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一种实时判断车位占用状态的检测系统及检测方法.pdf

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一种 实时 判断 车位 占用 状态 检测 系统 方法
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摘要
申请专利号:

CN201710169080.7

申请日:

2017.03.21

公开号:

CN106683484A

公开日:

2017.05.17

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G08G 1/14申请日:20170321|||公开
IPC分类号: G08G1/14 主分类号: G08G1/14
申请人: 深圳市先波科技有限公司
发明人: 张峰
地址: 518101 广东省深圳市宝安区新安街道宝民路东侧白金酒店公寓1栋32楼3216室
优?#28909;ǎ?/td> 2017.03.07 CN 2017101311779
专利代理机构: 南京知识律师事务所 32207 代理人: 蒋海军;胡锋锋
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法律状态
申请(专利)号:

CN201710169080.7

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.06.09|||2017.05.17

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种实时判断车位占用状态的检测系统及检测方法,属于车位检测领域。本发明包括地磁传感器、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,机械冲击传感器设置为压电电缆,压电电缆的长度方向与车辆进出方向之间的夹角为θ,且?#21462;?。本发明采用地磁传感器和压电电缆的有机结合,不仅克服了地磁传感器受干扰易误判的不足,还可以利用压电电缆的压电效应为电源模块提供电能供应,延长其使用时间。

权利要求书

1.一种实时判断车位占用状态的检测系统,其特征在于: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)与服务器(5)相连。
2.根据权利要求1所述的一种实时判断车位占用状态的检测系统,其特征在于:所述机
械冲击传感器(2)为压电电缆(8)。
3.根据权利要求1所述的一种实时判断车位占用状态的检测系统,其特征在于:所述的
电路模块(4)包括放大电路单元、信号比?#31995;?#36335;单元、处理器单元和无线通讯单元。
4.根据权利要求2所述的一种实时判断车位占用状态的检测系统,其特征在于:所述机
械冲击传感器(2)设置为一条或多条压电电缆(8),布设于停车位(7)上车轮经过区域。
5.根据权利要求4所述的一种实时判断车位占用状态的检测系统,其特征在于:所述机
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。
6.根据权利要求4所述的一种实时判断车位占用状态的检测系统,其特征在于:所述压
电电缆(8)的长度方向与车辆进出方向之间的夹角为θ,且?#21462;?。
7.根据权利要求1~6任一项所述的一种实时判断车位占用状态的检测系统,其特征在
于: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。
8.一种实时判断车位占用状态的检测方法,其特征在于,利用如权利要求1~7任一项
所述的检测系统,按照以下?#34903;?#36827;行:
?#34903;?#19968;、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;
?#34903;?#20108;、电路模块(4)接收?#34903;?#19968;中的传输信号并判断车位占用状态,并将判断结果传
?#36879;?#26381;务器(5);
?#34903;?#19977;、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。
9.根据权利要求8所述的一种实时判断车位占用状态的检测方法,其特征在于:所述机
械冲击传感器(2)为压电电缆(8)。
10.根据权利要求9所述的一种实时判断车位占用状态的检测方法,其特征在于:?#34903;?br />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(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;
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)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,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。

说明书

一种实时判断车位占用状态的检测系统及检测方法

技术领域

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?#22411;?#36710;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?#19968;?#35201;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?#30465;?br />

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?#29366;?#30005;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?#24403;?br />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?#29366;?#26816;测相结合
的方法。

以上技术存在的主要问题是?#21644;干?#24335;传感器(如超声和?#29366;?受外来物的阻挡影响
较大,而地磁传感器容?#36164;?#22806;界干扰因素影响,存在误判和错判较多的问题,射?#24403;?#31614;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?#28304;?#22312;很大的优化?#21344;洹?br />

发明内容

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?#36873;?#23454;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?#31995;?#36335;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?#21462;?。

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?#31995;?#36335;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
?#34903;?#36827;行:

?#34903;?#19968;、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;

?#34903;?#20108;、电路模块接收?#34903;?#19968;中的传输信号并判断车位占用状态,并将判断结果
传?#36879;?#26381;务器;

?#34903;?#19977;、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,?#34903;?#20108;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?#32479;中?#20572;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?#27573;В?#21017;
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?#36710;?#30005;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?#20572;?#23433;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?#36710;?#32467;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?#35813;?#36848;。

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?#26800;?#36335;模块4包括放大电路单元、信
号比?#31995;?#36335;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、?#26412;紜?#38750;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?#32479;?#20987;?#20013;?#26102;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?#32479;中?#20572;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?#23458;?#36710;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?#34903;?#36827;行:

?#34903;?#19968;、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;

?#34903;?#20108;、电路模块4接收?#34903;?#19968;中的传输信号并计算判断车位占用状态,并将判断
结果传?#36879;?#26381;务器5;

?#34903;?#19977;、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,?#34903;?#20108;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。

?#26723;?#35828;明的是,本实施例?#26800;?#36335;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?#27573;В?#21017;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,?#21462;?,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,
?#26723;?#26816;测系?#36710;?#33021;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?#20013;?#21387;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?#23454;?#32467;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?#27573;А?br />

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