专利名称：一种基于巨磁电阻的车位检测系统及车位检测方法
技术领域：
本发明涉及车位检测领域，具体涉及巨磁电阻传感器的车位检测系统。
背景技术：
随着汽车的大量普及，停车难成为交通的一个日益严重的问题，只有提高停车管理效率，才能改善这一问题。常用的车位检测技术中，视频车位检测技术发展还不是特别成熟，受天气环境影响较大，并且设备价格也比较昂贵，所以这种检测技术应用得也比较少。地感线圈在早期的车辆检测技术中被广泛应用。其原理是在道路路基下埋设环形线圈，通以一定的工作电流产生稳定的震荡磁场，当有车辆或者金属物质通过该线圈或者停在该线圈上时，将会改变线圈内的磁通，引起线圈回路电感量的变化，通过检测该电感量来判断是否有车辆通过。地感线圈的优点是:稳定可靠、价格低廉、抗干扰能力较强。但是缺点也比较明显:埋设地感线圈时，为了提高检测的精确度和可靠性，需对路面进行大面积的切割，这样对路面的破坏比较大。同时，地感线圈相对于其他的车辆检测器反应较慢。超声波传感器在车位检测技术中被广泛应用。它实质上是一种可逆的换能器。一方面，它将电振荡的能量转变为机械振荡，形成超声波；另一方面，它又将接收的超声波能量转变为电振荡。超声波传感器适用于路边停车场、室内停车场、立体式停车场等的车位检测。超声波模块体积小便于安装、价格比较低廉、检测精度较高。缺点是:传感器不宜在室外架设。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于巨磁电阻的车位检测系统及车位检测方法，解决了现有车位检测系统在使用时容易受到外部干扰的问题，同时提高了车位检测的效率。为达到上述目的， 本发明采用了以下技术方案。一种基于巨磁电阻的车位检测系统，包括上位机、节点控制器、区域控制器以及车位传感器，所述车位传感器与区域控制器相连，节点控制器的一端与区域控制器相连，另一端与上位机相连，车位传感器为巨磁电阻传感器。所述上位机包括与节点控制器相连的中央控制器以及与中央控制器相连的用于显示车位信息的显示屏。所述上位机与节点控制器之间以及节点控制器与区域控制器之间采用通信模块进行数据传输和通信。所述通信模块采用RS-485。所述巨磁电阻传感器采用HMC1021系列巨磁电阻。所述区域控制器和节点控制器采用级联方式控制车位传感器节点。一种基于巨磁电阻的车位检测方法，包括以下步骤:I)将巨磁电阻传感器采用地埋方式安装于车位处；2)将安装于车位处的巨磁电阻传感器分别与车位所在区域的区域控制器相连，将区域控制器分别与节点控制器相连，将节点控制器与上位机连接；3)上位机对巨磁电阻传感器产生的电压信号进行采集、处理，然后根据处理结果对对应车位上是否泊车进行判断，得到泊车信息，同时，上位机根据区域控制器的位置编码信息对巨磁电阻传感器的位置进行判定，得到对应的车位位置信息，上位机根据泊车信息以及车位位置信息获得车位检测信息，然后将车位检测信息显示在上位机的显示屏上。上位机接收巨磁电阻经过区域控制器、节点控制器发送的电压信号，上位机通过区域控制器、节点控制器对巨磁电阻传感器产生的电压信号进行采集，然后将电压信号与动态设定的阈值进行判断处理，当电压信号高于阈值时判断此时车位上有车，否则则判断为无车。所述动态设定的阈值采用阈值采集算法获得，阈值采集算法包括以下步骤:首先，确定一次检测的开始时间，并采集当前电压值；其次，通过比较阈值电压和当前电压，判断当前电压有无突变，若当前电压无突变，则进行检测时间是否超过复位时间的判断，若当前电压有突变，则对停车标志有无进行判断，若判断有停车标志，则结束计算停车时间，然后计算出停车时间长度，并将当前 电压设定为新的阈值电压，若判断无停车标志，则添加停车标志，然后开始计算停车时间，当停车标志判断结束后即完成一次检测并计算出一次检测时间；最后，将检测时间与复位时间比较，若检测时间未超过复位时间，则返回判断电压值有无突变的检测,若检测时间超过复位时间,则进行新一次的检测。本发明的优点在于:本发明采用巨磁电阻作为车位传感器，可以有效改善现有车位传感器容易受到外部干扰的问题，显著地提高了车位检测效率和准确性，而且巨磁电阻体积小，无需对车位地面进行大面积的挖掘，系统实施的成本显著降低，也更容易安装和维护。本发明所述系统可直接通过上位机对车位进行管理，提高了可操控性和安全维护的需求，从整体上进一步提高了效率和系统稳定性。进一步的，本发明采用了更为合理的信号处理方法，可以根据采集得到的巨磁电阻的输出端电压对阈值进行动态设定，避免由于其他磁场干扰带来错误检测，提高了检测效率。
图1是巨磁电阻与汽车之间的磁场变化示意图；图2是本发明所述系统的结构示意图；图3是本发明所述系统的信号传输示意图；图4是本发明所述阈值采集算法的流程图。图中:1为巨磁电阻传感器，2为区域控制器，3为节点控制器，4为中央控制器，5为上位机，6为显示屏。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。参见图1-图3，本发明所述基于巨磁电阻的车位检测系统，包括上位机5、节点控制器3、区域控制器2以及车位传感器，所述车位传感器与区域控制器2相连，节点控制器3的一端与区域控制器2相连，另一端与上位机5相连，车位传感器为巨磁电阻传感器I。所述巨磁电阻传感器I采用霍尼韦尔公司的HMC1021系列巨磁电阻。所述上位机5包括与节点控制器3相连的中央控制器4以及与中央控制器4相连的用于显示车位信息的LED显示屏。所述上位机5与节点控制器3之间以及节点控制器3与区域控制器2之间采用通信模块进行数据传输和通信。所述通信模块采用RS-485。所述区域控制器2和节点控制器3采用级联方式控制车位传感器节点。本发明所述基于巨磁电阻的车位检测方法，包括以下步骤:I)将巨磁电阻传感器I采用地埋方式安装于车位处；2)将安装于车位处的巨磁电阻传感器I分别与车位所在区域的区域控制器2相连，将区域控制器2分别与节点控制器
3相连，将节点控制器3与上位机5连接；3)上位机5对巨磁电阻传感器I产生的信号进行接收、处理，然后根据处理结果对对应车位上是否泊车进行判断，得到泊车信息，同时，上位机5根据区域控制器2的位置编码信息对巨磁电阻传感器I的位置进行判定，得到对应的车位位置信息，上位机5根据泊车信息以及车位位置信息获得车位检测信息，然后将车位检测信息显示在上位机的显示屏6上。上位机5通过区域控制器2、节点控制器3对巨磁电阻传感器I产生的电压信号进行采集，然后将电压信号与动态设定的阈值进行判断处理，当电压信号高于阈值时判断此时车位上有车，否则则判断为无车。参见 图4，所述动态设定的阈值采用阈值采集算法获得，阈值采集算法包括以下步骤:首先，确定一次检测的开始时间，并采集当前电压值；其次，通过比较阈值电压和当前电压，判断当前电压有无突变，若当前电压无突变，则进行检测时间是否超过复位时间的判断，若当前电压有突变，则对停车标志有无进行判断，若判断有停车标志，则结束计算停车时间，然后计算出停车时间长度，并将当前电压设定为新的阈值电压，若判断无停车标志，则添加停车标志，然后开始计算停车时间，并跳转回停车标志判断，当停车标志判断结束后即完成一次检测并计算出一次检测时间；最后，将检测时间与复位时间比较，若检测时间未超过(比如，小于)复位时间，则返回判断电压值有无突变的检测，若检测时间超过复位时间，则进行新一次的检测。实施例一种基于巨磁电阻的车位检测系统，包括上位机，用于车位检测的巨磁电阻传感器，巨磁电阻传感器可以通过上位机的控制改变自身场强度，与某一区域内传感器连接的区域控制器(区域控制器连接控制某一区域里的巨磁电阻传感器，区域控制器给区域内每个车位编码来确定车位位置)，用于控制巨磁电阻传感器各个节点的节点控制器，用于控制区域控制器和节点控制器与上位机通信的中央控制器。中央控制器分别连接连节点控制器和显示屏，区域控制器与节点控制器相连接控制每个区域的各个传感器节点，区域控制器和节点控制器采用级联方式控制传感器节点，中央控制器用于运算和管理各个巨磁电阻传感器节点的信息并进行分析处理，以及将处理后的信息发送给上位机的显示屏。各个器件之间采用通信模块进行数据传输和通信。上述基于巨磁电阻的车位检测系统通过巨磁电阻与地磁场之间相互作用对车位上是否有车进行检测。地球是一个天然磁体，方向由地磁南极指向地磁北极，并近似与水平面基本保持平行，即固有磁场。此时巨磁电阻的敏感轴与水平面保持垂直状态，当车辆经过巨磁电阻附近时，车体所携带的铁磁介质将扰乱周围固有的环境磁场，地磁场不再与巨磁电阻敏感轴保持垂直，即受车辆影响后的磁场，此时巨磁电阻的阻值变化，进而使巨磁电阻传感器的输出端电压发生变化，巨磁电阻传感器经过区域控制器和节点控制器再通过串口向上位机发送采集到的电压信号，再对采集到的电压信号在上位机内通过算法动态设定的阈值进行判断处理，由此来判断车位上是否停车，当车辆离开车位时电压信号又会因为车辆对巨磁电阻的影响消失而降低。如图1所示，巨磁电阻与地磁场之间的场强变化，当与地磁场夹角近似为90°，此时地磁场对巨磁电阻产生的影响最小，即:AR=(R2_R1) XCOS2 Θ其中Θ为磁场与巨磁电阻敏感轴夹角，R1、R2分别是电流方向与磁场方向垂直和平行时坡莫合金的电阻率。当车辆经过巨磁电阻附近时，车体所携带的铁磁介质将扰乱周围固有的环境磁场。地磁场不再与巨磁电阻敏感轴保持垂直，这必将影响到巨磁电阻的阻值变化，使巨磁电阻的输出端电压发生变化。如图3所示，巨磁电阻传感器获取车位检测信号，将车位检测信号经区域控制器、节点控制器传送至上位机的中央控制器，上位机完成对整个系统的管理，中央控制器控制通信模块，完成各个器件之间·信号通信，中央控制器由节点控制器和区域控制器所分配的车位编码来判断巨磁电阻传感器的位置进而锁定车位位置，显示屏可以显示车位上车辆的停放状况。对于本领域的技术人员来讲，可根据上述技术方案在实际需求中进行变化，但所有在这个技术方案上的变化都应该属于本专利的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于巨磁电阻的车位检测系统，其特征在于:包括上位机(5)、节点控制器(3)、区域控制器(2)以及车位传感器，所述车位传感器与区域控制器(2)相连，节点控制器(3)的一端与区域控制器(2)相连，另一端与上位机(5)相连，车位传感器为巨磁电阻传感器(I)。
2.根据权利要求1所述一种基于巨磁电阻的车位检测系统，其特征在于:所述上位机(5)包括与节点控制器(3)相连的中央控制器(4)以及与中央控制器(4)相连的用于显示车位信息的显示屏(6)。
3.根据权利要求1所述一种基于巨磁电阻的车位检测系统，其特征在于:所述上位机(5)与节点控制器(3)之间以及节点控制器(3)与区域控制器(2)之间采用通信模块进行数据传输和通信。
4.根据权利要求3所述一种基于巨磁电阻的车位检测系统，其特征在于:所述通信模块采用RS-485。
5.根据权利要求1所述一种基于巨磁电阻的车位检测系统，其特征在于:所述巨磁电阻传感器(I)采用HMC1021系列巨磁电阻。
6.根据权利要求1所述一种基于巨磁电阻的车位检测系统，其特征在于:所述区域控制器(2)和节点控制器(3)采用级联方式控制车位传感器节点。
7.一种基于巨磁电阻的车位检测方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)将巨磁电阻传感器(I)采用地埋方式安装于车位处； 2)将安装于车位处的巨磁电阻传感器(I)分别与车位所在区域的区域控制器(2)相连，将区域控制器(5)分别与节点控制器(3)相连，将节点控制器(3)与上位机(5)连接； 3)上位机(5)对巨磁电阻传感器(I)产生的电压信号进行采集、处理，然后根据处理结果对对应车位上是否泊车进行判断，得到泊车信息，同时，上位机(5)根据区域控制器的位置编码信息对巨磁电阻传感器(I)的位置进行判定，得到对应的车位位置信息，上位机(5)根据泊车信息以及车位位置信息获得车位检测信息，然后将车位检测信息显示在上位机的显示屏(6)上。
8.根据权利要求7所述一种基于巨磁电阻的车位检测方法，其特征在于:上位机(5)通过区域控制器(2)、节点控制器(3)对巨磁电阻传感器(I)产生的电压信号进行采集，然后将电压信号与动态设定的阈值进行判断处理，当电压信号高于阈值时判断此时车位上有车，否则则判断为无车。
9.根据权利要求8所述一种基于巨磁电阻的车位检测方法，其特征在于:所述动态设定的阈值采用阈值采集算法获得，阈值采集算法包括以下步骤:首先，确定一次检测的开始时间，并采集当前电压值；其次，通过比较阈值电压和当前电压，判断当前电压有无突变，若当前电压无突变，则进行检测时间是否超过复位时间的判断，若当前电压有突变，则对停车标志有无进行判断，若判断有停车标志，则结束计算停车时间，然后计算出停车时间长度，并将当前电压设定为新的阈值电压，若判断无停车标志，则添加停车标志，然后开始计算停车时间，当停车标志判断结束后即完成一次检测并计算出一次检测时间；最后，将检测时间与复位时间比较，若检测时间未超过复位时间，则返回判断电压值有无突变的检测，若检测时间超过复位时间，则进行新一次的检测。
全文摘要
本发明公开了一种基于巨磁电阻的车位检测系统及车位检测方法，系统包括中央控制处理单元，用于接收巨磁电阻传感器节点的检测信息并进行停车位上是否有车辆的判断和管理，巨磁电阻传感器节点分别采集车位信息，不受干扰的影响，有效提高检测的准确性，传感器体积小，安装维护方便，施工成本低，检测灵敏度高，可用于室内外等复杂环境下的停车场车位状态检测。
文档编号G08G1/14GK103236187SQ201310145249
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者马荣贵, 侯斌, 郑晓波, 李海平, 刘方洲, 邢洪伟, 高朝春 申请人:长安大学