DE4341695A1 - Verfahren zur Belegungserkennung von Einzelparkplätzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belegungserkennung von Einzelpark­ plätzen für Automobile, insbesondere in Parkhäusern und auch bei Großpark­ plätzen im Freien.

Die Einzelstellplatzüberwachung wird eingesetzt, um mit intelligenten Park­ leitsystemen unübersichtliche Großparkplätze effizienter zu nutzen und um beim Einsatz von Zentralparkometern den Fahrzeugwechsel am einzelnen Stell­ platz zu detektieren; in zukünftigen Systemen kann damit außerdem bei unbe­ rechtigtem Entfernen des Fahrzeugs vom Stellplatz eine Diebstahlsicherung (Polizeialarm, Ausfahrtsperre) ausgelöst werden.

Die bekannten Verfahren zur Erkennung der Belegung von Einzelparkplätzen beruhen auf einer von oben zum Fahrzeugdach bzw. Stellplatzboden vorgenommenen Entfernungsmessung. Diese Entfernungsmessung erfolgt bei optischen Verfahren vorzugsweise im Infrarotbereich (z. B. Visolux Reflexions-Lichttaster) oder bei akustischen Verfahren als Ultraschall-Laufzeitmessung (z. B. von Fa.Schick Electronic).

Die vorstehend genannten Verfahren verwenden aktive Sensoren, die zur "Beleuchtung" des Meßobjekts (IR- bzw. Ultraschall-) Energie abstrahlen, und sind damit technisch und vom Energieverbrauch her aufwendig. Bei unterschied­ lichen Bauformen des Automobildaches kann infolge der unterschiedlichen Reflexionseigenschaften eine unzulässig hohe Fehlerrate bei der Detektion eines Fahrzeuges am Stellplatz entstehen. Die relativ kleinflächige Reflexionsmessung macht außerdem die Unterscheidung zwischen Pkw und anderen Objekten schwierig, so daß insbesondere durch Einkaufswagen die Belegung eines Einzelplatzes vorgetäuscht werden kann. Nachteilig bei der Entfernungs­ messung ist ferner die erforderliche individuelle Einstellung der Ansprech­ entfernung jedes Sensors abhängig von seiner Einbauhöhe.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines robusten Verfahrens zur Erkennung der Belegung eines Einzelstellplatzes durch ein Automobil, mit ausreichender Selektion gegen Nachbarparkplätze und gegen Störobjekte wie Einkaufswagen, d. h. Belegungserkennung mit hoher Falschalarm-Sicherheit.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung der Einzelstellplatz-Belegung nutzt die Änderung der Vertikalkomponente des Erdmagnetfeldes im Nahfeld über oder unter einem Automobil und erfaßt sie mit einem Magnetflußdichte-Sensor. Die Auswertung der Vertikalkomponente ist vorteilhaft, weil sie unabhängig von der Nordausrichtung der Stellfläche ist und etwa um den Faktor 2 größer als die maximale Horizontalkomponente.

Die Magnetflußkonzentration in der Eisenmasse des Kraftfahrzeugs führt zu einer gut meßbaren Erhöhung der Flußdichte im Nahfeld des Fahrzeuges. Durch Anbringung des Sensors in einem vertikalen Mindestabstand von ca. 0,3 m zum Fahrzeug wird die Auswertung unabhängig von der fahrzeugtypabhängigen magnetischen Feinstruktur. Weil die integrale Eisenmasse die Flußkonzen­ tration bestimmt, ergibt sich ein deutlicher und einfach auswertbarer Signaturunterschied zwischen einem Automobil und Einkaufswagen, Fahrrädern o.a.

Da statischer Magnetfluß querliegende Eisenschichten durchdringt, sind Stahl­ beton/Stahlbalken-Decken in mehrstöckigen Parkhäusern und Tiefgaragen magnetisch durchsichtig, was zu Falschdetektionen führen kann. Diese Durch­ sichtigkeit von Stahlbetondecken läßt sich durch Ausnutzung der Abstands­ gesetze der Feldkonzentration um ein Fahrzeug beherrschen; der Sensor wird magnetisch näher zum zu messenden Fahrzeug angebracht als zum störenden Fahrzeug im darüber/darunter-liegenden Parkdeck.

Bei der Auswertung des elektrischen Sensorsignals werden die in mehrstöckigen Parkhäusern und Tiefgaragen durch den Baustahl verursachten örtlichen Schwan­ kungen der Magnetflußdichte, im folgenden als Schwankungen der magnetischen Ausleuchtung bezeichnet, dadurch ausgeglichen, daß für jeden Sensor der Meßwert der Flußdichte ohne Fahrzeug als Digitalwert gespeichert wird und die relative Änderung der Flußdichte infolge eines abgestellten Fahrzeugs, bezogen auf diesen Referenzwert, ausgewertet wird.

Das elektrische Ausgangssignal des Sensors wird durch eine Sensorsignalvor­ verarbeitung für Übertragung und Auswertung konditioniert. Eine vorteilhafte Ausgestaltung verwendet zur Signalübertragung einen Bus für Analogsignale, um bei umfangreichen Sensornetzen Kabelkosten einzusparen. Der zur Bussteuerung am Kabelkopf erforderliche Rechner, der die Sensoren einzeln adressiert, übernimmt dabei zentral die Auswertung der Einzelsensorsignale inklusive der Speicherung ihrer Referenzwerte.

Wird der Sensor mit Technologien der Mikroelektronik realisiert, lassen sich Sensor, Signalkonditionierung und Adressierelektronik am Meßort dergestalt miniaturisieren, daß sie in das Buskabel integriert werden können und man ein verlegefertiges Sensorkabel konzipieren und fertigen kann. Bei einem solchen Sensorkabel werden im Kabelquerschnitt an der Meßstelle zwei Magnetfluß­ sensoren rechtwinklig zueinander eingebaut, die eine Auswertung des Magnet­ fluß-Betrages ermöglichen und damit die Meßstelle rotationssymmetrisch und vom Kabeldrall unabhängig machen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß es ein passives Verfahren ist, das die überall ausreichend vorhandene Vertikal­ komponente des Erdmagnetfelds zur Ausleuchtung der zu detektierenden Automobile nutzt. Das Verfahren ist robust hinsichtlich der nötigen Sensor­ genauigkeit und der Detektionsentscheidung. Insbesondere wenn es mit Techno­ logien der Mikroelektronik realisiert wird, bietet es hinsichtlich Baugröße und Preis technisch-wirtschaftliche Vorteile.

Als ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt Fig. 1 im Blockschaltbild den intelligenten Einzelsensor, d. h. Einzelsensor mit Signal­ verarbeitung. Der Magnetflußsensor (1), z. B. Hallsenor oder magnetoresistiver Sensor, wird so orientiert, daß die Richtung seiner maximalen Empfindlichkeit in der Vertikalen liegt und er damit die Vertikalkomponente des Erdfeldes mißt. Das elektrische Ausgangssignal des Sensors wird in der Signalkonditio­ nierungsstufe (2) gefiltert und auf eine Nennspannung verstärkt. Die Nenn­ spannung bei leerem Stellplatz wird durch eine im Eichmodus eingeschaltete adaptive Verstärkungsregelung erreicht, deren Einstellung für den Meßmodus elektronisch gespeichert wird. Das derart für jeden Sensor normierte und von der magnetischen Ausleuchtung unabhängige Signal wird dann einem Schwellwert­ detektor (3) zugeführt; dieser detektiert bei Überschreiten einer fest einge­ stellten Schwelle die Belegung des Stellplatzes durch ein Automobil.

Zur Realisierung des für größere Parkflächen umfangreichen Sensornetzes ist die in Fig. 2 dargestellte Ausführung als Sensor mit Busschnittstelle und zentraler Signalverarbeitung besonders vorteilhaft. Die Übertragung der analogen Sensorsignale erfolgt hier zur Kabelersparnis über eine Busleitung. Dieser Sensorbus vermag eine hohe Anzahl von Sensor-Schnittstellen zu adres­ sieren, wobei eine hardware-unabhängige automatische Zuordnung der Schnitt­ stellenadressen zweckmäßig ist wie z. B. beim LISBus der Fa.Gigatec. Im Sensorgehäuse wird neben dem Sensor (1) die Mikroelektronik der Signalkondi­ tionierung (2) mit fester Verstärkung und die der Busadressierung (4) mit untergebracht. Der Anschluß dieser sensorseitigen Elektronik erfolgt in Schnellmontagetechnik z. B. mit Schneidverbindungen an das mehradrige Bus­ kabel (5). Der Kabelkopfrechner (6) übernimmt neben der Sensoradressierung und Steuerung der Analogübertragung sowohl die Meßsignalnormierung auf das gespeicherte örtliche Ausleuchtungssignal als auch die Fahrzeugdetektion bei Schwellwertüberschreitung des normierten Sensorsignals.

Weitere Verlegevorteile für das Sensornetz bietet schließlich die Ausführung in Fig. 3 als Sensorkabel mit integrierten sensoren/Busschnittstellen. Die hierbei mit Technologien der Mikroelektronik realisierten Sensoren (1) werden mit den Mikroelektronikkomponenten Signalkonditionierung (2) und Busadressie­ rung (4) im Sensorkabel in festem, dem Stellplatzabstand entsprechenden Abstandsraster innerhalb des Buskabelmantels konstruktiv untergebracht. Zwei in der Kabelquerschnittsflache senkrecht zueinander messende Sensoren er­ lauben die Ermittlung des Betrags der Magnetflußdichte, die Meßempfindlich­ keit ist damit rotationssymmetrisch und eine drallbedingte Verdrehung des Kabels bei der Verlegung ohne Einfluß.

Für alle Ausführungsformen sind grundsätzlich beliebige Magnetfeldsensoren einsetzbar. Bei gewünschter Mikrominiaturisierung ist insbesondere der magnetoresistive Mikrosensor vorteilhaft, bei dem der Sensor durch eine Brückenschaltung magnetisch steuerbarer Mikrowiderstände gebildet wird [Middelhoek,S./Audet,S.A.: Silicon Sensors, Academic Press 1989, S.202 ff].

Claims (5)

1. Verfahren zur Belegungserkennung von Einzelparkplätzen, insbesondere in Parkhäusern und in Freiluft- Parkflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Änderung der Vertikalkomponente des erdmagnetischen Feldes (B_vert oder H_vert) infolge der Eisenmasse eines unter oder über einem Magnetfeldsensor geparkten Kraftfahrzeugs als elektrisches Sensorsignal erfaßt wird und das Überschreiten einer voreingestellten Signalschwelle die Anwesenheit eines Kfz auf dem betrachteten Stellplatz detektiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeldsensorsignal zum Ausgleich unterschiedlicher magnetischer Ausleuchtung der einzelnen Stellplätze auf den jeweils gespeicherten Signalwert bei leerem Stellplatz normiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der ein Sensornetz bildenden, einzelnen Magnetfeldsensoren über ein analoges Bussystem zum Leitrechner übertragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils Sensor, zugehörige Signalkonditionierung sowie Adressierelektronik in einem Sensorgehäuse zusammengefaßt werden, das sich durch Schneidverbindungstechnik für Schnellanschluß des Buskabels auszeichnet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sensor, Signalkonditionierung und Adressierelektronik als Mikroelektronik realisiert sind und im Abstand der Einzelstellplätze in das Buskabel integriert sind, wodurch ein verlegefertiges Sensorkabel entsteht.