläche selbst das Meßergebnis verfälschend beeinflussen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Anspruch 1 bzw. 8 gelöst.

Der erfindungsgemäßen Anordnung liegt ein Magnetfeldsensor zugrunde, der durchaus eine merkliche Temperaturabhängigkeit seiner Kennlinie aufweist. Bevorzugt findet im Rahmen der Erfindung ein anisotroper magnetoresistiver Sensor Anwendung, wie beispielsweise in DE 43 27 458 A1 als besonders empfindliche Ausführung beschrieben. Der Messung liegt dabei das örtliche Magnetfeld, das z. B. auch das ungestörte Erdmagnetfeld sein kann, zugrunde, welches durch die ferromagnetische Wirksamkeit von Fahrzeugen in seinem Feldlinienverlauf in Betrag und Richtung einer deutlichen Veränderung unterliegt. An dieser Stelle setzt die Erfindung an, indem zunächst ein solcher Magnetfeldsensor mit zusätzlichen Elementen versehen wird, die eine Flußkonzentration des äußeren magnetischen Feldes auf den Magnetfeldsensor bewirken (Magnetflußkonzentrator) und damit, bei geeigneter Auslegung des Magnetflußkonzentrators bereits eine Empfindlichkeitserhöhung des Magnetfeldsensors in einer Richtung bewirken. Desweiteren sind die Gestaltung des Magnetflußkonzentrators, als auch die speziellen Einbaubedingungen der zu schaffenden Gesamtsensoranordnung so gewählt, daß sie den jeweils zu überwachenden Verkehrsflächen derart angepaßt sind, daß zumindest eine hälftige Verkehrsflächenbelegung mit einem Fahrzeug deutlich erkennbar ist, wohingegen der Einfluß ggf auf Nachbarverkehrsflächen abgestellter Fahrzeuge oder sonstiger Umgebungsverhältnisse unterhalb der Nachweisempfindlichkeit der Gesamtsensoranordnung liegt. Mit der erfindungsgemäßen Maßgabe, daß die Nachweisempfindlichkeit in einem mittigen Punkt oberhalb der zu überwachenden Verkehrsfläche um ca. eine Größenordnung höher als am Rand dieser Verkehrsfläche liegen soll, sind, unter Berücksichtigung der speziellen Einbaubedingungen gemäß der Erfindung, wie der Einbautiefe der Gesamtsensoranordnung unterhalb der Verkehrsflächenoberfläche, der konkreten jeweiligen Verkehrsflächenbreite und des durchschnittlichen Abstandes von ferromagnetischen Fahrzeugunterböden zur Verkehrsflächenoberfläche, die Wahl des speziellen Magnetfeldsensors als auch die konkrete Ausbildung seines magnetischen Magnetflußkonzentrators im weiteren mit üblichen fachmännischen Handeln umsetzbar und bedürfen hier daher keiner näheren Spezifizierung.

Der genannte Magnetfeldsensor steht gemäß der Erfindung weiterhin in einer engen funktionellen Verbindung mit einer mikrorechnergestützten Steuer- und Auswerteeinheit, mit deren Hilfe eine Auswertung und Trennung von fahrzeugtypischen respektive fahrzeugbewegungs typischen, auf den Magnetfeldsensor einwirkenden Magnetfeldände rungen von fahrzeuguntypischen Änderungseinflüssen unterschieden werden können. Dazu wird das Magnetfeldsensorsignal einer Bearbei tung im Frequenz- und Amplitudenbereich oder einer Bewertung des Amplitudenverlaufs oder einer Kombination daraus unterworfen. In jedem Fall wird gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrei ben der Gesamtanordnung zumindest einmal, bei fahrzeugunbesetzter Verkehrsfläche, die Kennlinie jedes Magnetfeldsensors über einem Temperaturintervall, das nach Möglichkeit die Extrema im Einsatzfall auftretender Temperaturen beinhalten sollte, bzw. wenigstens die Extra polation bis zu diesen Extrema mit hinreichender Genauigkeit ermög lichen soll, aufgenommen und magnetfeldsensorbezogen abgespeichert. Dabei wird dem jeweils einer Temperatur zugehörigen Magnetfeld sensorausgangssignal zugleich ein Toleranzsignal zugeordnet, welches mit Sicherheit jedoch unterhalb des bei dieser Temperatur durch eine Fahrzeugbewegung hervorgerufenen Meßsignals liegt. Dadurch wird um die Kennlinie des Magnetfeldsensors ein "Meßschlauch" gebildet, in dem bspw. niederfrequente oder in der Amplitude geringe Änderungen des Meßsignals untergehen, höherfrequente und in der Amplitude größere, fahrzeugtypische Änderungen jedoch registriert und einer Bewertung zuführbar sind. Damit wird die Erkennung bspw. ein- oder ausparkender Fahrzeuge mit den dazugehörigen typischen Geschwindigkeiten unab hängig von Änderungen der Umgebungstemperatur ermöglicht. Ebenso ist eine Unterscheidung von nichtfahrzeugbedingten Änderungen, bspw. abgestellten Einkaufskörben, baulichen Veränderungen o. ä., und ihrem ferromagnetischen Einfluß auf den Magnetfeldsensor, bedingt durch die vorgenommene Amplituden- und/oder Frequenzbewertung durch die Erfindung möglich geworden.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines praktischen Ausführungs beispiels und schematischer Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Magnetfeldsensor mit Magnetflußkonzentrator,

Fig. 2 eine Einbauvariante des Magnetfeldsensors unterhalb der zu überwachenden Verkehrsfläche,

Fig. 3 eine blockschaltbildartige Darstellung gemäß der erfin dungsgemäßen Anordnung erforderlicher Baugruppen,

Fig. 4 einen Ausschnitt einer Parkplatzüberwachung mit mehreren Magnetfeldsensoren und deren Zusammenwirken in der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 5 eine detailliertere Darstellung einer Gesamtsensoran ordnung und

Fig. 6 einen typischen Kennlinienverlauf eines Magnetfeld sensors, einem zugeordneten Toleranzbereich sowie der Einwirkung eines Fahrzeugs auf den aktuellen Meßwert bei einer bestimmten Temperatur.

Fig. 7 einen digitalisierten Kennlinienverlauf eines Magnetfeld sensors mit bestimmten markanten Punkten, aus denen sich optimale Kenngrößen für die Berechnung der Temperatur abhängigkeit ableiten lassen

In Fig. 1 ist im Beispiel nicht maßstäblich ein anisotroper Magnetfeld sensor 1 schematisch dargestellt, dessen bevorzugte Empfindlichkeits richtung in Richtung der zu überwachenden Verkehrsfläche 3 durch einen Magnetflußkonzentrator 2 noch weiter erhöht ist. Die genannten, dabei zum Einsatz gelangenden Sensoren sind in Dünnschichttechnik ausführbar und damit quasi punktförmig ausgebildet. Diese Anordnung ist unterhalb der zu überwachenden Verkehrsfläche angeordnet. Die konkrete Anordnung und Ausbildung ist dabei von der zu überwachenden Verkehrsfläche abhängig und soll so erfolgen, daß, wie in Fig. 2 angedeutet, die Empfindlichkeit E_max in einem Punkt P₁, vertikal über der Gesamtsensoranordnung 10 um eine Größenordnung höher liegt, als in einem Punkt P₂ am Rand der Verkehrsfläche. In diese Maßgabe gehen neben der Breite (bzw. der hälftigen Breite b/2) der zu überwachenden Verkehrsfläche, ein durchschnittlicher Abstand f eines Fahrzeugunter bodens von der Verkehrsflächenoberfläche und die Einbautiefe der Gesamtsensoranordnung 10 in die konkrete Ausgestaltung ein. Mit einer solchen Anordnung soll bspw. jeder Stellplatz einer Parkfläche versehen sein. Durch obige Maßgabe der Empfindlichkeitsfestlegung werden nur die Einflüsse des unmittelbar zu überwachenden Stellplatzes erfaßt; Änderungen bzgl. einer Fahrzeugbelegung auf einem benachbarten Stell platz werden hingegen nicht registriert. Im praktischen Einsatz sind die Verhältnisse so gewählt, daß die Empfindlichkeit des Magnetfeldsensors auf Signaleinflüsse in dem Punkt P₂ bspw. nur ein Zehntel der Empfind lichkeit E_max im Punkt P₁ beträgt. Durch an sich bekannte FEM- Programme läßt sich die dafür erforderliche Geometrie der Magnetflußkonzentratoren 2 bestimmen. Die Koordinaten des Punktes P₂ in Abhängigkeit von r und f ergeben sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in einfacher Weise zu:

Die Werte für die Breite einer Parkfläche sind üblicherweise b = 2,5 m, durchschnittliche Abstände von Fahrzeugunterböden zur Verkehrsfläche liegen in der Größenordnung von f = 20 cm, womit für die noch variier bare Größe t eine wählbare Einbautiefe zwischen 5 bis 10 cm verbleibt. Der hier vorzugsweise verwendete anisotrope magnetoresistive Sensor unterliegt einer für den Anwendungsfall nicht unerheblichen Temperaturdrift. In Fig. 6 ist qualitativ ein möglicher Verlauf der Meßwerte W bei belegter Verkehrsfläche 23 sowie bei unbelegter 21 einschließlich der hierbei als zulässig zu definierenden Toleranzgrenzen 22 dargestellt. Aus diesem Grund ist weiterhin wenigstens ein Temperatursensor 4 vorgesehen, was im Fall auf alle zum Einsatz gelangenden Magnetfeldsensoren einwirkender identischer Temperaturen ausreichend ist. Derartige Verhältnisse können bspw. in einem Parkhaus gegeben sein. Im praktischen Einsatzfall dürften sich jedoch nur Gruppen von Magnetfeldsensoren, bzgl. des wenigstens einen Temperatursensors, zusammenfassen lassen oder jedem Magnetfeldsensor ist ein Temperatursensor, bevorzugt auf der gleichen Leiterplatte, auf der sich auch der Magnetfeldsensor befindet, zugeordnet. Letztere Variante sollte aufgrund des geringen Preises für Temperatursensoren und der herstellungsbedingt vereinfachten identischen Ausführung aller Gesamtsensorausbildungen die bevorzugte sein. Der bzw. die Temperatursensor(en) ist (sind) schaltungsmäßig dabei so eingebunden, daß dem zugehörigen Magnetfeldsensor die Umgebungstemperatur ständig oder in Zeitintervallen übermittelbar ist. Wie in Fig. 3 detaillier ter dargestellt sind weiterhin Mittel 11, zur Verstärkung des Ausgangs signals des Magnetsensors, ggf. Mittel 12 zur Digitalisierung der Ausgangswerte eines Analogverstärkers sowie Mittel 5 zur Steuerung der Meßwertaufnahme und zur Bestimmung der Magnetfeldsensorkennlinie über der Temperatur und Auswertemittel 6 zur Trennung von fahrzeug bedingten gegenüber temperaturbedingten und sonstigen nieder frequenten bzw. in der Amplitude fahrzeugunspezifischen Signalen, die der Magnetfeldsensor liefert, vorgesehen, deren Funktion weiter unten beschrieben wird. Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, die Mittel 5 und 6 softwaremäßig zu realisieren, was die bevorzugte Realisierungsform darstellt. Es ist im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, den Magnetfeldsensoren Mittel 7 zur Temperaturbeaufschlagung zu zuordnen. Diese können zum einen durch gesonderte Heizelemente gebildet sein. Wirtschaftlicher hierfür ist es jedoch, einen ohnehin vorhanden Spannungsregler in der Nähe des Magnetfeldsensors anzu ordnen, der bei einer entsprechenden Betriebsweise der elektronischen Gesamtschaltung eine erhöhte Leistung umsetzt und somit eine Erwär mung erfährt.

Bevorzugt eng benachbart zum Magnetfeldsensor ist weiterhin ein Mikroprozessor 8 vorgesehen, der der Steuerung des gesamten Betriebs zustandes der Gesamtschaltungsanordnung und der Kommunikation der Gesamtanordnung zur Fahrzeugerfassung mit weiteren Funktions einheiten, wie übergeordneten Steuereinheiten oder Geräten zur Mensch- Maschine-Kommunikation dient, oder auch zum Zweck des Informa tionsaustauschs über die Umgebungstemperatur auf benachbarten Verkehrsflächen.

Diesem Mikroprozessor 8 ist vorteilhafter Weise zugleich die Funktion der Bewertung der vom Magnetfeldsensor ausgehenden Meßwerte hinsichtlich des Belegtzustandes der zu überwachenden Verkehrsfläche sowie die Aufnahme der Magnetfeldsensorkennlinie über der Temperatur übertragen. Die einzelnen Gesamtsensoranordnungen werden vorteilhaft über ein geeignetes serielles Bussystem 9 miteinander sowie mit einer übergeordneten Funktionseinheit verbunden. Hierdurch wird der Ver kabelungsaufwand gegenüber alternativen Lösungen stark reduziert.

Wenn im Rahmen der Erfindung von einer Gesamtsensoranordnung 10 gesprochen wird, ist darunter die Baugruppe zu verstehen, die unterhalb genannter Verkehrsfläche eingebracht ist, welche zumindest die Bestand teile Magnetfeldsensor 1, Magnetflußkonzentrator 2 und Signalverstärker 11 für das Ausgangssignal umfaßt. Zusätzlich kann die Gesamtsensor anordnung 10 die Baugruppe 12 zur Analog/Digital-Wandlung der verstärkten Sensorsignale, wie in Fig. 5 angedeutet, eine Auswerte- und Steuereinheit 5, 6, 8 sowie eine Meßeinrichtung für die Temperatur enthalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Anordnung zur Fahrzeugerfassung wird in folgender Weise durchgeführt:

Wenigstens einmal wird bei fahrzeugunbesetzter Verkehrsfläche die Kennlinie des Magnetfeldsensors über ein Temperaturintervall, das eine Extrapolation über Temperaturen im Einsatzfall zuläßt, aufgenommen und magnetfeldsensorbezogen abgespeichert. Dafür läßt sich z. B. ein Tag-Nacht-Zyklus mit möglichst großem Temperaturunterschied wählen. Sind diese natürlichen Temperaturunterschiede nicht ausreichend, um eine hinreichende Extrapolation der Kennlinie des Magnetfeldsensors zu gewährleisten, kann ein Temperaturunterschied mit Hilfe oben genannter Mittel 7 zur Temperaturbeaufschlagung künstlich herbeigeführt werden oder eine Kombination beider Wege beschritten werden.

Die Aufnahme der Temperaturkennlinie erfolgt mit derselben Anordnung, die auch der Meßwertaufnahme im Normalbetrieb dient. Die Meßwerte werden bei fahrzeugunbesetzter Verkehrsfläche erfaßt, die korrespon dierenden Temperaturwerte ggf klassiert und aus den hieraus resul tierenden Wertepaaren Kennwerte der Abhängigkeitsfunktion in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt.

Zur Minimierung des bei der Kennlinienaufnahme auftretenden systema tischen Fehlers infolge des digitalen Restfehlers kann man insbesondere bei Verwendung eines preiswerten Analog/Digital-Wandlers geringerer Auflösung wie folgt vorgehen:

Bei digitalen Messungen stetiger Größen gibt es Meßbereiche 13 (vgl. Fig. 7), in denen der Meßwert stabil bleibt und Meßbereiche 14, in denen er zufällig zwischen zwei Werten W schwankt. Es ergeben sich deshalb treppenförmige Funktionen, bei denen die Temperaturbereiche der einzelnen benachbarten Meßwerte sich teilweise überlappen. Das ist ein Ergebnis der unvermeidlichen Überlagerung des gemessenen Signals mit Rausch- und anderen Einflüssen. Wählt man zur Bestimmung der Kenn linie willkürlich und zufällig Meßwerte aus, erhält man u. U. Werte 15, die für eine Extrapolation ungeeignet sind, da Extrapolationswerte 20 und wirkliche Werte um so weiter voneinander differieren, je weiter man extrapoliert.

Dieser Fehler kann minimiert werden, indem man die Temperatur meßwerte bezüglich ihrer korrespondierenden Meßwerte klassiert und für jeden Meßwert die niedrigste Temperatur 16 und die höchste Temperatur 17, bei der der jeweilige Meßwert ermittelt wurde, registriert. Aus dem Mittelwert 18 dieser beiden Temperaturen ergeben sich mittlere Temperaturen, die für den jeweiligen Meßwert repräsentativer sind als willkürlich ermittelte Meßwertpaare. Der Anstieg einer Funktion 19 kann vorteilhaft aus derart hergeleiteten Mittelwerten oder aus den Maximal werten oder aus den Minimalwerten der Temperatur bei entsprechend geeigneten Meßwerten berechnet werden.

Aus derart ermittelten Kennwerten lassen sich mit hinreichender Genauigkeit für jeden Temperaturwert der richtige zu erwartende Meß wert für eine fahrzeugunbelegte Parkfläche errechnen. Durch einen Vergleich der im Normalbetrieb gemessenen mit den in oben beschrie bener Weise berechneten Werten kann eine Bewertung erfolgen, ob die Verkehrsfläche belegt ist oder nicht.

Die Erwärmung der Gesamtsensoranordnung 10 zur Erfassung der Temperaturkennlinie kann durch eine integrierte Heizeinrichtung 7 erfolgen (vgl. Fig. 3). Diese sollte in ihrer Leistungsabgabe dosierbar sein, so daß verschiedene Temperaturstufen realisierbar sind. Außerdem soll man in geeigneter Weise so vorgehen, daß durch ggf bestehende unterschiedliche thermische Ausgleichsvorgänge im Temperatur- und Magnetsensor keine verfälschten Wertepaare erhalten werden. Gültige Messungen sind in jeder Temperaturstufe erst nach Abwarten der thermi schen Ausgleichsvorgänge realisierbar. Eine elegante Lösung ergibt sich, indem man einen ggf sowieso integrierten Spannungsregler in der Nähe der Sensoren anordnet und diesen so dimensioniert, daß er im normalen Betriebszustand keine merkliche Eigenerwärmung erfährt. Zur Tempera turbeeinflussung kann die Gesamtsensoranordnung dann in einen Betriebszustand versetzt werden, in dem sie eine höhere Leistungs aufnahme hat, wodurch der Spannungsregler sich erwärmt. Die Wärme ableitung des Spannungsreglers wird so ausgelegt, daß die abzuführende Wärme auf die beiden Sensoren fließt.

Bei der Meßwerterfassung für die Temperaturabhängigkeit des Magnet sensors werden Meßwerte erfaßt, die zu späteren Berechnungen heran gezogen werden. Nutzt man zur Meßwerterfassung preiswerte Analog/Digitalwandler geringerer Auflösung, sind die Meßwert differenzen nicht sehr groß gegenüber dem digitalen Restfehler. Ergreift man schaltungstechnische Maßnahmen, die Temperaturabhängigkeit zu verringern, wird dieses Verhältnis noch ungünstiger. Einen um so größeren Temperaturbereich muß man durchfahren, um einen repräsen tativen Wertesatz zu erhalten. Umgekehrt gilt, daß bei einer großen Abhängigkeit der Meßwerte von der Temperatur, insbesondere bei linearen Verhältnissen, der zu durchfahrende Wertebereich kleiner wird. Dies läßt sich realisieren, indem man schaltungstechnisch die Tempera turabhängigkeit der Sensoren nutzt und diese in die nachfolgende Verstärkerstufe zu einer Vergrößerung der Verstärkung mit einbezieht. Nachdem nach der Installation zunächst die Temperaturabhängigkeit ermittelt wurde, meldet die Gesamtsensoranordnung ihre Betriebsbereit schaft. Zwischenzeitlich wurde bereits aus den N letzten gemessenen Meßwerten ein aktueller Mittelwert gebildet. Um diesen Mittelwert wird ein Toleranzbereich definiert, der größer ist als die Veränderung des Meßwertes durch natürliche Temperaturschwankungen in einem zeitlichen Bereich, der sich ergibt, wenn man die Zeit zwischen der Erfassung zweier Meßwerte mit N multipliziert. Durch dieses Vorgehen wird gewährleistet, daß Temperaturdriften ständig ausgeglichen werden und nicht zu fälschlichen Detektierungen von Fahrzeugen führen können. Wird dagegen ein Meßwert erfaßt, der in seiner Abweichung vom aktuellen Mittelwert den vorgegebenen Toleranzbereich überschreitet, ist davon auszugehen, daß sich ein Fahrzeug auf der zu überwachenden Fläche befindet. Zusätzlich kann - beginnend mit diesem derart detektier ten Meßwert - eine Meßreihe erfaßt und dahingehend überprüft werden, ob sie dem typischen Verlauf eines einparkenden Fahrzeuges entspricht. Nachdem ein Fahrzeug detektiert wurde, werden im weiteren zeitlichen Verlauf die Meßwerte dahingehend überprüft, ob sie sich wieder auf der Temperaturkennlinie der unbelegten Parkfläche incl. ihres vorgegebenen Toleranzbereiches befinden. Tritt dieser Fall ein, erkennt die Anordnung, daß die Verkehrsfläche wieder frei ist.

Im Normalbetrieb können zusätzliche Funktionen mit integriert werden. So ist es beispielsweise sinnvoll, einen ersten Meßwert außerhalb des vorgegebenen Toleranzbereiches als "Ausreißer" zu ignorieren und die Messung zu wiederholen. Ein Fahrzeug wird damit erst detektiert, wenn aufeinanderfolgende Meßwerte die Bedingung erfüllen, die normaler weise der Erkennung eines Fahrzeuges genügen. Eine weitere Möglich keit zur Trennung von fahrzeugspezifischen und fahrzeugunspezifischen Einflüssen ist möglich, indem man den Kurvenverlauf der Meßwerte beim Einparken registriert und den Kurvenverlauf im weiteren dahin gehend überwacht, wann dieser Vorgang - in umgekehrter Richtung - sich wieder ereignet.

Fahrzeugspezifische Änderungen der Meßwerte haben bestimmte Ampli tuden und bestimmtes zeitliches Verhalten. Kurzzeitige Änderungen des Meßwertes können durch definierte Abtastintervalle in Verbindung mit der bereits beschriebenen Behandlung von "Ausreißern" unterdrückt werden. Änderungen mit extrem niedriger Frequenz, wie sie beispiels weise durch Temperatureinflüsse hervorgerufen werden, werden unter drückt, indem durch regelmäßige Mittelwertbildung aus einer geeigneten Zahl von aktuellen Meßwerten ein jeweils aktueller Mittelwert ermittelt wird, der nachfolgend zum Vergleich mit den aktuellen Meßwerten herangezogen wird.

Durch die beschriebene Betriebsweise der erfindungsgemäßen Anord nung ist jeder der Magnetfeldsensoren, bei denen die Temperatur kennlinie ermittelt und abgespeichert wurde, in der Lage, eine Tempera turdrift seiner Meßwerte zu berechnen und den Zustand zu erkennen, den das Meßsignal haben muß, wenn kein Fahrzeug vorhanden ist. Somit kann der Sensor Driftvorgänge auf Grund von Temperaturänderungen vom Vorgang des Ankommens oder Wegfahrens eines Fahrzeuges unter scheiden. Gleichzeitig ist er in der Lage, Vorgänge des Wegfahren von anderen Vorgängen zu unterscheiden, bei denen das Fahrzeug sich am Ort bewegt (Einsteigen, Aussteigen etc.).

Das Verfahren ermöglicht es, auch bei sich stark ändernden Umgebungs temperaturen, die z. B. bei längeren Parkzeiten durchaus üblich sind, dennoch fahrzeugtypische Bewegungen, die z. B. beim Ein- und Aus parken entstehen, exakt zu detektieren und nach Belieben weiter zu verwenden. So kann diese Information dazu genutzt werden, eine den tatsächlichen Belegtzuständen in einem Parkhaus adäquate Anzeige zu betreiben.

Bezugszeichenliste

1

Magnetfeldsensor

2

Magnetflußkonzentrator

3

Verkehrsfläche

4

Temperatursensor

5

Mittel zur Kennlinienbestimmung

6

Auswertemittel

7

Mittel zur Temperaturbeaufschlagung

8

Mikroprozessor

9

Kommunikationssystem, Serieller Bus

10

Gesamtsensoranordnung

11

Signalverstärker

12

Analog/Digital-Wandler

13

Temperaturbereich, in dem Meßwert zwischen 2 Werten schwankt

14

Temperaturbereich, in dem ein Meßwert konstant bleibt

15

Willkürlich, zufällig ausgewählte Meßwertpaare

16

Minimaltemperatur, bei welcher ein Meßwert auftritt

17

Maximaltemperatur, bei welcher ein Meßwert auftritt

18

optimale Meßwertpaare zur Bestimmung einer Funktion aus digitalisierten Meßwerten

19

aus optimal ermittelten Meßwertpaaren resultierende Kenn linie

20

aus zufällig ausgewählten Meßwertpaaren resultierende Kennlinie

21

temperaturabhängiges Signal eines Sensors bei unbelegter Verkehrsfläche

22

Toleranzgrenzen für ein temperaturabhängiges Signal bei unbelegter Verkehrsfläche

23

temperaturabhängiges Signal eines Sensors bei belegter Verkehrsfläche
b Seitausdehnung einer Verkehrsfläche
P₁

Punkt maximaler Empfindlichkeit
P₂

Punkt minimaler Empfindlichkeit am Rand der Verkehrs fläche
t Einbautiefe
f durchschnittlicher Abstand von Fahrzeugunterböden zur Verkehrsfläche
r, ϕ Koordinaten des Punkt P₂

N Anzahl der zuletzt gemessenen Meßwerte, aus denen zyklisch, gleitend oder blockweise der aktuelle Mittelwert berechnet wird

Claims

1. Anordnung zur Fahrzeugerfassung, vorzugsweise im ruhenden Verkehr, bestehend aus wenigstens einem Magnetfeldsensor und einer zugehörigen elektronischen Auswerteeinheit, wobei

a) unterhalb einer zu erfassenden Verkehrsfläche ein Magnetfeldsensor angeordnet ist, der
b) mit Elementen zur Flußführung des auf ihn einwirkenden magneti schen Feldes derart versehen ist, daß der Gesamtsensoranordnung eine definierte Richtcharakteristik in solcher Weise gegeben ist, daß die Empfindlichkeit (E_max) in einem Punkt P₁, vertikal über der Gesamtsensoranordnung, um eine Größenordnung höher liegt, als in einem, am Rand der zu detektierenden Verkehrsfläche liegenden Punkt P₂,
- 1. wobei die Koordinaten des Punktes P₂ als Funktion der Einbau tiefe (t) der Gesamtsensoranordnung, der Breite (b) der zu erfassen den Verkehrsfläche und dem durchschnittlichen Abstand (f) von Fahrzeugunterböden zur Verkehrsflächenoberfläche je nach Anwendungsfall unter Einhaltung der Maßgabe b) festlegbar sind,
c) Mittel zur Erfassung der aktuellen, auf den Magnetfeldsensor einwirkenden Temperatur,
d) Mittel zur Erfassung der Magnetfeldsensorkennlinie über der Temperatur und
e) Auswertemittel zur Trennung von fahrzeugbedingten gegenüber temperaturbedingten und sonstigen niederfrequenten bzw. in der Amplitude fahrzeugunspezifischen Signalen, die der Magnetfeld sensor liefert,

vorgesehen sind.

2. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Temperaturbeaufschlagung des Magnetfeldsensors vorgesehen sind.

3. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Temperaturbeaufschlagung durch einen in der Nähe des Magnetfeldsensors angeordneten Spannungsregler gebildet sind, der bei entsprechender Betriebsweise der elektronischen Gesamtschaltung eine erhöhte Leistung umsetzt und eine Erwärmung erfährt.

4. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Temperaturbeaufschlagung durch gesonderte, als Heiz elemente ausgebildete und in der Nähe des Magnetfeldsensors ange ordnete Baugruppen gebildet sind.

5. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtsensoranordnung einen Mikroprozessor beinhaltet, der der Steuerung des gesamten Betriebszustandes und der Kommunikation mit weiteren Funktionseinheiten dient.

6. Anordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ge nannter Magnetfeldsensor und genannter Mikroprozessor geometrisch eng benachbart angeordnet sind.

7. Anordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mikroprozessor zusätzlich die Bewertung der Meßwerte hinsichtlich des Belegungszustandes der Verkehrsfläche übertragen ist.

8. Verfahren zum Betreiben einer Anordnung zur Fahrzeugerfassung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) wenigstens einmal, bei fahrzeugunbesetzter Verkehrsfläche, die Kennlinie des Magnetfeldsensors über ein Temperaturintervall, das eine Extrapolation über Temperaturen im Einsatzfall zuläßt, aufge nommen und magnetfeldsensorbezogen abgespeichert wird,
b) jeweils zu dem einer Temperatur zugehörigen Meßwert ein Toleranzsignal, welches mit Sicherheit unterhalb dem bei dieser Temperatur durch eine Fahrzeugbelegung erzeugten Meßsignal liegt, vorgegeben und ebenfalls abgespeichert, bzw. während des Betriebes aktuell berechnet wird,
c) im Einsatz des Magnetfeldsensors zur Fahrzeugerfassung in hin reichend kleinen Zeitintervallen oder ständig eine Kontrolle des aktuellen Meßsignals bezogen auf den vorgegebenen Bereich genannten Toleranzsignals durchgeführt wird,
d) bei Verlassen des Toleranzbereiches, infolge eines höherfrequenten Meßsignals, eine Unterscheidung vorgenommen wird, ob es sich um eine fahrzeugtypische bzw. fahrzeuguntypische Änderung des Meßsignals bzgl. seiner Amplitude handelt,
e) genannte, als fahrzeugtypisch erkannte Änderungen einer Speiche rung zugeführt werden und
f) die Maßnahme gemäß c) weiterhin fortgeführt wird, um festzu stellen, ob das Meßsignal wieder in den festgelegten Toleranz bereich eintritt oder wieder eine fahrzeugtypische Änderung des Meßsignals in Gegenrichtung des bei der Ankunft eines Fahrzeuges erzeugten Meßsignalsprungs und, bezogen auf die aktuelle Tempe ratur, vergleichbarer Amplitude zu verzeichnen ist.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kenn linie des Magnetfeldsensors bei fahrzeugunbesetzter Verkehrsfläche ermittelt wird, indem die Gesamtschaltung in einen Betriebszustand versetzt wird, in welchem sie eine Eigenerwärmung erfährt.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8., dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetfeldsensorkennlinie verwendet wird, die keinerlei Kompen sation bzgl. der Temperatur erfahren hat.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10., dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetfeldsensorkennlinie verwendet wird, deren Abhängigkeit von der Temperatur mittels geeigneter Schaltungsanordnung verstärkt wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als fahr zeugspezifischen Änderungen insbesondere die quantitativen Verände rungen des Magnetfeldsensorsignals in der Amplitude und/oder deren zeitlicher Verlauf in einem vorgebbaren festen Frequenzband verwen det wird.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Frequenzband vorzugsweise eins in der Größenordnung von 0,1 . . . 1 Hz verwendet wird.