一种实时判断车位占用状态的检测系统及检测方法与流程

本发明涉及车位检测技术领域，更具体地说，涉及一种实时判断车位占用状态的检测系统及检测方法。

背景技术：

随着人们生活的不断提高，汽车保有量也在不断激增，随之而来的就是停车问题，由于车辆越来越多，停车场越建越大，对于空闲停车位的寻找，对于司机来讲就构成一个难题，因此停车位空闲检测系统应运而生，对停车场车位占用状态的检测是停车诱导(车联网)的重要基础数据。

停车位占用状态的准确检测是固定停车场或路侧停车场智能化管理的基础。车位状态检测不仅要完成车辆停放状态的准确判断，而且还要避免邻车干扰及环境干扰等现象，防止误判和错判，提高车辆在位的判断识别准确率。

随着测试技术的发展，各种新型的车位检测方法得到应用，目前公开报道的一些技术或是采用透射式，如超声波和红外技术以及雷达电磁波技术；或是采用磁场和线圈检测技术，或是两种技术的组合。例如专利申请号：2015204345665，申请日2015年6月24日，发明名称为：基于无线停车检测与车主识别的停车系统，该申请案采用的是地磁检测与射频标签识别相结合的方法；又如专利申请号：2013102040140，申请日2013年5月28日，发明名称为：一种车位检测方法及车位监测系统，该申请案采用的是地磁检测、超声检测与射频标签识别相组合的方法；再如专利申请号：2016108682807，申请日2016年9月29日，发明名称为：一种路边车位检测装置及其检测方法，该申请案采用的是地磁检测与雷达检测相结合的方法。

以上技术存在的主要问题是：透射式传感器(如超声和雷达)受外来物的阻挡影响较大，而地磁传感器容易受外界干扰因素影响，存在误判和错判较多的问题，射频标签则安装成本高，且实施难度大，操作性差。

经检索，中国专利申请号：2016103168696，申请日：2016年5月12日，发明名称为：一种低功耗的无线车位检测系统及其检测方法，该申请案根据压力检测器检测到的压力信号判断车辆的进出状态并形成车位检测结果；又如中国专利申请号：2015206743084，申请日：2015年9月1日，发明名称为：一种车位检测系统，该申请案公开了一种采用检测传感器和确认传感器进行车位检测的系统，其中检测传感器采用振动传感器或压力传感器，确认传感器采用地磁传感器和/或超声波传感器。以上申请案均可以对车位占用状态的检测，但存在明显的技术缺陷：(1)压力传感器/压力检测器在车位上安装困难，零点漂移大；(2)当被测车辆停在压力传感器上时，传感器输出将一直处于最大输出状态。这种情况会大大增加耗电量，且减少传感器的使用寿命。

综上所述，目前虽然用于车位检测的技术丰富多样，但在车位检测准确性、稳定性及实际操作性等方面仍存在很大的优化空间。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中车位检测准确性不佳、实施难度较大的不足，提供了一种实时判断车位占用状态的检测系统及检测方法，检测准确率有效提高，且检测系统结构简单，可靠性高，安装操作方便，在路侧停车和固定停车场智能管理中有着广泛的应用。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种实时判断车位占用状态的检测系统，包括地磁传感器、机械冲击传感器、电源模块、电路模块和服务器，其中地磁传感器、机械冲击传感器、电源模块分别与电路模块相连，机械冲击传感器还与电源模块相连，电路模块与服务器相连。

更进一步地，所述机械冲击传感器为压电电缆。

更进一步地，所述的电路模块包括放大电路单元、信号比较电路单元、处理器单元和无线通讯单元。

更进一步地，所述机械冲击传感器设置为一条或多条压电电缆，布设于停车位上车轮经过区域。

更进一步地，所述机械冲击传感器设置为多条长度相同且平行分布的压电电缆，布设于停车位上车轮经过区域。

更进一步地，压电电缆的长度方向与车辆进出方向之间的夹角为θ，且θ≠0。

更进一步地，地磁传感器、电源模块和电路模块均安装于壳体中，机械冲击传感器安装于壳体的一侧或两侧。

更进一步地，所述的电路模块包括放大电路单元、信号比较电路单元、处理器单元和无线通讯单元。

本发明的一种实时判断车位占用状态的检测方法，利用上述检测系统，按照以下步骤进行：

步骤一、地磁传感器检测停车位磁场变化并向电路模块传输信号，机械冲击传感器检测车辆轮胎经过时产生的机械冲击并向电路模块传输信号；

步骤二、电路模块接收步骤一中的传输信号并判断车位占用状态，并将判断结果传送给服务器；

步骤三、服务器接收电路模块传输的信号并生成各车位的占用状态列表，并将列表信息发布给各类终端进行显示。

更进一步地，所述机械冲击传感器为压电电缆。

更进一步地，步骤二中车位占用状态的判断过程如下：

其中K为车位状态量，K＝1表示车位占用，K＝-1表示车位空闲；S为地磁传感器的输出状态量，S＝1表示为地磁传感器输出大于预先设定的阈值S0，表示地磁传感器测到车位占用；S＝-1表示为地磁传感器的输出小于S0，表示地磁传感器测到车位空闲；Y为压电电缆的输出电压最大值，Y0为预先设定的电压阈值，n为测量次数；

a、首先记录车位的初始状态K(n)和S(n)，保证K(n)和S(n)的状态一致；

b、电路模块实时监测压电电缆的输出电压Y；

c、当出现Y>Y0时，延时一段时间后，监测地磁传感器的输出，并获得S(n+1)；

d、判断S(n+1)与S(n)状态是否一致；

e、如果S(n+1)与S(n)状态不一致，则判断车位状态K(n+1)＝-K(n)；

f、如果S(n+1)与S(n)状态一致，则报警检查地磁传感器、压电电缆是否正常工作。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种实时判断车位占用状态的检测系统，采用地磁传感器检测和机械冲击传感器检测相结合的方式，有效解决环境干扰引起的地磁传感器的误判的问题，提升了车位占用状态检测的准确性和可靠性。

(2)本发明的一种实时判断车位占用状态的检测系统，机械冲击传感器测量机械冲击的瞬态响应变化能显著提高检测信号的信噪比，保障检测准确性；其次，机械冲击传感器对于遭车辆瞬时碾压和持续停留的输出响应均为脉冲形式的信号，使得对信号的融合计算更加简洁方便，易于施行，便于准确、迅速地判断车位占用状态。

(3)本发明的一种实时判断车位占用状态的检测系统，电路模块会对机械冲击传感器检测到的机械冲击产生的时间间隔进行比较计算，如果此时间间隔小于一定范围，则电路模块会将两次冲击判断为同一次停车过程中产生的，在计算判断时做合并处理，进一步提高了检测判断的准确性，避免因车辆的短暂移动造成误判、错判问题。

(4)本发明的一种实时判断车位占用状态的检测系统，当车辆进出停车位时，车辆轮胎碾压不同压电电缆时的时间不同，分析不同压电电缆的信号产生的时间关系，即可以判断车辆的进出方向，进一步保障对车位占用状态的精确检测。

(5)本发明的一种实时判断车位占用状态的检测系统，可以利用压电电缆受车辆轮胎碾压时产生的压电效应对检测系统的电源模块充电，增加电源的使用寿命，节约能源消耗。

(6)本发明的一种实时判断车位占用状态的检测系统，可以利用压电电缆不同缆线之间相互补偿，减少背景扰动如温度、振动等对检测的影响，从而达到去除外界干扰的作用，提升了车位占用状态检测的准确性和可靠性。

(7)本发明的一种实时判断车位占用状态的检测系统，采用的压电电缆可以贴装在路面表面减少了对路面的破坏，且检测系统结构简单，成本低，安装、操作非常方便。

附图说明

图1为本发明的一种实时判断车位占用状态的检测系统的结构示意图；

图2为本发明中压电电缆布设形式的示意图；

图3为本发明中车位占用状态的判断流程示意图。

示意图中的标号说明：1、地磁传感器；2、机械冲击传感器；3、电源模块；4、电路模块；5、服务器；6、壳体；7、停车位；8、压电电缆。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的一种实时判断车位占用状态的检测系统，包括地磁传感器1、机械冲击传感器2、电源模块3、电路模块4和服务器5，其中地磁传感器1、机械冲击传感器2、电源模块3分别与电路模块4相连，机械冲击传感器2还与电源模块3相连，电路模块4通过无线或有线通讯方式与服务器5相连。本实施例中电路模块4包括放大电路单元、信号比较电路单元、处理器单元和无线通讯单元。本实施例中地磁传感器1、电源模块3和电路模块4均安装于壳体6中，机械冲击传感器2安装于壳体6的一侧或两侧，壳体6可安装在停车位7的中心或其他位置。

本实施例通过机械冲击传感器2与地磁传感器1的配合使用，可以实现对车位占用状态的精确检测。机械冲击传感器2可以对其承受的机械冲击进行有效检测，机械冲击是机械系统或其中的一部分收到突然、急剧、非周期性的激励时而发生的状态变化过程，表征冲击过程的基本物理量有速度、加速度、位移和冲击持续时间等。当机械系统受到外部物体冲击时，机械冲击传感器2的响应主要表现为一种瞬态变化，其大小由冲击物体(如车辆)的质量与运动速度的乘积决定。当冲击物体静止压在机械冲击传感器2上时，机械冲击传感器2虽然受压但输出为零。

在实际使用过程中，机械冲击传感器2的配合能有效提高车位状态检测的准确度，由于车辆进出停车位7的过程具有一定的速度，且不同体积的车辆进出停车位7的速度有所差别，因此测量机械冲击的瞬态响应变化能显著提高检测信号的信噪比，保障检测准确性；其次，机械冲击传感器2对于遭车辆瞬时碾压和持续停留的输出响应类似，均为脉冲形式的信号，使得对信号的融合计算更加简洁方便，易于施行，便于准确、迅速地判断车位占用状态。

本实施例中机械冲击传感器2设置为压电电缆8，且每个停车位7均设置有一个地磁传感器1和一条压电电缆8。当车辆进出停车位7时(如图2中箭头所示为车辆进出方向)，地磁传感器1测量停车位7磁场的变化，压电电缆8检测车辆轮胎经过时产生的机械冲击。电路模块4分别接收地磁传感器1和压电电缆8的输出信号并进行融合算法处理，以获得准确的车位占用状态。

本实施例的一种实时判断车位占用状态的检测方法，采用上述检测系统，按照以下步骤进行：

步骤一、地磁传感器1检测停车位7磁场变化并向电路模块4传输信号，机械冲击传感器2检测车辆轮胎经过时产生的机械冲击并向电路模块4传输信号；

步骤二、电路模块4接收步骤一中的传输信号并计算判断车位占用状态，并将判断结果传送给服务器5；

步骤三、服务器5接收电路模块4传输的信号并生成各车位的占用状态列表，并将列表信息发布给各类终端进行显示。

具体地，步骤二中车位占用状态的计算判断过程如图3所示，其中K为车位状态量，K＝1表示车位占用，K＝-1表示车位空闲；S为地磁传感器1的输出状态量，S＝1表示为地磁传感器1输出大于预先设定的阈值S0，表示地磁传感器1测到车位占用；S＝-1表示为地磁传感器1的输出小于S0，表示地磁传感器1测到车位空闲；Y为压电电缆8的输出电压最大值，Y0为预先设定的电压阈值，n为测量次数；判断过程如下：

a、首先记录车位的初始状态K(n)和S(n)，保证K(n)和S(n)的状态一致；

b、电路模块4接收压电电缆8的输出信号，实时监测压电电缆8的输出电压Y；

c、当出现Y>Y0时，延时一段时间后，电路模块4接收地磁传感器1的输出信号，监测地磁传感器1的输出，并获得S(n+1)；

d、判断S(n+1)与S(n)状态是否一致；

e、如果S(n+1)与S(n)状态不一致，则判断车位状态K(n+1)＝-K(n)；

f、如果S(n+1)与S(n)状态一致，则报警检查地磁传感器1、压电电缆8是否正常工作，电路模块4内还设有报警模块。

值得说明的是，本实施例中电路模块4会对Y(n+1)和Y(n)产生的时间间隔进行比较计算，如果此时间间隔小于一定范围，则电路模块4会将两次冲击判断为同一次停车过程中产生的，在计算判断时做合并处理，进一步提高了检测判断的准确性，避免因车辆的短暂移动造成误判、错判问题。

本实施例中地磁传感器1和压电电缆8的输出信号也可以由电路模块4采用无线或有线通讯方式传送到后台的服务器5，服务器5同样计算生成各停车位7的占用状态列表，进而发布给各类固定或移动终端进行显示和应用。本实施例中的电路模块4和电源模块3可以采用常规的公知电路，在此不再详述。

实施例2

本实施例的一种实时判断车位占用状态的检测系统，基本同实施例1，进一步地，本实施例中机械冲击传感器2设置为多条压电电缆8，布设于停车位7上车轮经过区域。如图2所示，机械冲击传感器2设置为多条长度相同且平行分布的压电电缆8，布设于停车位7上车轮经过区域，且压电电缆8的长度方向与车辆进出方向之间的夹角为θ，θ≠0，压电电缆8的长度可设计为不小于停车位7宽度的一半。

本实施例采用压电电缆8与地磁传感器1相配合，压电电缆8沿与停车位7长度方向(即车辆进出方向，如图2中箭头所示)夹角为θ的方向布设，多条长度相同且平行分布的压电电缆8几乎可以覆盖整个停车位7宽度，保障车辆在进出停车位7时一定会碾压压电电缆8。压电电缆8受车辆轮胎碾压时产生瞬间电压信号，不仅可以与地磁传感器1相配合精确判断停车位7的占用状态，提升检测的准确性和可靠性，还可以利用压电电缆8的压电效应，将其受车辆轮胎碾压时产生的电压信号用于对电源模块3充电，增加电源模块3的使用寿命，降低检测系统的能源损耗。压电电缆8的压电效应使其在受到机械冲击时会产生瞬态的电压输出，但受到持续压力作用时并不会产生响应。

需要说明的是，当车辆进出停车位7时，车辆轮胎碾压不同压电电缆8时的时间不同，分析不同压电电缆8的信号产生的时间关系，即可以判断车辆的进出方向，进一步保障对车位占用状态的精确检测；其次，安装在临近位置的多条等长且平行的压电电缆8，其受到的外界干扰因素(如温度、振动等)的影响是相同的，采用差动信号的处理方式，可以用一条压电电缆8的背景噪声去补偿另一条压电电缆8的背景噪声，因此多条压电电缆8之间可以相互补偿，减少背景扰动对检测的影响，从而达到去除外界干扰的目的，减少误判、错判，提高检测准确性与稳定性。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。