基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置及方法

2023-08-06 06:03:56 2

基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置及方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置及方法，具有供電電路、磁阻傳感器、單片機和無線zigbee通訊模塊；所述供電電路的輸出端同時接磁阻傳感器的輸入端和無線zigbee通訊模塊的輸入端；所述磁阻傳感器和無線zigbee通訊模塊均與單片機雙向通信連接。其具體方法包括如下步驟：A、建立背景磁場，B、採集實時波形數據並與背景磁場比對，C、有車檢測，D、無車檢測，E、校正。本發明能夠解決目前停車場所存在的精度低、布線複雜、受環境因素影響太重等問題，且加入旁車幹擾更新算法，將停車場車位檢測轉化成單車位檢測，提高了檢測精度。
【專利說明】基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置及方法

【技術領域】
[0001]本發明屬於智能交通監測和管理的信息自動採集【技術領域】，特別涉及一種基於地磁檢測器幹擾更新的車輛監測裝置及方法，可適用於地下停車場和露天停車場。

【背景技術】
[0002]車輛檢測技術是智能交通系統研究的關鍵技術之一，它為智能交通系統提供了必要的信息來源，為智能交通系統快速發展提供良好條件，是進行交通監測和管理的信息基礎。車輛檢測技術在很多交通系統中已經成為一個重要的環節，目前在應用中亟需一套更為準確高效的車輛檢測方法。
[0003]車輛檢測器作為智能交通信息採集的基礎設施，其性能直接影響車輛檢測的效果。目前，市面上主要的車輛方式有地感線圈、超聲波、紅外感應和視頻檢測等。地感線圈由於施工不易、對路面破壞大、維護困難等缺點無法應用於停車場。超聲波較易受環境影響，穩定性不足，常因探頭的靈敏度降低而造成檢測精度降低。紅外感應同樣受環境影響，特別是汽車的大燈和停車場的明暗變化經常會造成誤檢。超聲波和紅外無法應用於露天停車場。視頻檢測的檢測精度目前還是不高，而且成本較高。
[0004]目前的停車場車位因為靠的較近，地磁檢測器因為其物理特性非常容易受到旁車位車輛的幹擾，檢測的數據其實是周邊所有車輛共同影響之後的磁場強度，這樣的磁場強度與單一車位車輛影響的磁場強度明顯是有區別的，以這樣的數據來做車輛檢測，算出的結果也是不準確的。
[0005]經測試發現，旁邊車輛對本車位磁阻傳感器的影響很大，會拉高或者降低磁阻傳感器的檢測的數值。如果本車位已經有車，並且已經檢測出有車，但是旁邊來了一輛車，就會影響本車位的檢測數據，如果造成拉低數值的現象，本車位就會出現檢測出無車的現象。


【發明內容】

[0006]本發明的目的是克服現有技術存在的缺陷，提供一種能夠解決目前停車場所存在的精度低、布線複雜、受環境因素影響太重等問題，且加入旁車幹擾更新算法，將停車場車位檢測轉化成單車位檢測，提高檢測精度的基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置及其方法。
[0007]實現本發明目的的技術方案是:一種基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測方法，包括如下步驟:
[0008]A、建立背景磁場，其具體步驟如下:
[0009]a、幹擾值G清零，車輛影響值S清零；
[0010]b、對採用的地磁檢測器進行校準或標定；
[0011]C、利用校正後的地磁檢測器採集當前停車場上兩兩垂直的X、1、z三軸磁場的未經濾波的地磁感應波形數據；
[0012]d、每軸分別取當前數據往前N個數據為樣本，並取這N個數據的方差；
[0013]e、設定當方差值小於10，並且持續小於10至100次時，表示波形平穩，記錄當下數據x0、yO、z0為背景磁場；
[0014]f、計算X、γ、z三軸合成的背景磁場強度A ；
[0015]B、採集實時波形數據並與背景磁場比對，其具體步驟如下:
[0016]a、地磁檢測器採集當前停車場上兩兩垂直的X、γ、z三軸磁場的經極值和均值濾波後的地磁感應波形數據，記錄當下數據為xl、yl、zl ；
[0017]b、將三軸數據與背景磁場做減法運算並將差值做平方和的開方A』 ；
[0018]C、將A』保存在樣本數據集f (k)中，k為樣本個數；
[0019]C、有車檢測，其具體步驟如下:
[0020]a、根據測試數據設定車輛檢測閾值H1，當|A』 -G|彡Hl時，計數器T2清零，計數器Tl開始計數；
[0021]b、根據測試數據設定有車計數閾值NI，在維持A』 ^ Hl的過程中，若Tl ^ NI，則u=l，表示地磁檢測器上方有車停靠；
[0022]C、根據測試數據設定波形平穩閾值W，當f (k)數據集的方差V < W時，計數器T3開始計數，並持續到N3次後，表示當前波形平穩，並進入車輛影響值S的檢測，同時計數器T3清零；
[0023]d、若檢測到的車輛影響值S=O,表示還未記錄所停車輛對磁場的影響值，記錄S=A』 -G ;若檢測到的車輛影響值S O,表示已記錄所停車輛對磁場的影響值,記錄更新幹擾值G』 =A』 -S ;當V > W時，計數器T3清零；
[0024]D、無車檢測，其具體步驟如下:
[0025]a、當I A』 -GI < Hl時，計數器Tl清零，車輛影響值S清零，計數器T2開始計數；
[0026]b、根據測試數據設置無車計數閾值Ν2，在維持A』 < Hl的過程中，若T2 ^ N2，則u=0，表示地磁檢測器上方的車輛離開；
[0027]C、當f (k)數據集的方差V W時，計數器T3清零；
[0028]E、校正。
[0029]上述技術方案所述步驟E包括以下步驟:將採集的數據xl、yl、Zl與原始背景數據xO、yO、z0分別做差值，若三軸差值均小於HO，則表示本車位附近沒有鐵磁物質幹擾，車位上無車，幹擾值G清零，車輛影響值S清零。
[0030]上述技術方案所述步驟A中計算X、y、z三軸合成的背景磁場強度A，其計算公式為:A= (x02+yO2+z02) W。
[0031]上述技術方案所述步驟B中將採集的三軸數據與背景磁場做減法運算並將差值做平方和的開方A』，其計算公式為:A，= ((xl-x0)2 + (yl-y0)2 + (zl-z0)2) ?ι。
[0032]上述技術方案所述N ^ 10，所述HO為5?10 ;所述Hl為60?80 ;所述NI為5f;所述N2為1f ;所述N3為20f，f為檢測頻率。
[0033]一種基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置，具有供電電路、磁阻傳感器、單片機和無線zigbee通訊模塊；所述供電電路的輸出端同時接磁阻傳感器的輸入端和無線zigbee通訊模塊的輸入端；所述磁阻傳感器和無線zigbee通訊模塊均與單片機雙向通信連接。
[0034]上述技術方案所述供電電路具有電源和低壓差線性穩壓器；所述電源的輸出端接低壓差線性穩壓器的輸入端；所述低壓差線性穩壓器的輸出端同時接磁阻傳感器的輸入端和無線zigbee通訊模塊的輸入端。
[0035]上述技術方案所述磁阻傳感器為三軸磁阻傳感器，磁阻傳感器中的地磁檢測晶片的檢測頻率為IHz。
[0036]上述技術方案所述磁阻傳感器與單片機之間通過I2 C接口連接。
[0037]上述技術方案所述電源為鋰離子電池，電源的電壓為3.7V，電源的容量為3500mAh。
[0038]採用上述技術方案後，本發明具有以下積極的效果:
[0039](I)本發明能夠解決目前停車場所存在的精度低、布線複雜、受環境因素影響太重等問題，且加入旁車幹擾更新算法，將停車場車位檢測轉化成單車位檢測，提高了檢測精度。
[0040](2)本發明專用於停車場，由於停車場的車位靠的比較近，用地磁檢測時，旁車幹擾較嚴重，導致檢測精度不高，另一方面，相較於路面而言，馬路上的外界幹擾是一段一段的，車輛駛過，幹擾就消失了，但停車場的車子會長時間停留在車位上，對旁車位的幹擾是持續性的，因此採用幹擾更新的停車場車輛監測方法。
[0041](3)本發明通過判斷車輛進入、有車幹擾、無車幹擾、車輛離開等，確保檢測精度較聞。
[0042](4)本發明可以及時檢測到該裝置所在車位是否有車停靠，並通過無線方式發送至接收設備，無需布線，安裝簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
[0044]圖1為本發明的模塊示意圖；
[0045]附圖中標號為:供電電路1、電源11、低壓差線性穩壓器12、磁阻傳感器2、單片機3和無線zigbee通訊模塊4。

【具體實施方式】
[0046](實施例1，一種基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置)
[0047]一種基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置，具有供電電路1、磁阻傳感器2、單片機3和無線zigbee通訊模塊4 ;供電電路I的輸出端同時接磁阻傳感器2的輸入端和無線zigbee通訊模塊4的輸入端；磁阻傳感器2和無線zigbee通訊模塊4均與單片機3雙向通信連接。
[0048]供電電路I具有電源11和低壓差線性穩壓器12 ;電源11的輸出端接低壓差線性穩壓器12的輸入端；低壓差線性穩壓器12的輸出端同時接磁阻傳感器12的輸入端和無線zigbee通訊模塊4的輸入端。
[0049]磁阻傳感器2為三軸磁阻傳感器，磁阻傳感器2中的地磁檢測晶片的檢測頻率為IHz。
[0050]磁阻傳感器2與單片機3之間通過I2 C接口連接。
[0051]電源11為鋰離子電池，電源11的電壓為3.7V，電源11的容量為3500mAh。
[0052]本發明通過四個膨脹管安裝在停車場車位上，左右居中，前後位於五分之一處。裝置外殼採用PC材料，抗壓達到5噸，防水防塵級別IP67。內部採用鋰離子電池供電，電壓3.7V，容量3500mAh。在電路的前端採用低壓差線性穩壓器12，輸出穩定的3.0伏電壓給後續的單片機3和磁阻傳感器2供電。設定地磁檢測晶片的檢測頻率為1Hz，通過I2C接口將地磁場數據從磁阻傳感器2傳輸至單片機3進行數據分析。如檢測出當前的地磁場有明顯擾動，說明該車位有車停入，即通過ZigBee將有車信息通過無線方式發送至接收設備。當車離開後，該裝置會檢測到磁場回歸到正常狀態，同樣會將無車信息發送出去。
[0053](實施例2，一種基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測方法)
[0054]一種基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測方法，包括如下步驟:
[0055]A、建立背景磁場，其具體步驟如下:
[0056]a、幹擾值G清零，車輛影響值S清零；
[0057]b、對採用的地磁檢測器進行校準或標定；
[0058]C、利用校正後的地磁檢測器採集當前停車場上兩兩垂直的X、1、z三軸磁場的未經濾波的地磁感應波形數據；
[0059]d、每軸分別取當前數據往前10個數據為樣本，並取這10個數據的方差；
[0060]e、設定當方差值小於10，並且持續小於10至100次時，表示波形平穩，即認定地磁檢測器處於沒有其他磁場幹擾的環境，記錄當下數據xO、yO、z0為背景磁場；
[0061]f、計算X、y、z三軸合成的背景磁場強度A ;其計算公式為:A= (xiF+yiF+zO2)1/^。
[0062]B、採集實時波形數據並與背景磁場比對，其具體步驟如下:
[0063]a、背景磁場更新後，地磁檢測器採集當前停車場上兩兩垂直的X、j、z三軸磁場的經極值和均值濾波後的地磁感應波形數據，記錄當下數據為xl、yl、zl ；
[0064]b、將三軸數據與背景磁場做減法運算並將差值做平方和的開方A』，其計算公式為:A』 = ((xl-xO)2 + (yl-y0)2 + (zl-z0)2) '/2 ；
[0065]c、將A』保存在樣本數據集f (k)中，k為樣本個數，最後一個樣本即為當前的A』，A』 一定大於等於O ;
[0066]C、有車檢測，其具體步驟如下:
[0067]a、根據測試數據設定車輛檢測閾值H1，當|A』 -G|彡Hl時，計數器T2清零，計數器Tl開始計數；
[0068]b、根據測試數據設定有車計數閾值NI，在維持A』 ^ Hl的過程中，若Tl ^ NI，則u=l，表示地磁檢測器上方有車停靠；
[0069]C、根據測試數據設定波形平穩閾值W，當f (k)數據集的方差V < W時，計數器T3開始計數，並持續到N3次後，表示當前波形平穩，並進入車輛影響值S的檢測，同時計數器T3清零；
[0070]d、若檢測到的車輛影響值S=O,表示還未記錄所停車輛對磁場的影響值，記錄S=A』 -G ;若檢測到的車輛影響值S O,表示已記錄所停車輛對磁場的影響值,記錄更新幹擾值G』 =A』 -S ;當V > W時，計數器T3清零；
[0071]D、無車檢測，其具體步驟如下:
[0072]a、當I A』 -GI < Hl時，計數器Tl清零，車輛影響值S清零，計數器T2開始計數；
[0073]b、根據測試數據設置無車計數閾值Ν2，在維持A』 < Hl的過程中，若T2 ^ N2，則u=0，表示地磁檢測器上方的車輛離開；
[0074]C、當f (k)數據集的方差V W時，計數器T3清零；
[0075]E、校正，其具體步驟如下:將採集的數據xl、yl、zl與原始背景數據xO、yO、z0分別做差值，若三軸差值均小於HO，則表示本車位附近沒有鐵磁物質幹擾，車位上無車，幹擾值G清零，車輛影響值S清零。
[0076]所述N彡10，所述HO為5?10 ;所述Hl為60?80 ；H1越大抗幹擾能力越強，但是容易將真正車輛識別成幹擾；H1越小容易將幹擾識別成車輛，所述NI為5f ;所述N2為1f ;所述N3為20f，N3越大越難進入穩態模式，越容易被突發事件幹擾，如旁車位進車；N3越小越容易進入穩態模式，越容易獲取不正確的車輛影響值S，其中f為檢測頻率。
[0077]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測方法，其特徵在於，包括如下步驟: A、建立背景磁場，其具體步驟如下: a、幹擾值G清零，車輛影響值S清零； b、對採用的地磁檢測器進行校準或標定； C、利用校正後的地磁檢測器採集當前停車場上兩兩垂直的X、1、z三軸磁場的未經濾波的地磁感應波形數據； d、每軸分別取當前數據往前N個數據為樣本，並取這N個數據的方差； e、設定當方差值小於10，並且持續小於10至100次時，表示波形平穩，記錄當下數據x0、y0、z0為背景磁場； f、計算X、y、z三軸合成的背景磁場強度A； B、採集實時波形數據並與背景磁場比對，其具體步驟如下: a、地磁檢測器採集當前停車場上兩兩垂直的X、j、z三軸磁場的經極值和均值濾波後的地磁感應波形數據，記錄當下數據為xl、yl、zl ； b、將三軸數據與背景磁場做減法運算並將差值做平方和的開方A』； C、將A』保存在樣本數據集f(k)中，k為樣本個數； C、有車檢測，其具體步驟如下: a、根據測試數據設定車輛檢測閾值H1，當|A』-G|SHl時，計數器T2清零，計數器Tl開始計數； b、根據測試數據設定有車計數閾值NI，在維持A』^ Hl的過程中，若Tl ^ NI，則U=I，表示地磁檢測器上方有車停靠； C、根據測試數據設定波形平穩閾值W，當f(k)數據集的方差V W時，計數器T3清零； D、無車檢測，其具體步驟如下: a、當|A』-G|< Hl時，計數器Tl清零，車輛影響值S清零，計數器T2開始計數； b、根據測試數據設置無車計數閾值N2，在維持A』< Hl的過程中，若T2 ^ N2，則U=0，表示地磁檢測器上方的車輛離開； C、當f (k)數據集的方差V W時，計數器T3清零； E、校正。
2.根據權利要求1所述的基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測方法，其特徵在於，所述步驟E包括以下步驟:將採集的數據xl、yl、zl與原始背景數據xO、y0、z0分別做差值，若三軸差值均小於HO，則表示本車位附近沒有鐵磁物質幹擾，車位上無車，幹擾值G清零，車輛影響值S清零。
3.根據權利要求1所述的基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測方法，其特徵在於，所述步驟A中計算x、y、z三軸合成的背景磁場強度A,其計算公式為:A=(xO2 +yO2 +zO2)1/2。
4.根據權利要求1所述的基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測方法，其特徵在於，所述步驟B中將採集的三軸數據與背景磁場做減法運算並將差值做平方和的開方A』，其計算公式為:A』 = ((xl-xO)2 + (yl-yO)2 + (zl-zO)2) ?ι。
5.根據權利要求1所述的基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測方法，其特徵在於，所述N ^ 10，所述HO為5?10 ;所述Hl為60?80 ;所述NI為5f ;所述N2為1f ;所述N3為20f，f為檢測頻率。
6.一種基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置，其特徵在於:具有供電電路(I)、磁阻傳感器(2)、單片機(3)和無線zigbee通訊模塊(4);所述供電電路(I)的輸出端同時接磁阻傳感器(2)的輸入端和無線zigbee通訊模塊(4)的輸入端；所述磁阻傳感器(2)和無線zigbee通訊模塊(4)均與單片機(3)雙向通信連接。
7.根據權利要求6所述的基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置，其特徵在於:所述供電電路(I)具有電源(11)和低壓差線性穩壓器(12);所述電源(11)的輸出端接低壓差線性穩壓器(12)的輸入端；所述低壓差線性穩壓器(12)的輸出端同時接磁阻傳感器(12)的輸入端和無線zigbee通訊模塊(4)的輸入端。
8.根據權利要求6或7所述的基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置，其特徵在於:所述磁阻傳感器(2)為三軸磁阻傳感器，磁阻傳感器(2)中的地磁檢測晶片的檢測頻率為IHz。
9.根據權利要求8所述的基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置，其特徵在於:所述磁阻傳感器(2)與單片機(3)之間通過I2C接口連接。
10.根據權利要求7所述的基於地磁檢測器幹擾更新的停車場車輛監測裝置，其特徵在於:所述電源(11)為鋰離子電池，電源(11)的電壓為3.7V,電源(11)的容量為3500mAh。
【文檔編號】G08G1/14GK104346951SQ201310340750
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月6日 優先權日:2013年8月6日
【發明者】杜豫川, 孫磊, 周衛俊, 孫立軍 申請人:江蘇盛天交通科技有限公司