一種全埋式車輛車位探測器及探測方法
【專利摘要】一種全埋地式車輛車位檢測器及檢測方法，檢測器包括地磁場傳感器單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和微控制器單元，所述地磁場傳感器單元包括地球磁場傳感器和相應(yīng)的通信接口單元，地球磁場傳感器經(jīng)通信接口單元連接微控制器的通信接口輸入端，微控制器的通信接口輸出端連接無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的輸入端，無線數(shù)據(jù)傳輸單元和遠(yuǎn)端建立無線連接；根據(jù)每個方向的預(yù)設(shè)權(quán)值修正相應(yīng)方向的地磁值，根據(jù)修正后的地磁值進(jìn)行車位檢測狀態(tài)判斷。本發(fā)明采用三軸平滑技術(shù)，檢測精確度高，能夠防止誤報，可應(yīng)用于多種相關(guān)控制系統(tǒng)。
【專利說明】一種全埋式車輛車位探測器及探測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于車輛探測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種全埋式車輛車位探測器及探測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，汽車越來越近地走近人們的生活，城市交通和公路交通擁堵現(xiàn)象時有發(fā)生，特別是大中型城市的交通狀況已經(jīng)是政府、民眾關(guān)注的焦點(diǎn)問題之一，使得大量人力物力和資金投入到道路改造和建設(shè)方面，即便如此，也無法跟上交通壓力的高速增長，這種情況非常普遍，特別是經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的地區(qū)，交通擁堵現(xiàn)象越嚴(yán)重；有些地區(qū)，由于資金不足，道路改造和道路建設(shè)客觀上也有難度，面對交通壓力的不利局面將會較長時間的存在；另一方面，道路資源沒有充分的利用和挖掘，造成道路資源浪費(fèi)也相當(dāng)嚴(yán)重。因此，怎樣充分利用和挖潛道路資源。低成本地、有效地改善和提高道路的使用率、車輛流量和車輛速度，是值得考慮和追求的目標(biāo)，決絕這一問題需要建立完善的、高效的和低成本的交通信息系統(tǒng)和交通管理系統(tǒng)，而車輛和車流量探測器是其中的重要一環(huán)。
[0003]目前，有關(guān)車輛的探測器大多采用無源紅外線來探測車輛信號，或是以大型感應(yīng)線圈為探測裝置，這些探測裝置存在對車輛探測方式單一，探測信息不全面，時效差，且體積大，安裝不便，安裝對路面破壞嚴(yán)重、路面龜裂導(dǎo)致易損壞等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種具有綜合探測能力、探測的車輛信息更全面、體積小的車輛探測裝置，已解決現(xiàn)有車輛探測裝置的不足。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種全埋地式車輛車位檢測器，包括地磁場傳感器單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和微控制器單元，所述地磁場傳感器單元包括地球磁場傳感器和相應(yīng)的通信接口單元，地球磁場傳感器經(jīng)通信接口單元連接微控制器的通信接口輸入端，微控制器的通信接口輸出端連接無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的輸入端，無線數(shù)據(jù)傳輸單元和遠(yuǎn)端建立無線連接。
[0006]而且，地磁場傳感器捕獲附近的地球磁場，并進(jìn)行數(shù)字量化，所得數(shù)據(jù)經(jīng)通信接口單元輸入微控制器單元。
[0007]而且，微控制器單元根據(jù)地球磁場傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)判斷附近是否有車輛靠近或離開導(dǎo)致地磁場升高或降低，并將所得車位檢測狀態(tài)經(jīng)無線數(shù)據(jù)傳輸單元上報到遠(yuǎn)端。
[0008]而且，所述微控制器單元包括以下模塊，
[0009]地磁值修正模塊，用于根據(jù)每個方向的預(yù)設(shè)權(quán)值修正相應(yīng)方向的地磁值，X，Y方向的預(yù)設(shè)權(quán)值低于Z軸方向的預(yù)設(shè)權(quán)值；
[0010]初步判斷模塊，用于根據(jù)修正后的地磁值進(jìn)行車位檢測狀態(tài)判斷，包括首先判斷當(dāng)前時刻Z軸的地磁值是否大于預(yù)設(shè)閾值A(chǔ)，是則進(jìn)入判斷是否有車駛?cè)氲倪^程，否則進(jìn)入判斷是否有車離開的過程；
[0011]車輛駛?cè)肱袛嗄K，用于判斷是否有車駛?cè)氲倪^程，當(dāng)同時滿足以下兩個條件時，判斷結(jié)果為有車駛?cè)耄?br> [0012]條件1，當(dāng)Z軸的地磁值達(dá)到最大值前，X，Y軸的地磁值在某一時間段內(nèi)呈現(xiàn)單一方向的增長或減?。?br> [0013]條件2，當(dāng)Z軸的地磁值達(dá)到最大值時，Z軸的地磁值大于閾值且X，Y軸的地磁值的變化量的增量趨于O ;
[0014]車輛離開判斷模塊，用于判斷是否有車離開，Z軸的地磁值低于預(yù)設(shè)閾值A(chǔ)，并且X，Y軸的地磁值的變化量的增量趨于O時，即判斷為實(shí)際有車離開。
[0015]本發(fā)明還相應(yīng)提供了一種全埋地式車輛車位檢測方法，包括以下步驟，
[0016]步驟1，輸入地球磁場傳感器所得數(shù)據(jù)，包括X，Y，Z軸方向分別的地磁值；
[0017]步驟2，根據(jù)每個方向的預(yù)設(shè)權(quán)值修正相應(yīng)方向的地磁值，X，Y方向的預(yù)設(shè)權(quán)值低于Z軸方向的預(yù)設(shè)權(quán)值；根據(jù)修正后的地磁值進(jìn)行車位檢測狀態(tài)判斷，包括首先判斷當(dāng)前時刻Z軸的地磁值是否大于預(yù)設(shè)閾值Α，是則進(jìn)入判斷是否有車駛?cè)氲倪^程，否則進(jìn)入判斷是否有車離開的過程，
[0018]判斷是否有車駛?cè)氲倪^程實(shí)現(xiàn)為，當(dāng)同時滿足以下兩個條件時，判斷結(jié)果為有車駛?cè)耄瑮l件1，當(dāng)Z軸的地磁值達(dá)到最大值前，X，Y軸的地磁值在某一時間段內(nèi)呈現(xiàn)單一方向的增長或減??；
[0019]條件2，當(dāng)Z軸的地磁值達(dá)到最大值時，Z軸的地磁值大于閾值且X，Y軸的地磁值的變化量的增量趨于O ;
[0020]判斷是否有車離開的過程實(shí)現(xiàn)為，Z軸的地磁值低于預(yù)設(shè)閾值Α，并且X，Y軸的地磁值的變化量的增量趨于O時，即判斷為實(shí)際有車離開；
[0021]步驟3，上報車位檢測狀態(tài)，包括步驟2所得是否有車輛靠近或離開的判斷結(jié)果。
[0022]本發(fā)明提供的一種全埋式車輛車位探測器，體積微小，可以用于城市道路公共交通指揮管理系統(tǒng)和車位靜態(tài)管理系統(tǒng)，可以對車輛通行、車速、流量、占道、堵車、路邊停車等車輛動態(tài)或者靜態(tài)信息的探測、適用于紅綠燈控制系統(tǒng)、電子警察拍照系統(tǒng)、車輛收費(fèi)站系統(tǒng)、車輛門禁系統(tǒng)、露天、地下或路邊停車場管理系統(tǒng)，以及道路路網(wǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)等。本發(fā)明還提供了獨(dú)創(chuàng)的檢測方法，采用三軸平滑技術(shù)，檢測精確度高，能夠防止誤報。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025]實(shí)施例提供一種全埋地式車輛車位檢測器，它包括地磁場傳感器單元，能進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線傳輸?shù)臒o線數(shù)據(jù)傳輸單元，進(jìn)行地磁值計(jì)算和判斷的微控制器單元，電源管理單元，電池和防水抗壓殼體。電池給各單元供電，具體實(shí)施時電池可通過穩(wěn)壓和濾波電路直接與各單元中模塊或芯片的電源引腳相連。地磁場傳感器單元包括地球磁場傳感器和與其連接配合的通信接口，地球磁場傳感器經(jīng)通信接口連接到微控制器的通信接口輸入端，微控制器的通信接口輸出端連接到無線數(shù)據(jù)傳輸單元的輸入端，無線數(shù)據(jù)傳輸單元和遠(yuǎn)端建立無線連接，一般由無線數(shù)據(jù)傳輸單元將輸入的信號發(fā)射給遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)處理中心的主機(jī)接收設(shè)備。
[0026]地球磁場傳感器捕獲車檢器附近的地球磁場，并進(jìn)行數(shù)字量化，產(chǎn)生具體數(shù)據(jù)，并通過IIC通信接口傳送給微控制器單元。具體實(shí)施時，地球磁場傳感器可采用現(xiàn)有芯片。
[0027]微控制器單元對地球磁場傳感器產(chǎn)生的地磁場數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并判斷，包括判斷計(jì)算結(jié)果升高或降低的變化量是否超過預(yù)設(shè)閾值，從而得知附近是否有車輛靠近或離開導(dǎo)致地磁場升高或降低，是則微控制器單元通過無線數(shù)據(jù)傳輸單元將車位檢測狀態(tài)發(fā)送給遠(yuǎn)端的主機(jī)接收設(shè)備。
[0028]無線數(shù)據(jù)傳輸模塊將微控制器單元傳來的數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)端的接收設(shè)備。無線數(shù)據(jù)傳輸模塊包含天線，載波調(diào)制解調(diào)電路和功率放大電路。天線、載波調(diào)制解調(diào)電路和功率放大電路依次連接，載波調(diào)制解調(diào)電路和功率放大電路可采用現(xiàn)有電路技術(shù)。
[0029]電源和電源管理單元包括具有一定穩(wěn)壓能力的電池或電池組。電池或電池組采用高容量高輸出功率的鋰亞電池，放電區(qū)間較干電池和一般充電鋰電池更大。具體實(shí)施時，電源管理單元可采用現(xiàn)有技術(shù)。具體實(shí)施時，還可由微控制器單元對電池電量實(shí)時讀取，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送給遠(yuǎn)端的接收設(shè)備。
[0030]具體實(shí)施時，設(shè)備外殼建議采用耐壓防水的工程塑料注塑而成，并采用防水膠帶和干燥劑，確保設(shè)備處于穩(wěn)定溫濕度環(huán)境中，運(yùn)行可靠。全埋地式的車輛車位檢測器體積微小,例如可制作為面積在IOxlOmm左右，厚度2mm左右。
[0031]一般采用地磁原理來探測車輛信息的技術(shù)，多選用單軸地磁數(shù)據(jù)，多為Z軸即垂直地面的軸，一是能節(jié)約成本，二是簡化軟件控制流程。但是這樣同時也帶來的精度不高，誤報率高的缺點(diǎn)。本發(fā)明采用的三軸地磁數(shù)據(jù)平滑濾波技術(shù)，是在選取了三軸地磁場數(shù)據(jù)后，通過軟件平滑濾波算法，即根據(jù)X，Y, Z三軸變化情況，根據(jù)其相位的權(quán)值，綜合判斷是否為車輛駛?cè)牖螂x開，從而消除了地磁場突變帶來的誤報和漏報情況?？捎晌⒖刂破鲉卧詣訄?zhí)行平滑判斷，具體方法過程分幾個步驟:
[0032]第一，輸入地球磁場傳感器所得數(shù)據(jù)，包括三軸方向磁場原始數(shù)據(jù)，即X，Y, Z軸分別的地磁值。地球磁場是一個矢量，有方向和大小，對于一個固定的地點(diǎn)來說，這個矢量可以被分解為兩個與當(dāng)?shù)厮矫嫫叫械姆至亢鸵粋€與當(dāng)?shù)厮矫娲怪钡姆至?。X，Y軸是水平方向的地球磁場，Z軸是垂直方向的地球磁場。
[0033]第二，根據(jù)每個方向的預(yù)設(shè)權(quán)值修正相應(yīng)方向的地磁值，X，Y方向的預(yù)設(shè)權(quán)值低于Z軸方向的預(yù)設(shè)權(quán)值，根據(jù)修正后的地磁值進(jìn)行以下判斷，
[0034]首先判斷當(dāng)前時刻Z軸的地磁值是否大于預(yù)設(shè)閾值A(chǔ)，是則進(jìn)入判斷是否有車駛?cè)氲倪^程，否則進(jìn)入判斷是否有車離開的過程，
[0035]a.判斷是否有車駛?cè)氲倪^程實(shí)現(xiàn)為，當(dāng)同時滿足以下兩個條件時，判斷結(jié)果為有車駛?cè)?
[0036]條件1:當(dāng)Z軸的地磁值達(dá)到最大值前，X，Y軸的地磁值在某一時間段內(nèi)呈現(xiàn)單一方向的增長或減小。
[0037]條件2:當(dāng)Z軸的地磁值達(dá)到最大值時，Z軸的地磁值大于閾值且X，Y軸的地磁值的變化量的增量趨于O。[0038]地球磁場傳感器按照周期讀取地磁值，為便于理解兩個條件起見，設(shè)T為Z軸的地磁值達(dá)到最大值的時刻，T-1時刻為T時刻一個周期前的時刻，T時刻前某一時間段(可預(yù)設(shè)時間段長度)內(nèi)有任意兩個連續(xù)時刻記為t時刻、t-ι時刻。記XT，YT, Zt分別為在T時刻X，Y, Z軸的地磁值，XT_1； Yt^1, Zt^1分別為T-1時刻的X，Y, Z的地磁值，MXt，MYt分別為t時刻X，Y軸地磁值與初始時刻X，Y軸地磁值(即附近沒有車時X，Y軸地磁值)之間的變化量，Δ Χτ, Δ Yt分別為T時刻X，Y軸地磁值的變化量MXt相對T-1時刻X，Y軸地磁值的變化量ΜΥτ_ι 的增量，即Λ Xt=MXt - MXh, Δ Yt=MYt - MYp1。
[0039]則有ΖΤ>ΖΤ_1； Ζτ+1 ≤ Zt 且 ΖΤ>Α,
[0040]I MXt I > I MXh
[0041]MYt I > I MYt^1
[0042]Lim I Δ Xt — O
[0043]Lim I Δ Yt — O
[0044]具體判斷是，當(dāng)增量小于某一個預(yù)設(shè)的很小的值，即可認(rèn)為是趨近于O。
[0045]b.判斷是否有車離開的過程實(shí)現(xiàn)為，Z軸的地磁值低于預(yù)設(shè)閾值A(chǔ)，并且X，Y軸的地磁值的變化量的增量趨于O時，即判斷為實(shí)際有車離開。判斷是否有車離開的過程實(shí)施簡單，本發(fā)明不予贅述。
[0046]具體實(shí)施時，預(yù)設(shè)閾值A(chǔ)可通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先設(shè)定取值。
[0047]第三，上報判斷結(jié)果，同時可上報當(dāng)前磁場數(shù)據(jù)。
[0048]具體實(shí)施時，可采用軟件模塊化方式，在微控制器單元設(shè)置以下模塊，
[0049]地磁值修正模塊，用于根據(jù)每個方向的預(yù)設(shè)權(quán)值修正相應(yīng)方向的地磁值，X，Y方向的預(yù)設(shè)權(quán)值低于Z軸方向的預(yù)設(shè)權(quán)值；
[0050]初步判斷模塊，用于根據(jù)修正后的地磁值進(jìn)行車位檢測狀態(tài)判斷，包括首先判斷當(dāng)前時刻Z軸的地磁值是否大于預(yù)設(shè)閾值A(chǔ)，是則進(jìn)入判斷是否有車駛?cè)氲倪^程，否則進(jìn)入判斷是否有車離開的過程；
[0051]車輛駛?cè)肱袛嗄K，用于判斷是否有車駛?cè)氲倪^程，當(dāng)同時滿足以下兩個條件時，判斷結(jié)果為有車駛?cè)耄?br> [0052]條件1，當(dāng)Z軸的地磁值達(dá)到最大值前，X，Y軸的地磁值在某一時間段內(nèi)呈現(xiàn)單一方向的增長或減小；
[0053]條件2，當(dāng)Z軸的地磁值達(dá)到最大值時，Z軸的地磁值大于閾值且X，Y軸的地磁值的變化量的增量趨于O ;
[0054]車輛離開判斷模塊，用于判斷是否有車離開，Z軸的地磁值低于預(yù)設(shè)閾值A(chǔ)，并且X，Y軸的地磁值的變化量的增量趨于O時，即判斷為實(shí)際有車離開。
[0055]本發(fā)明的上述實(shí)例僅僅為說明本發(fā)明實(shí)現(xiàn)，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，都可輕易想到其變化和替換，因此本發(fā)明保護(hù)范圍都應(yīng)涵蓋在由權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種全埋地式車輛車位檢測器，其特征在于:包括地磁場傳感器單元、數(shù)據(jù)傳輸單元和微控制器單元，所述地磁場傳感器單元包括地球磁場傳感器和相應(yīng)的通信接口單元，地球磁場傳感器經(jīng)通信接口單元連接微控制器的通信接口輸入端，微控制器的通信接口輸出端連接無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的輸入端，無線數(shù)據(jù)傳輸單元和遠(yuǎn)端建立無線連接。
2.如權(quán)利要求1所述全埋地式車輛車位檢測器，其特征在于:地磁場傳感器捕獲附近的地球磁場，并進(jìn)行數(shù)字量化，所得數(shù)據(jù)經(jīng)通信接口單元輸入微控制器單元。
3.如權(quán)利要求2所述全埋地式車輛車位檢測器，其特征在于:微控制器單元根據(jù)地球磁場傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)判斷附近是否有車輛靠近或離開導(dǎo)致地磁場升高或降低，并將所得車位檢測狀態(tài)經(jīng)無線數(shù)據(jù)傳輸單元上報到遠(yuǎn)端。
4.如權(quán)利要求3所述全埋地式車輛車位檢測器，其特征在于:所述微控制器單元包括以下模塊， 地磁值修正模塊，用于根據(jù)每個方向的預(yù)設(shè)權(quán)值修正相應(yīng)方向的地磁值，X，Y方向的預(yù)設(shè)權(quán)值低于Z軸方向的預(yù)設(shè)權(quán)值； 初步判斷模塊，用于根據(jù)修正后的地磁值進(jìn)行車位檢測狀態(tài)判斷，包括首先判斷當(dāng)前時刻Z軸的地磁值是否大于預(yù)設(shè)閾值A(chǔ)，是則進(jìn)入判斷是否有車駛?cè)氲倪^程，否則進(jìn)入判斷是否有車離開的過程； 車輛駛?cè)肱袛嗄K，用于判斷是否有車駛?cè)氲倪^程，當(dāng)同時滿足以下兩個條件時，判斷結(jié)果為有車駛?cè)耄? 條件1，當(dāng)Z軸的地磁值達(dá)到最大值前，X，Y軸的地磁值在某一時間段內(nèi)呈現(xiàn)單一方向的增長或減??； 條件2，當(dāng)Z軸的地磁值達(dá)到最大值時，Z軸的地磁值大于閾值且X，Y軸的地磁值的變化量的增量趨于O ; 車輛離開判斷模塊，用于判斷是否有車離開，Z軸的地磁值低于預(yù)設(shè)閾值A(chǔ)，并且X，Y軸的地磁值的變化量的增量趨于O時，即判斷為實(shí)際有車離開。
5.一種全埋地式車輛車位檢測方法，其特征在于:包括以下步驟， 步驟I，輸入地球磁場傳感器所得數(shù)據(jù)，包括X，Y, Z軸方向分別的地磁值； 步驟2，根據(jù)每個方向的預(yù)設(shè)權(quán)值修正相應(yīng)方向的地磁值，X，Y方向的預(yù)設(shè)權(quán)值低于Z軸方向的預(yù)設(shè)權(quán)值；根據(jù)修正后的地磁值進(jìn)行車位檢測狀態(tài)判斷，包括首先判斷當(dāng)前時刻Z軸的地磁值是否大于預(yù)設(shè)閾值A(chǔ)，是則進(jìn)入判斷是否有車駛?cè)氲倪^程，否則進(jìn)入判斷是否有車尚開的過程， 判斷是否有車駛?cè)氲倪^程實(shí)現(xiàn)為，當(dāng)同時滿足以下兩個條件時，判斷結(jié)果為有車駛?cè)耄瑮l件1，當(dāng)Z軸的地磁值達(dá)到最大值前，X，Y軸的地磁值在某一時間段內(nèi)呈現(xiàn)單一方向的增長或減??； 條件2，當(dāng)Z軸的地磁值達(dá)到最大值時，Z軸的地磁值大于閾值且X，Y軸的地磁值的變化量的增量趨于O ; 判斷是否有車離開的過程實(shí)現(xiàn)為，Z軸的地磁值低于預(yù)設(shè)閾值A(chǔ)，并且X，Y軸的地磁值的變化量的增量趨于O時，即判斷為實(shí)際有車離開； 步驟3，上報車位檢測狀態(tài)，包括步驟2所得是否有車輛靠近或離開的判斷結(jié)果。
【文檔編號】G08G1/14GK103824460SQ201410093152
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】徐寶衛(wèi), 金典, 黎璐 申請人:武漢恒達(dá)智慧城市交通研發(fā)有限公司