WO2019086487A1 - Method and device for determining an occupancy state of a parking space in a parking area - Google Patents

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WO2019086487A1
WO2019086487A1 PCT/EP2018/079761 EP2018079761W WO2019086487A1 WO 2019086487 A1 WO2019086487 A1 WO 2019086487A1 EP 2018079761 W EP2018079761 W EP 2018079761W WO 2019086487 A1 WO2019086487 A1 WO 2019086487A1
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WO
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parking space
magnetic field
occupancy state
fractal dimension
field values
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PCT/EP2018/079761
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Peter Bakucz
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for determining an occupancy state of a parking space of a parking space.
  • DE 19543151 AI discloses, in which an arrangement and a method for the unique detection of vehicles on traffic areas described
  • the measurement is based on the local magnetic field, which may be, for example, the undisturbed geomagnetic field, which is determined by the local magnetic field.
  • the magnetic field sensor is provided with additional components for magnetic flux concentration. Furthermore, the temperature-dependent characteristic of the magnetic field sensor
  • the invention also relates to a device which is adapted to carry out a method according to the invention, as well as a parking space with at least one parking space which has a device according to the invention.
  • the invention relates to a method for determining an occupancy state of a parking space of a parking space, comprising at least the following
  • the detected magnetic field values of a complex system are subject to wide dispersion. Both in occupied as well as in the free state of the pitch results in a development of natural dispersion over several orders of magnitude.
  • the resulting scaling laws allow the characterization of measurement data through the use of fractal scaling exponents, which can be used as a fingerprint for the respective measurement system compared to other systems and models.
  • fractal scaling exponents can be used as a fingerprint for the respective measurement system compared to other systems and models.
  • fractal characterization can be used to generate test data, model time series, and estimate future events.
  • the main application is the characterization of different states of the system based on the detected fractal
  • a parking space here has at least one parking space.
  • This parking space is suitably suitable for parking a motor vehicle on it.
  • the parking space may be, for example, an ordinary parking lot or even a parking garage or a parking zone.
  • the magnetic field values can be understood as vectors in a coordinate system, whereby the vectors and the coordinate system are two-dimensional or three-dimensional, depending on whether the magnetic field values are detected in two or three directions. Consequently, at each sampling instant, a magnetic field value is obtained detected, which bundles the corresponding information of all detected direction and can be represented as a vector in a corresponding coordinate system.
  • a mathematical network can be generated, in which the detected
  • connection is to be understood in particular as meaning that the ends of the individual vectors are connected to one another.
  • the different ones are to be understood in particular as meaning that the ends of the individual vectors are connected to one another.
  • the fractal dimension is a broken dimension of a structure. Such entities may be, for example, curves or surfaces. More specifically, this is illustrated, for example, in the book “Fractal geometry: mathematical foundations and applications” by KJ Falconer [Wiley Verlag, Edition 3, January 24, 2014] Based on the fractal dimension, in particular the characterization of different states or phases of a complex system respectively.
  • Pitch is occupied or not.
  • method step al expires, in which the detected magnetic field values are normalized.
  • the method can be carried out location-independent and thus no calibration is necessary, even if the device on which the method runs is attached to a different location.
  • noise and noise can be compensated, whereby the error rate of the method decreases.
  • method step a the magnetic field values are detected in the direction of three axes. These three axes are here in particular perpendicular to each other.
  • Magnetic field value can be detected in all three spatial directions. As a result, the occupancy status of the parking space can be determined as accurately as possible.
  • the threshold value for determining the occupancy state is between 2.3 and 2.6, and in particular 2.5.
  • the threshold value is selected accordingly when the magnetic field values are respectively detected in the direction of three axes.
  • this corresponding selection of the threshold value yields a result in the determination of the occupancy state, which has a particularly high probability of being correct.
  • method step a the magnetic field values are detected in the direction of only two axes. These two axes are in particular perpendicular to each other.
  • the mathematical network is generated as a curve. This generation of the mathematical network as well as the
  • Computing power and energy consumption can be further reduced.
  • the threshold value for determining the occupancy state is between 1.1 and 1.3, and in particular 1.25.
  • This threshold value is selected accordingly if the magnetic field values are respectively detected in the direction of only two axes.
  • this corresponding selection of the threshold value yields a result in the determination of the occupancy state, which has a particularly high probability of being correct.
  • the invention also relates to a device for determining a
  • the device has a magnetic field sensor unit and a processing unit.
  • the device is set up to carry out a method according to the invention.
  • the advantage here is that it can be determined by the device, whether a parking space is occupied or not. In this case, no complex recalibration is necessary, in particular when restarting the device, in order to correctly determine the occupation state with a certain probability. Furthermore, the determination of the occupancy state of the parking space when entering the
  • the invention relates to a parking space with at least one parking space.
  • the at least one parking space on a device according to the invention is a parking space with at least one parking space.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a parking space with several parking spaces and a device according to the invention for determining an occupancy state of a parking space.
  • Fig. 2 shows an embodiment of a method according to the invention for
  • Fig. 1 shows an embodiment of a parking space with several parking spaces and a device according to the invention for determining an occupancy state of a parking space.
  • the parking space 100 may be, for example, an ordinary parking lot or a parking garage or a parking zone. It would also be alternatively conceivable that the parking space 100 has only one parking space 110.
  • the parking space 110 has a device 10.
  • the device 10 may for example be embedded in the bottom of the parking space 110 or mounted thereon. If the parking space 110 has a ceiling, the device 10 can alternatively also be arranged there.
  • the device 10 has a magnetic field sensor unit 20, for example a MEMS sensor, and a processing unit 30.
  • the magnetic field sensor unit 20 is designed in such a way that the magnetic field in the vicinity of the parking space 110 can be detected in the direction of three spatial axes x, y and z, which are in particular perpendicular to one another.
  • the magnetic field sensor unit 20 in particular a three-axis magnetic field sensor, but could alternatively have three uniaxial and correspondingly arranged magnetic field sensors.
  • the magnetic field sensor unit 20 may also be designed such that the magnetic field can be detected only in the direction of two of the three spatial axes.
  • the magnetic field sensor unit 20 is connected to the processing unit 30, wherein this connection is designed wired, but could alternatively be wireless.
  • the processing unit 30 is adapted to perform a method according to the invention, which is described in more detail below.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a method according to the invention for determining an occupancy state of a parking space.
  • magnetic field values in the vicinity of the parking space 110 are detected after the start So in a method step a by means of a magnetic field sensor unit 20.
  • the magnetic field values are detected over a predetermined period of time at a predetermined sampling rate.
  • the magnetic field values each have information about the magnetic field strength in the direction of two or three spatial axes.
  • a typical sampling rate is 0.1 Hz and, for example, 128 magnetic field values are recorded, resulting in a
  • a mathematical network is generated in a method step b as a function of the detected magnetic field values.
  • the magnetic field values are interconnected, for example, and due to their scattering, a mathematical network can be generated. Do the magnetic field values each have information about the magnetic field strength in three
  • Magnetic field values are equidistant.
  • a fractal dimension D of the mathematical network generated in method step b is calculated.
  • the fractal dimension D is calculated, for example, by means of the so-called box counting method.
  • the mathematical network is superimposed with a grid with grid boxes, which each have a certain grid width ⁇ , and then counted in how many of the grid boxes the detected magnetic field values are. Subsequently, the grid width ⁇ of the grid boxes is reduced further and further. If you enter the results of box counting into a diagram, you typically get a line. The slope of this line here is the box counting dimension dim. bDX , which corresponds to the fractal dimension D of the mathematical network.
  • the calculation of the box counting dimension dim bBX is defined as follows:
  • Grid boxes is in which each magnetic field values are located.
  • a method step d the fractal dimension D of the mathematical network is compared with a threshold value S. Assign that
  • Magnetic field values each information about the magnetic field strength in the direction of three axes, is selected as a threshold value S a value between 2.3 and 2.6, in particular 2.5.
  • a value between 1.1 and 1.3 is selected as the threshold value S, in particular 1.25.
  • Threshold S is due to the fact that with a free space 110 only noise and drift influence the measured values and therefore the fractal dimension is rather low. In contrast, with an occupancy of the
  • method step e expires.
  • the occupancy state of the parking space 110 is determined to be free.
  • a method step f takes place. in the Step f of the occupancy state of the parking space 110 is determined as occupied.
  • method step e or after method step f the method is ended.
  • the process can be restarted at any time.
  • several methods can run in parallel or with a temporal overlap.
  • several methods could run in parallel in such a way that once magnetic field values in the x-y direction, once magnetic field values in the x-z direction and once magnetic field values in the y-z direction are detected and evaluated accordingly.
  • the specific occupancy state can also, for example, to a
  • Park guidance system passed or internally processed by the device 10. This can then be used to one
  • Parking space seekers to send a message about possible free parking spaces for example via a scoreboard or on a navigation device.
  • Step al. the detected magnetic field values are normalized.
  • the normalization can be done here, for example, to the maximum or the minimum magnetic field value.

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Abstract

The invention relates to a method for determining an occupancy state of a parking space in a parking area, said method comprising the following method steps: a. detecting magnetic field values within a predetermined period of time at a predetermined sampling rate by means of a magnetic field sensor unit (20); b. generating a mathematical network in accordance with the detected magnetic field values; c. calculating a fractal dimension (D) of the mathematical network generated in method step b; d. comparing the fractal dimension (D) with a threshold value (S); e. wherein the occupancy state of the parking space (110) is determined to be free if the fractal dimension (D) is smaller than the threshold value (S), or f. wherein the occupancy state of the parking space (110) is determined to be occupied if the fractal dimension is greater than or equal to the threshold value (S). The invention also relates to a device (10) which is designed to carry out a method according to the invention, and a parking area (100) having at least one parking space (110) which comprises a device (10) according to the invention.

Description

Beschreibung  description
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Method and device for determining an occupancy state of a
Stellplatzes eines Parkraums Pitch of a parking space
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes eines Parkraums. The invention relates to a method for determining an occupancy state of a parking space of a parking space.
Solch ein Verfahren ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift Such a method is for example in the publication
DE 19543151 AI offenbart, in welcher eine Anordnung und ein Verfahren zur eindeutigen Erfassung von Fahrzeugen auf Verkehrsflächen beschrieben DE 19543151 AI discloses, in which an arrangement and a method for the unique detection of vehicles on traffic areas described
werden. Der Messung liegt dabei das örtliche Magnetfeld, das zum Beispiel das ungestörte Erdmagnetfeld sein kann, zugrunde, welches durch die become. The measurement is based on the local magnetic field, which may be, for example, the undisturbed geomagnetic field, which is determined by the
ferromagnetische Wirksamkeit von Fahrzeugen in seinem Feldlinienverlauf in Ferromagnetic efficiency of vehicles in its field line in
Betrag und Richtung einer Veränderung unterliegt. Der Magnetfeldsensor wird mit zusätzlichen Komponenten zur Magnetfeldflusskonzentration versehen. Des Weiteren wird die temperaturabhängige Kennlinie des Magnetfeldsensors Amount and direction of a change is subject. The magnetic field sensor is provided with additional components for magnetic flux concentration. Furthermore, the temperature-dependent characteristic of the magnetic field sensor
bestimmt und diese bei der Auswertung berücksichtigt. determined and taken into account in the evaluation.
Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, sowie ein Parkraum mit wenigstens einem Stellplatz, welcher eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist. The invention also relates to a device which is adapted to carry out a method according to the invention, as well as a parking space with at least one parking space which has a device according to the invention.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes eines Parkraums, umfassend zumindest folgende The invention relates to a method for determining an occupancy state of a parking space of a parking space, comprising at least the following
Verfahrensschritte: Steps:
a. Erfassen von Magnetfeldwerten im Umfeld des Stellplatzes (110) innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer mit einer vorgegebenen Abtastrate mittels einer Magnetfeldsensoreinheit,  a. Detecting magnetic field values in the vicinity of the parking space (110) within a predetermined period of time at a predetermined sampling rate by means of a magnetic field sensor unit,
b. Generieren eines mathematischen Netzes in Abhängigkeit von den  b. Generating a mathematical network depending on the
erfassten Magnetfeldwerten, c. Berechnen einer fraktalen Dimension des in Verfahrensschritt b generierten mathematischen Netzes, recorded magnetic field values, c. Calculating a fractal dimension of the mathematical network generated in method step b,
d. Vergleichen der fraktalen Dimension mit einem Schwellenwert,  d. Comparing the fractal dimension with a threshold,
e. wobei der Belegungszustand des Stellplatzes als frei bestimmt wird, wenn die fraktale Dimension kleiner als der Schwellenwert ist, oder  e. wherein the occupancy state of the parking space is determined to be free if the fractal dimension is smaller than the threshold value, or
f. wobei der Belegungszustand des Stellplatzes als belegt bestimmt wird, wenn die fraktale Dimension größer oder gleich dem Schwellenwert ist.  f. wherein the occupancy state of the parking space is determined to be occupied if the fractal dimension is greater than or equal to the threshold value.
Allgemein unterliegen die erfassten Magnetfeldwerte eines komplexen Systems einer breiten Streuung. Sowohl im belegten als auch im freien Zustand des Stellplatzes ergibt sich eine Entwicklung der natürlichen Streuung über mehrere Größenordnungen hinweg. Daraus abgeleitete Skalierungsgesetze erlaufen die Charakterisierung von Messdaten durch die Verwendung von fraktalen Skalierungs- Exponenten, welche als Fingerabdruck für das jeweilige Messsystem gegenüber anderen Systemen und Modellen herangezogen werden können. Obwohl die zugrundeliegende Ursache für die fraktale Skalierung oftmals nicht bekannt ist, kann die fraktale Charakterisierung genutzt werden, um Testdaten zu generieren, Zeitreihen zu modellieren und zukünftige Ereignisse abzuschätzen. Die Hauptanwendung ist jedoch die Charakterisierung von verschiedenen Zuständen des Systems basierend auf dem erfassten fraktalen In general, the detected magnetic field values of a complex system are subject to wide dispersion. Both in occupied as well as in the free state of the pitch results in a development of natural dispersion over several orders of magnitude. The resulting scaling laws allow the characterization of measurement data through the use of fractal scaling exponents, which can be used as a fingerprint for the respective measurement system compared to other systems and models. Although the underlying cause of fractal scaling is often unknown, fractal characterization can be used to generate test data, model time series, and estimate future events. However, the main application is the characterization of different states of the system based on the detected fractal
Skalierungsverhalten. Scaling behavior.
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. A parking space here has at least one parking space. This parking space is suitably suitable for parking a motor vehicle on it. The parking space may be, for example, an ordinary parking lot or even a parking garage or a parking zone.
Unter Belegungszustand des Stellplatzes ist zu verstehen, ob der Stellplatz von einem Kraftfahrzeug belegt ist oder ob der Stellplatz frei ist. Under occupancy status of the parking space is to understand whether the parking space is occupied by a motor vehicle or whether the parking space is free.
Die Magnetfeldwerte können hierbei als Vektoren in einem Koordinatensystem verstanden werden, wobei je nachdem ob die Magnetfeldwerte in zwei oder drei Richtungen erfasst werden, die Vektoren und das Koordinatensystem zweidimensional oder dreidimensional sind. Zu jedem Abtastzeitpunkt wird folglich ein Magnetfeldwert erfasst, der die entsprechenden Informationen aller erfassten Richtung bündelt und als Vektor in einem entsprechenden Koordinatensystem darstellbar ist. In this case, the magnetic field values can be understood as vectors in a coordinate system, whereby the vectors and the coordinate system are two-dimensional or three-dimensional, depending on whether the magnetic field values are detected in two or three directions. Consequently, at each sampling instant, a magnetic field value is obtained detected, which bundles the corresponding information of all detected direction and can be represented as a vector in a corresponding coordinate system.
Ein mathematisches Netz kann hierbei generiert werden, in dem die erfassten A mathematical network can be generated, in which the detected
Magnetfeldwerte, welche als gestreute Werte vorliegen, miteinander verbunden werden. Unter Verbinden ist hierbei insbesondere zu verstehen, dass die Enden der einzelnen Vektoren miteinander verbunden werden. Die unterschiedlichen Magnetic field values, which are present as scattered values, are interconnected. In this case, connection is to be understood in particular as meaning that the ends of the individual vectors are connected to one another. The different ones
Möglichkeiten einer solchen Generierung ist beispielsweise im Kapitel mit dem Titel „Mesh Generation" von Marshalll Bern und Paul Plassmann offenbart, welches im Buch „Handbook of Computational Geometry" [2000, Elsevier Science B.V.] erschienen ist. Possibilities of such generation are disclosed, for example, in the chapter entitled "Mesh Generation" by Marshalll Bern and Paul Plassmann, which appeared in the book "Handbook of Computational Geometry" [2000, Elsevier Science B.V.].
Unter fraktaler Dimension ist eine gebrochene Dimension von einem Gebilde zu verstehen. Solche Gebilde können beispielsweise Kurven oder Flächen sein. Genauer ist dies beispielsweise im Buch„Fractal geometry: mathematical foundations and applications" von K. J. Falconer [Wiley Verlag; Auflage 3, 24. Januar 2014] erläutert. Basierend auf der fraktale Dimension kann insbesondere die Charakterisierung von verschiedenen Zuständen bzw. Phasen eines komplexen Systems erfolgen. The fractal dimension is a broken dimension of a structure. Such entities may be, for example, curves or surfaces. More specifically, this is illustrated, for example, in the book "Fractal geometry: mathematical foundations and applications" by KJ Falconer [Wiley Verlag, Edition 3, January 24, 2014] Based on the fractal dimension, in particular the characterization of different states or phases of a complex system respectively.
Vorteilhaft ist hierbei, dass durch das Verfahren bestimmt werden kann, ob ein It is advantageous in this case that it can be determined by the method whether a
Stellplatz belegt ist oder nicht. Pitch is occupied or not.
Zudem ist insbesondere bei einem Neustart des Messsystems, auf welchem dasIn addition, especially when restarting the measuring system on which the
Verfahren abläuft, keine aufwendige Neukalibrierung des Systems notwendig, um den Belegungszustand mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit korrekt bestimmen zu können. Des Weiteren wird das Verfahren durch Rauschen beim Erfassen der Magnetfeldwerte, egal ob dieses Rauschen durch externe oder interne Einflüsse entsteht, nicht oder nur äußerst gering beeinflusst. Daher ist es nicht erforderlich, dass die Magnetfeldwerte für die Bestimmung des Belegungszustands zusätzlich gefiltert werden. Dies hat wiederum zur Folge, dass sowohl die benötigte Rechenleistung als auch der Energieverbrauch für eine Bestimmung des Belegungszustands reduziert werden können. Da das Verfahren oftmals auf batteriebetriebenen Systemen durchgeführt wird, kann durch Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens anstatt eines bisherigen Verfahrens, die Betriebsdauer eines solchen Systems verlängert werden. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Berechnen der fraktalen Dimension im Verfahrensschritt c mittels der Boxcounting- Methode erfolgt. Procedures expires, no costly recalibration of the system necessary to determine the occupancy state with a certain probability correctly. Furthermore, the noise is not or only very slightly affected by noise when detecting the magnetic field values, regardless of whether this noise is caused by external or internal influences. Therefore, it is not necessary that the magnetic field values for the determination of the occupancy state be additionally filtered. This in turn means that both the required computing power and the energy consumption for a determination of the occupancy state can be reduced. Since the method is often performed on battery-operated systems, by using the method according to the invention instead of a previous method, the operating life of such a system can be extended. In one embodiment of the method according to the invention, it is provided that the calculation of the fractal dimension in method step c takes place by means of the box counting method.
Vorteilhaft ist hierbei, dass dies ein recht simples Rechenverfahren darstellt, jedoch trotzdem eine sehr gute Genauigkeit bei der Bestimmung des Belegungszustands des It is advantageous here that this represents a rather simple calculation method, but nevertheless a very good accuracy in determining the occupancy state of the
Stellplatzes ermöglicht. Pitch possible.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zwischen dem Verfahrensschritt a und dem Verfahrensschritt b ein Verfahrensschritt al abläuft, in welchem die erfassten Magnetfeldwerte normiert werden. In one embodiment of the method according to the invention, it is provided that between method step a and method step b a method step al expires, in which the detected magnetic field values are normalized.
Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Normierung der Magnetfeldwerte das Verfahren ortsunabhängig ablaufen kann und somit keine Kalibrierung notwendig ist, auch wenn die Vorrichtung, auf welcher das Verfahren abläuft, an einem anderen Ort angebracht wird. Zudem können wiederum Rauschen und Störungen kompensiert werden, wodurch die Fehleranfälligkeit des Verfahrens sinkt.  It is advantageous here that by normalizing the magnetic field values, the method can be carried out location-independent and thus no calibration is necessary, even if the device on which the method runs is attached to a different location. In addition, again noise and noise can be compensated, whereby the error rate of the method decreases.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt a die Magnetfeldwerte in Richtung von drei Achsen erfasst werden. Diese drei Achsen stehen hierbei insbesondere senkrecht aufeinander. In one embodiment of the method according to the invention, it is provided that in method step a the magnetic field values are detected in the direction of three axes. These three axes are here in particular perpendicular to each other.
Vorteilhaft ist hierbei, dass Informationen über die Magnetfeldstärken für jeden derThe advantage here is that information about the magnetic field strengths for each of
Magnetfeldwert in allen drei Raumrichtungen erfasst werden können. Hierdurch lässt sich der Belegungszustand des Stellplatzes möglichst genau bestimmen. Magnetic field value can be detected in all three spatial directions. As a result, the occupancy status of the parking space can be determined as accurately as possible.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schwellenwert zur Bestimmung des Belegungszustands zwischen 2,3 und 2,6 liegt, und insbesondere 2,5 ist. In one embodiment of the method according to the invention, it is provided that the threshold value for determining the occupancy state is between 2.3 and 2.6, and in particular 2.5.
Der Schwellenwert wird hierbei entsprechend gewählt, wenn die Magnetfeldwerte jeweils in Richtung von drei Achsen erfasst werden.  The threshold value is selected accordingly when the magnetic field values are respectively detected in the direction of three axes.
Vorteilhaft ist hierbei, dass diese entsprechende Auswahl des Schwellenwerts ein Ergebnis bei der Bestimmung des Belegungszustands liefert, welches eine besonders hohe Wahrscheinlichkeit aufweist, korrekt zu sein.  It is advantageous here that this corresponding selection of the threshold value yields a result in the determination of the occupancy state, which has a particularly high probability of being correct.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt a die Magnetfeldwerte in Richtung von nur zwei Achsen erfasst werden. Diese zwei Achsen stehen hierbei insbesondere senkrecht aufeinander. In one embodiment of the method according to the invention, it is provided that in method step a the magnetic field values are detected in the direction of only two axes. These two axes are in particular perpendicular to each other.
Vorteilhaft ist hierbei, dass bei zwei Achsen das mathematische Netz als Kurve generiert wird. Diese Generierung des mathematischen Netzes sowie die It is advantageous here that with two axes, the mathematical network is generated as a curve. This generation of the mathematical network as well as the
anschließende Berechnung der fraktalen Dimension sind besonders rechenarm und somit ressourcenschonend. Dies hat zur Folge, dass sowohl die benötigte subsequent calculation of the fractal dimension are particularly low in calculation and thus resource-saving. As a result, both the required
Rechenleistung als auch der Energieverbrauch weiter reduziert werden können. Computing power and energy consumption can be further reduced.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schwellenwert zur Bestimmung des Belegungszustands zwischen 1,1 und 1,3 liegt, und insbesondere 1,25 ist. In one embodiment of the method according to the invention, provision is made for the threshold value for determining the occupancy state to be between 1.1 and 1.3, and in particular 1.25.
Dieser Schwellenwert wird hierbei entsprechend gewählt, wenn die Magnetfeldwerte jeweils in Richtung von nur zwei Achsen erfasst werden.  This threshold value is selected accordingly if the magnetic field values are respectively detected in the direction of only two axes.
Vorteilhaft ist hierbei, dass diese entsprechende Auswahl des Schwellenwerts ein Ergebnis bei der Bestimmung des Belegungszustands liefert, welches eine besonders hohe Wahrscheinlichkeit aufweist, korrekt zu sein.  It is advantageous here that this corresponding selection of the threshold value yields a result in the determination of the occupancy state, which has a particularly high probability of being correct.
Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Bestimmung eines The invention also relates to a device for determining a
Belegungszustands eines Stellplatzes eines Parkraums. Hierbei weist die Vorrichtung eine Magnetfeldsensoreinheit und eine Verarbeitungseinheit auf. Zudem ist die Vorrichtung dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Vorrichtung bestimmt werden kann, ob ein Stellplatz belegt ist oder nicht. Hierbei ist insbesondere bei einem Neustart der Vorrichtung keine aufwendige Neukalibrierung notwendig, um den Belegungszustand mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit korrekt zu bestimmen. Des Weiteren wird die Bestimmung des Belegungszustands des Stellplatzes beim Erfassen der Occupancy state of a parking space of a parking space. In this case, the device has a magnetic field sensor unit and a processing unit. In addition, the device is set up to carry out a method according to the invention. The advantage here is that it can be determined by the device, whether a parking space is occupied or not. In this case, no complex recalibration is necessary, in particular when restarting the device, in order to correctly determine the occupation state with a certain probability. Furthermore, the determination of the occupancy state of the parking space when entering the
Magnetfeldwerte durch Rauschen, egal ob dieses Rauschen durch externe oder interne Einflüsse entsteht, nicht oder nur äußerst gering beeinflusst. Daher ist es nicht erforderlich, dass die Magnetfeldwerte für die Bestimmung des Belegungszustands zusätzlich gefiltert werden. Dies hat wiederum zur Folge, dass sowohl die benötigte Rechenleistung als auch der Energieverbrauch reduziert werden können. Da die entsprechenden Vorrichtungen oftmals batteriebetrieben sind, weist eine Vorrichtung, auf welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren anstatt eines bisherigen Verfahrens abläuft, eine verlängerte Betriebsdauer auf. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Parkraum mit wenigstens einem Stellplatz. Hierbei weist der wenigstens eine Stellplatz eine erfindungsgemäße Vorrichtung auf. Magnetic field values due to noise, irrespective of whether this noise is caused by external or internal influences, are not or only minimally affected. Therefore, it is not necessary that the magnetic field values for the determination of the occupancy state be additionally filtered. This in turn means that both the required computing power and the power consumption can be reduced. Since the corresponding devices are often battery-operated, a device on which a method according to the invention runs instead of a previous method has an extended service life. Furthermore, the invention relates to a parking space with at least one parking space. Here, the at least one parking space on a device according to the invention.
Zeichnungen drawings
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Parkraums mit mehreren Stellplätzen und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes. Fig. 1 shows an embodiment of a parking space with several parking spaces and a device according to the invention for determining an occupancy state of a parking space.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fig. 2 shows an embodiment of a method according to the invention for
Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes. Determining an occupancy status of a parking space.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen Description of exemplary embodiments
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Parkraums mit mehreren Stellplätzen und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes. Fig. 1 shows an embodiment of a parking space with several parking spaces and a device according to the invention for determining an occupancy state of a parking space.
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. 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.  Shown is a parking space 100 for motor vehicles, which has several parking spaces 110. The parking space 100 may be, for example, an ordinary parking lot or a parking garage or a parking zone. It would also be alternatively conceivable that the parking space 100 has only one parking space 110. The parking space 110 has a device 10. The device 10 may for example be embedded in the bottom of the parking space 110 or mounted thereon. If the parking space 110 has a ceiling, the device 10 can alternatively also be arranged there.
Die Vorrichtung 10 weist eine Magnetfeldsensoreinheit 20, beispielsweise einen MEMS-Sensor, und eine Verarbeitungseinheit 30 auf. Die Magnetfeldsensoreinheit 20 ist derartig ausgestaltet, dass das Magnetfeld im Umfeld des Stellplatzes 110 in Richtung von drei Raumachsen x, y und z erfassbar ist, welche insbesondere senkrecht aufeinander stehen. Hierfür weist die Magnetfeldsensoreinheit 20 insbesondere einen dreiachsigen Magnetfeldsensor auf, könnte alternativ aber auch drei einachsige und entsprechend angeordnete Magnetfeldsensoren aufweisen. The device 10 has a magnetic field sensor unit 20, for example a MEMS sensor, and a processing unit 30. The magnetic field sensor unit 20 is designed in such a way that the magnetic field in the vicinity of the parking space 110 can be detected in the direction of three spatial axes x, y and z, which are in particular perpendicular to one another. For this purpose, the magnetic field sensor unit 20 in particular a three-axis magnetic field sensor, but could alternatively have three uniaxial and correspondingly arranged magnetic field sensors.
Alternativ kann die Magnetfeldsensoreinheit 20 auch derartig ausgestaltet sein, dass das Magnetfeld nur in Richtung von zwei der drei Raumachsen erfassbar ist. Die Magnetfeldsensoreinheit 20 ist mit der Verarbeitungseinheit 30 verbunden, wobei diese Verbindung kabelgebunden ausgestaltet ist, jedoch alternativ auch drahtlos sein könnte. Alternatively, the magnetic field sensor unit 20 may also be designed such that the magnetic field can be detected only in the direction of two of the three spatial axes. The magnetic field sensor unit 20 is connected to the processing unit 30, wherein this connection is designed wired, but could alternatively be wireless.
Die Verarbeitungseinheit 30 ist dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen, welches nachfolgend näher beschrieben ist.  The processing unit 30 is adapted to perform a method according to the invention, which is described in more detail below.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes. Bei diesem Verfahren werden nach dem Start So in einem Verfahrensschritt a mittels einer Magnetfeldsensoreinheit 20 Magnetfeldwerte im Umfeld des Stellplatzes 110 erfasst. Die Magnetfeldwerte werden dabei über eine vorbestimmte Zeitdauer mit einer vorbestimmten Abtastrate erfasst. Je nach Ausgestaltung der Magnetfeldsensoreinheit 20 weisen die Magnetfeldwerte jeweils Informationen über die Magnetfeldstärke in Richtung von zwei oder drei Raumachsen auf. Eine typische Abtastrate liegt bei 0,1Hz und es werden beispielsweise 128 Magnetfeldwerte erfasst, woraus sich eine FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a method according to the invention for determining an occupancy state of a parking space. In this method, magnetic field values in the vicinity of the parking space 110 are detected after the start So in a method step a by means of a magnetic field sensor unit 20. The magnetic field values are detected over a predetermined period of time at a predetermined sampling rate. Depending on the configuration of the magnetic field sensor unit 20, the magnetic field values each have information about the magnetic field strength in the direction of two or three spatial axes. A typical sampling rate is 0.1 Hz and, for example, 128 magnetic field values are recorded, resulting in a
Zeitdauer für die Erfassung von 1280 Sekunden ergibt. Durch Rauschen und externe Einflüsse ergeben sich hierbei gestreute Magnetfeldwerte. Anschließend an den Verfahrensschritt a wird in einem Verfahrensschritt b ein mathematisches Netz in Abhängigkeit von den erfassten Magnetfeldwerten generiert. Hierzu werden die Magnetfeldwerte beispielsweise miteinander verbunden, wobei aufgrund ihrer Streuung ein mathematisches Netz generiert werden kann. Weisen die Magnetfeldwerte jeweils Informationen über die Magnetfeldstärke in drei Time to capture 1280 seconds. Noise and external influences result in scattered magnetic field values. Subsequent to method step a, a mathematical network is generated in a method step b as a function of the detected magnetic field values. For this purpose, the magnetic field values are interconnected, for example, and due to their scattering, a mathematical network can be generated. Do the magnetic field values each have information about the magnetic field strength in three
Raumrichtungen auf, ergibt sich als mathematisches Netz eine Fläche. Sind dieSpaces on, results as a mathematical network an area. Are the
Informationen dagegen nur in zwei Raumrichtungen vorhanden, erhält man als mathematisches Netz eine Kurve. Das mathematische Netz wird hierbei insbesondere derartig generiert, dass die Verbindungsstrecken zwischen den einzelnen On the other hand, if information exists only in two spatial directions, one obtains a curve as a mathematical network. The mathematical network is in this case in particular generated in such a way that the links between the individual
Magnetfeldwerten äquidistant sind. Magnetic field values are equidistant.
Anschließend wird in einem Verfahrensschritt c eine fraktale Dimension D des im Verfahrensschritt b generierten mathematischen Netzes berechnet. Die fraktale Dimension D wird beispielsweise mittels der sogenannten Boxcounting- Methode berechnet. Dabei wird das mathematische Netz mit einem Gitter mit Gitterboxen, welche jeweils eine gewissen Gitterbreite ε aufweisen, überlagert und anschließend gezählt in wie vielen der Gitterboxen sich die erfassten Magnetfeldwerte befinden. Anschließend wird die Gitterbreite ε der Gitterboxen immer weiter verkleinert. Trägt man die Ergebnisse des Boxcounting in ein Diagramm ein, erhält man typischerweise eine Linie. Die Steigung dieser Linie ist hierbei die Boxcounting-Dimension dim.bDX, welcher der fraktalen Dimension D des mathematischen Netzes entspricht. Die Berechnung der Boxcounting-Dimension dimbBX. ist wie folgt definiert: Subsequently, in a method step c, a fractal dimension D of the mathematical network generated in method step b is calculated. The fractal dimension D is calculated, for example, by means of the so-called box counting method. In this case, the mathematical network is superimposed with a grid with grid boxes, which each have a certain grid width ε, and then counted in how many of the grid boxes the detected magnetic field values are. Subsequently, the grid width ε of the grid boxes is reduced further and further. If you enter the results of box counting into a diagram, you typically get a line. The slope of this line here is the box counting dimension dim. bDX , which corresponds to the fractal dimension D of the mathematical network. The calculation of the box counting dimension dim bBX . is defined as follows:
Figure imgf000010_0001
wobei SmBth das mathematische Netz darstellt und wobei N die Anzahl der
Figure imgf000010_0001
where S mBth represents the mathematical network and where N is the number of
Gitterboxen ist, in welchen sich jeweils Magnetfeldwerte befinden. Grid boxes is in which each magnetic field values are located.
Nachfolgend wird in einem Verfahrensschritt d die fraktale Dimension D des mathematischen Netzes mit einem Schwellenwert S verglichen. Weisen die Subsequently, in a method step d, the fractal dimension D of the mathematical network is compared with a threshold value S. Assign that
Magnetfeldwerte jeweils Informationen über die Magnetfeldstärke in Richtung von drei Achsen auf, wird als Schwellenwert S ein Wert zwischen 2,3 und 2,6 gewählt, insbesondere 2,5. Sind die Informationen über die Magnetfeldstärke dagegen nur in Richtung von zwei Achsen vorhanden, wird als Schwellenwert S ein Wert zwischen 1,1 und 1,3 gewählt, insbesondere 1,25. Die Wahl des Magnetic field values each information about the magnetic field strength in the direction of three axes, is selected as a threshold value S a value between 2.3 and 2.6, in particular 2.5. On the other hand, if the information about the magnetic field strength is present only in the direction of two axes, a value between 1.1 and 1.3 is selected as the threshold value S, in particular 1.25. The choice of
Schwellenwerts S liegt darin begründet, dass bei einem freien Stellplatz 110 lediglich Rauschen und Drift Einfluss auf die Messwerte haben und daher die fraktale Dimension eher niedrig ist. Dagegen sind bei einer Belegung des Threshold S is due to the fact that with a free space 110 only noise and drift influence the measured values and therefore the fractal dimension is rather low. In contrast, with an occupancy of the
Stellplatzes 110, beispielsweise durch unterschiedliche Fahrzeuge, deutlich voneinander abweichende Messwerte zu erwarten, weshalb die fraktale Pitch 110, for example, by different vehicles to expect significantly different values, which is why the fractal
Dimension für einen belegten Stellplatz eher hoch ist. Dimension for a occupied parking space is rather high.
Ergibt der Vergleich im Verfahrensschritt d, dass die fraktale Dimension D kleiner als der Schwellenwert S ist, läuft ein Verfahrensschritt e ab. Im Verfahrensschritt e wird der Belegungszustand des Stellplatzes 110 als frei bestimmt. If the comparison in method step d shows that the fractal dimension D is smaller than the threshold value S, a method step e expires. In method step e, the occupancy state of the parking space 110 is determined to be free.
Ergibt der Vergleich im Verfahrensschritt d dagegen, dass die fraktale Dimension D größer gleich dem Schwellenwert S ist, läuft ein Verfahrensschritt f ab. Im Verfahrensschritt f wird der Belegungszustand des Stellplatzes 110 als belegt bestimmt. On the other hand, if the comparison in method step d yields the fact that the fractal dimension D is greater than or equal to the threshold value S, a method step f takes place. in the Step f of the occupancy state of the parking space 110 is determined as occupied.
Nach dem Verfahrensschritt e bzw. nach dem Verfahrensschritt f wird das Verfahren beendet. Das Verfahren kann zu einem beliebigen Zeitpunkt neu gestartet werden. Dabei können auch mehrere Verfahren parallel bzw. mit einer zeitlichen Überschneidung ablaufen. Beispielsweise könnten auch mehrere Verfahren derartig parallel ablaufen, dass einmal Magnetfeldwerte in x-y- Richtung, einmal Magnetfeldwerte in x-z-Richtung und einmal Magnetfeldwerte in y-z-Richtung erfasst und entsprechend ausgewertet werden. After method step e or after method step f, the method is ended. The process can be restarted at any time. In this case, several methods can run in parallel or with a temporal overlap. For example, several methods could run in parallel in such a way that once magnetic field values in the x-y direction, once magnetic field values in the x-z direction and once magnetic field values in the y-z direction are detected and evaluated accordingly.
Der bestimmte Belegungszustand kann zudem beispielsweise an ein The specific occupancy state can also, for example, to a
Parkleitsystem weitergegeben oder auch intern von der Vorrichtung 10 verarbeitet werden. Dies kann dann genutzt werden, um einem Park guidance system passed or internally processed by the device 10. This can then be used to one
Stellplatzsuchenden eine Mitteilung über mögliche freie Stellplätze zukommen zu lassen, beispielsweise über eine Anzeigetafel oder auf einem Navigationsgerät. Parking space seekers to send a message about possible free parking spaces, for example via a scoreboard or on a navigation device.
Optional läuft zwischen den Verfahrensschritten a und b noch ein Optionally runs between the steps a and b still
Verfahrensschritt al ab. In dem Verfahrensschritt al werden die erfassten Magnetfeldwerte normiert. Die Normierung kann hierbei beispielsweise auf den maximalen oder auf den minimalen Magnetfeldwert erfolgen. Step al. In method step al, the detected magnetic field values are normalized. The normalization can be done here, for example, to the maximum or the minimum magnetic field value.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatz (110) eines Parkraums (100), umfassend folgende Verfahrensschritte: A method for determining an occupancy state of a parking space (110) of a parking space (100), comprising the following method steps:
a. Erfassen von Magnetfeldwerten im Umfeld des Stellplatzes (110) innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer mit einer vorgegebenen Abtastrate mittels einer Magnetfeldsensoreinheit (20),  a. Detecting magnetic field values in the vicinity of the parking space (110) within a predetermined period of time at a predetermined sampling rate by means of a magnetic field sensor unit (20),
b. Generieren eines mathematischen Netzes in Abhängigkeit von den  b. Generating a mathematical network depending on the
erfassten Magnetfeldwerten,  recorded magnetic field values,
c. Berechnen einer fraktalen Dimension (D) des in Verfahrensschritt b  c. Calculate a fractal dimension (D) of the in step b
generierten mathematischen Netzes,  generated mathematical network,
d. Vergleichen der fraktalen Dimension (D) mit einem Schwellenwert (S), e. wobei der Belegungszustand des Stellplatzes (110) als frei bestimmt wird, wenn die fraktale Dimension (D) kleiner als der Schwellenwert (S) ist, oder f. wobei der Belegungszustand des Stellplatzes (110) als belegt bestimmt wird, wenn die fraktale Dimension größer oder gleich dem Schwellenwert (S) ist.  d. Compare the fractal dimension (D) with a threshold (S), e. wherein the occupancy state of the parking space (110) is determined to be free if the fractal dimension (D) is less than the threshold value (S), or f. wherein the occupancy state of the parking space (110) is determined to be occupied when the fractal dimension is greater than or equal to the threshold value (S).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen der fraktalen Dimension (D) im Verfahrensschritt c mittels der Boxcounting- Methode erfolgt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the calculation of the fractal dimension (D) in step c by means of the box counting method.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verfahrensschritt a und dem Verfahrensschritt b ein 3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that between the method step a and the method step b a
Verfahrensschritt al abläuft, in welchem die erfassten Magnetfeldwerte normiert werden.  Process step al expires, in which the detected magnetic field values are normalized.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt a die Magnetfeldwerte in Richtung von drei Achsen erfasst werden. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in the method step a, the magnetic field values are detected in the direction of three axes.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert (S) zwischen 2,3 und 2,6 liegt, und insbesondere 2,5 ist. 5. The method according to claim 4, characterized in that the threshold value (S) is between 2.3 and 2.6, and in particular 2.5.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt a die Magnetfeldwerte in Richtung von zwei Achsen erfasst werden. 6. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in the method step a, the magnetic field values are detected in the direction of two axes.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert (S) zwischen 1,1 und 1,3 liegt, und insbesondere 1,25 ist. 7. The method according to claim 6, characterized in that the threshold value (S) is between 1.1 and 1.3, and in particular 1.25.
8. Vorrichtung (10) zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatz (110) eines Parkraums (100), wobei die Vorrichtung (10) eine Magnetfeldsensoreinheit (20) und eine Verarbeitungseinheit (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen. 8. Device (10) for determining an occupancy state of a parking space (110) of a parking space (100), wherein the device (10) comprises a magnetic field sensor unit (20) and a processing unit (30), characterized in that the device (10) thereto is set up to carry out a method according to one of claims 1 to 7.
9. Parkraum (100) mit wenigstens einem Stellplatz (110), wobei der wenigstens eine Stellplatz (110) eine Vorrichtung nach Anspruch 8 aufweist. 9. parking space (100) with at least one parking space (110), wherein the at least one parking space (110) comprises a device according to claim 8.
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