一种地磁车检器的车位状态判定方法
【专利摘要】本发明公开了一种地磁车检器的车位状态判定方法，采用具有温度补偿功能的三轴（XYZ）磁阻传感器；安装时传感器的Z轴垂直于地面方向，Y轴与X轴分别指向车位邻边；Y轴与X轴两个轴向（即水平轴向）设定为辅助参考轴，用于监测磁场动态扰动值；Z轴轴向（即垂直轴向）设置为主参考轴，用于判定磁场静态变化量；结合水平面磁场动态扰动值监测与垂直轴向磁场强度变化量判定的方法，判定车位空闲或车位占用。根据直轴向磁场强度变化量是否大于上行阈值或小于下行阈值，采用Mealy状态机模式判定当前车位状态。可有效抑制相邻车位、周边过往车辆以及传感器温度漂移和背景磁场漂移对地磁车检器车位判定造成的干扰，并解决车位状态频繁跳变问题。
【专利说明】
-种地磁车检器的车位状态判定方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种地磁车检器的车位状态判定方法，属于地磁车位检测技术领域。
【背景技术】
[0002] 地磁车检器是一种通过监测地磁变化情况来实现车位状态的判定装置，由于其具 有检测灵敏度高，功耗低，采用地埋安装方式及无线通信方式，无需布线且不易受到车辆娠 压破坏，因此是目前最为流行的一种应用于露天停车场场合下车位状态检测的的车位检测 手段。但在地磁车位检测实际使用过程中，往往存在W下几种影响车位状态检测精度的问 题：
[0003] 首先是传感器的溫度漂移问题，由于户外环境溫差较大，半导体传感器存在溫度 漂移现象，从而导致磁场基线及磁场读数发生漂移，当溫度漂移严重时可能导致车位状态 误判，本领域技术人员解决该问题的常用措施有两种:一种是在检测器内增设溫度传感器 模块进行溫度补偿(如中国专利CN101807350A)，但该方法需在出厂前进行溫度实验进行传 感器溫度曲线拟合，实现算法复杂，同时也增加了成本及功耗。本专利方案:选用内置溫度 补偿功能的磁场传感器模块，节约成本，简化算法和出厂处理。保证地磁传感器输出的磁场 数据准确可靠。
[0004] 其次是邻车位对地磁扰动的问题，由于地磁检测器对周边磁场的扰动极为敏感， 因此车辆停泊时会对相邻车位的磁场产生一定的扰动，当该扰动量超过一定阔值时可能导 致传感器发生误判，通常解决该技术问题的手段是采用空车位状态下的基准或阔值自校 方案(如中国专利CN104867355A)，该手段存在的缺陷是算法复杂度高，且只能在针对车位 空闲状态时进行自校，当车位被占用时则无法对周边车位泊车造成的磁场扰动进行校正； 另一种方法是采用相邻车位协同决策方法，通过分析周边车位的泊车状态对当前车位状态 进行综合判定（中国专利CN 103544848A)，该方法需设置好停车场所有相邻检测车的拓扑 关系图，并结合相邻车位的检测器的检测数据进行判定，算法相对复杂，实用性不强。
[0005] 最后是车位状态判定结果频繁跳变问题，造成该问题的因素有二：一是车辆驶过 车检器而不停泊导致车位状态发生一次从"无车"^"有车"^"无车"的状态跳变;二是由于 各种原因导致车检器附近磁场发生变化，使磁场采集值在判定阔值附近震荡，发生频繁连 续的车位状态"跳变"现象。通常解决该技术问题的手段是采用多次判定或窗口滤波算法， 该算法可有效解决第一种现象导致的车位状态跳变，但无法根治第二种情形导致的车位状 态跳变，且判定次数或滤波次数设置得太小时，无法解决上述问题，设置得太大又降低车位 状态判定的实时性。
【发明内容】
[0006] 目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种地磁车检器的车位状态 判定方法，该判定方法可有效抑制相邻车位、周边过往车辆W及传感器溫度漂移和背景磁 场漂移对地磁车检器车位判定造成的干扰，并有效解决车位状态频繁跳变问题。
[0007] 技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0008] -种地磁车检器的车位状态判定方法，其特征在于:所述地磁车检器采用具有溫 度补偿功能的Ξ轴(XYZ)磁阻传感器;安装时传感器的Z轴垂直于地面方向，Y轴与X轴分别 指向车位邻边;Y轴与X轴两个轴向（即水平轴向）的磁场对邻近车辆扰动较为敏感，设定为 辅助参考轴，用于监测磁场动态扰动值;Z轴轴向（即垂直轴向）的磁场受邻近车辆扰动影响 最小，设置为主参考轴，用于判定磁场静态变化量;结合水平面磁场动态扰动值监测与垂直 轴向磁场强度变化量判定的方法，判定车位空闲或车位占用。
[0009] 所述的地磁车检器的车位状态判定方法，其特征在于，包括W下步骤：
[0010] 步骤1:标定空车位状态下垂直轴向的磁场基准；
[0011] 步骤2:实时监测水平面磁场的动态扰动值；当水平面磁场的动态扰动值大于设定 的阔值时，执行步骤3，否则继续执行步骤2;
[0012] 步骤3:等待水平面磁场扰动值恢复到稳定阔值W内时，执行垂直轴向磁场的静态 变化量判定；
[0013] 步骤4:根据垂直轴向磁场的静态变化量是否大于上行阔值(上行指车位由空闲到 占用)或小于下行阔值(下行指车位由占用到空闲），确定当前车位状态。
[0014] 步骤1标定空车位状态下垂直轴向的磁场基准，具体是指:在车位空闲情况下，W 采样频率时采集长度为η的垂直轴向磁场样本数据，计算样本磁场强度的方差So,若样本方 差So小于设定阔值化0,证明当前背景磁场稳定，并计算样本平均磁场强度Μχγζ，当Μχγζ满足 MxYze[Ms-S，Ms+S](其中Ms为当地磁场强度标准值，δ为误差允许范围），求取所采样本数据 的均值作为垂直轴向磁场强度参考基准Μο,否则，重复该步骤。
[0015] 步骤2实时监测水平面磁场的动态扰动值，具体是指:根据采样频率f实时采集水 平面磁场数据并更新至长度为N的队列中，计算队列数据的样本方差S作为水平面磁场扰动 值。
[0016] 步骤3中垂直轴向磁场的静态变化量判定的方法为：等待水平面磁场扰动值恢复 到阔值W下时，采集垂直轴向磁场数据Mp，根据垂直轴向基准磁场Mo,计算静态磁场变化量 ΔΜ= |Μρ-Μο| 〇
[0017] 步骤4中确定当前车位状态的方法为:分别设定上行阔值Tup和下行阔值TdDwn
[001 引 Tup = Toffset+0;
[0019] Tdown=Toffset-β;
[0020] 式中Toff set为标准判定阔值，β为判定区间调整量，且e > ο;
[0021] 其中，上行指车位由空闲到占用，下行指车位由占用到空闲；在上行判定过程中， 若AM>Tup，则判定为车位占用;在下行判定过程中：若AM<TdDwn，则判定车位空闲；否则， 维持原判定状态。
[0022] 有益效果:本发明提供的地磁车检器的车位状态判定方法，通过采用内置溫度补 偿的Ξ轴传感器单元，方便有效地抑制了溫度漂移对地磁传感器读数准确性造成的干扰。 通过水平面磁场动态扰动值监测结合垂直轴向磁场强度判定方法，可有效避免邻车位及过 往车辆带来的磁场扰动对车位状态判定造成的影响，同时，通过上行、下行阔值判定法，采 用Mealy状态机模式判定当前车位状态，有效避免车位判定状态频繁跳变的现象。本发明提 出的判定方法可有效提高地磁车位检测器的车位状态判定精度和稳定精度，具有较高的鲁 棒性。本发明公开的方法在技术上实现简单，可有效提高车位状态判定可靠性与实时性。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
[0024] 所述的地磁车检器采用具有溫度补偿功能的Ξ轴(XYZ)磁阻传感器;安装时传感 器的Z轴垂直于地面方向，Y轴与X轴分别指向车位邻边;Y轴与X轴两个轴向（即水平轴向）的 磁场对邻近车辆扰动较为敏感，设定为辅助参考轴，用于监测磁场动态扰动值;Z轴轴向（即 垂直轴向）的磁场受邻近车辆扰动影响最小，设置为主参考轴，用于判定磁场静态变化量； 结合水平面磁场动态扰动值监测与垂直轴向磁场强度变化量判定的方法，判定车位空闲或 车位占用。
[0025] 所述车位检测器的包括W下步骤：
[0026] 步骤1:标定空车位状态下垂直轴向的磁场基准:在车位空闲情况下，W采样频率 fo(推荐值为IHz)采集长度为η的(推荐值为8)垂直轴向磁场样本数据，如下表： 「ΠΓΠΤ?
[0028] ~计算样本磁场强度的方差So = 0.36,样本方差So小于设定阔值Tr〇(推荐值2.0)，tiE 明当前背景磁场稳定，并计算样本平均磁场强度Μχγζ = 505.9mGa，满Μχγζ E [Ms-δ ,Ms+S ](其中 Ms为当地磁场强度标准值，取值520mGa，δ为误差允许范围，取值50mGa)，求取所采样本数据 的垂直轴向磁场强度均值作为参考基准M〇 = 374mGa，否则，重复该步骤；
[0029] 步骤2:实时监测水平面磁场的动态扰动值，根据采样频率f(推荐值IHz)实时采集 水平面磁场数据并更新至长度为N(推荐值为8)的队列中，当车辆驶入时，Ξ轴计算队列中 水平面轴向的磁场数据方差S(假设为120)作为水平面磁场扰动值。当水平面磁场的动态扰 动值大于设定的阔值(假设为100)时，执行步骤3,否则继续执行步骤2;
[0030] 步骤3:等待水平面磁场扰动值恢复到阔值(假设100) W下时，采集垂直轴向磁场 数据Mp(假设为700mGa)，根据垂直轴向基准磁场M〇(374mGa)，计算静态磁场变化量Δ M = Mp-Mo I =326mGa；
[0031] 步骤4:根据垂直轴向磁场的静态变化量是否大于上行阔值(上行指车位由空闲到 占用)或小于下行阔值(下行指车位由占用到空闲），判定当前车位状态。
[0032] 分别设定上行阔值Tup和下行阔值Tdown
[0033] Tup = Toffset+0；
[0034] Tdown = Toffset-0；
[0035] 式中Toffse为标准判定阔值(假设为150)，β为判定区间调整量(假设为50);
[0036] 在上行判定过程中，若，则Δ M>Tup判定为车位占用;在下行判定过程中：若Δ M< TdDwn，则判定车位空闲；否则，维持原判定状态。
[0037] W上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种地磁车检器的车位状态判定方法，其特征在于:所述地磁车检器采用具有温度 补偿功能的三轴(XYZ)磁阻传感器;安装时传感器的Z轴垂直于地面方向，Y轴与X轴分别指 向车位邻边;Y轴与X轴两个轴向（即水平轴向）设定为辅助参考轴，用于监测磁场动态扰动 值;Z轴轴向（即垂直轴向）设置为主参考轴，用于判定磁场静态变化量;结合水平面磁场动 态扰动值监测与垂直轴向磁场强度变化量判定的方法，判定车位空闲或车位占用。2. 根据权利要求1所述的地磁车检器的车位状态判定方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤1:标定空车位状态下垂直轴向的磁场基准； 步骤2:实时监测水平面磁场的动态扰动值；当水平面磁场的动态扰动值大于设定的阈 值时，执行步骤3，否则继续执行步骤2; 步骤3:等待水平面磁场扰动值恢复到稳定阈值以内时，执行垂直轴向磁场的静态变化 量判定； 步骤4:根据垂直轴向磁场的静态变化量是否大于上行阈值或小于下行阈值，确定当前 车位状态。3. 根据权利要求2所述的地磁车检器的车位状态判定方法，其特征在于，步骤1标定空 车位状态下垂直轴向的磁场基准，具体是指:在车位空闲情况下，以采样频率fo采集长度为 η的垂直轴向磁场样本数据，计算样本磁场强度的方差So，若样本方差So小于设定阈值Tro， 证明当前背景磁场稳定，并计算样本平均磁场强度Μχγζ，当Μχγζ满足Mxyze [Ms-δ，Ms+δ]，其中 Ms为当地磁场强度标准值，δ为误差允许范围，求取所采样本数据的均值作为垂直轴向磁场 强度参考基准Mo，否则，重复该步骤。4. 根据权利要求2所述的地磁车检器的车位状态判定方法，其特征在于：步骤2实时监 测水平面磁场的动态扰动值，具体是指:根据采样频率f实时采集水平面磁场数据并更新至 长度为N的队列中，计算队列数据的样本方差S作为水平面磁场扰动值。5. 根据权利要求2所述的地磁车检器的车位状态判定方法，其特征在于：步骤3中垂直 轴向磁场的静态变化量判定的方法为:等待水平面磁场扰动值恢复到阈值以下时，采集垂 直轴向磁场数据仏，根据垂直轴向基准磁场Mo，计算静态磁场变化量Δ M= | MP-Mo |。6. 根据权利要求2所述的地磁车检器的车位状态判定方法，其特征在于：步骤4中确定 当前车位状态的方法为:分别设定上行阈值T UP和下行阈值Td_ Tup = Toffset+P； Tdown - Toffset-β ； 式中Toff set为标准判定阈值，β为判定区间调整量，且β > 0 ; 其中，上行指车位由空闲到占用，下行指车位由占用到空闲；在上行判定过程中，若δμ > Tup，则判定为车位占用;在下行判定过程中：若△ Μ < Tcbwn，则判定车位空闲；否则，维持原 判定状态。
【文档编号】G08G1/14GK105825708SQ201610257898
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】周云城, 王维锋, 董学武, 季锦章, 万剑, 谭挺, 谢斌, 党倩
【申请人】江苏省交通规划设计院股份有限公司