專利名稱：一種基于巨磁電阻的車位檢測系統及車位檢測方法
技術領域：
本發明涉及車位檢測領域，具體涉及巨磁電阻傳感器的車位檢測系統。
背景技術：
隨著汽車的大量普及，停車難成為交通的一個日益嚴重的問題，只有提高停車管理效率，才能改善這一問題。常用的車位檢測技術中，視頻車位檢測技術發展還不是特別成熟，受天氣環境影響較大，并且設備價格也比較昂貴，所以這種檢測技術應用得也比較少。地感線圈在早期的車輛檢測技術中被廣泛應用。其原理是在道路路基下埋設環形線圈，通以一定的工作電流產生穩定的震蕩磁場，當有車輛或者金屬物質通過該線圈或者停在該線圈上時，將會改變線圈內的磁通，引起線圈回路電感量的變化，通過檢測該電感量來判斷是否有車輛通過。地感線圈的優點是:穩定可靠、價格低廉、抗干擾能力較強。但是缺點也比較明顯:埋設地感線圈時，為了提高檢測的精確度和可靠性，需對路面進行大面積的切割，這樣對路面的破壞比較大。同時，地感線圈相對于其他的車輛檢測器反應較慢。超聲波傳感器在車位檢測技術中被廣泛應用。它實質上是一種可逆的換能器。一方面，它將電振蕩的能量轉變為機械振蕩，形成超聲波；另一方面，它又將接收的超聲波能量轉變為電振蕩。超聲波傳感器適用于路邊停車場、室內停車場、立體式停車場等的車位檢測。超聲波模塊體積小便于安裝、價格比較低廉、檢測精度較高。缺點是:傳感器不宜在室外架設。
發明內容
本發明的目的在于提供一種基于巨磁電阻的車位檢測系統及車位檢測方法，解決了現有車位檢測系統在使用時容易受到外部干擾的問題，同時提高了車位檢測的效率。為達到上述目的， 本發明采用了以下技術方案。一種基于巨磁電阻的車位檢測系統，包括上位機、節點控制器、區域控制器以及車位傳感器，所述車位傳感器與區域控制器相連，節點控制器的一端與區域控制器相連，另一端與上位機相連，車位傳感器為巨磁電阻傳感器。所述上位機包括與節點控制器相連的中央控制器以及與中央控制器相連的用于顯示車位信息的顯示屏。所述上位機與節點控制器之間以及節點控制器與區域控制器之間采用通信模塊進行數據傳輸和通信。所述通信模塊采用RS-485。所述巨磁電阻傳感器采用HMC1021系列巨磁電阻。所述區域控制器和節點控制器采用級聯方式控制車位傳感器節點。一種基于巨磁電阻的車位檢測方法，包括以下步驟:I)將巨磁電阻傳感器采用地埋方式安裝于車位處；2)將安裝于車位處的巨磁電阻傳感器分別與車位所在區域的區域控制器相連，將區域控制器分別與節點控制器相連，將節點控制器與上位機連接；3)上位機對巨磁電阻傳感器產生的電壓信號進行采集、處理，然后根據處理結果對對應車位上是否泊車進行判斷，得到泊車信息，同時，上位機根據區域控制器的位置編碼信息對巨磁電阻傳感器的位置進行判定，得到對應的車位位置信息，上位機根據泊車信息以及車位位置信息獲得車位檢測信息，然后將車位檢測信息顯示在上位機的顯示屏上。上位機接收巨磁電阻經過區域控制器、節點控制器發送的電壓信號，上位機通過區域控制器、節點控制器對巨磁電阻傳感器產生的電壓信號進行采集，然后將電壓信號與動態設定的閾值進行判斷處理，當電壓信號高于閾值時判斷此時車位上有車，否則則判斷為無車。所述動態設定的閾值采用閾值采集算法獲得，閾值采集算法包括以下步驟:首先，確定一次檢測的開始時間，并采集當前電壓值；其次，通過比較閾值電壓和當前電壓，判斷當前電壓有無突變，若當前電壓無突變，則進行檢測時間是否超過復位時間的判斷，若當前電壓有突變，則對停車標志有無進行判斷，若判斷有停車標志，則結束計算停車時間，然后計算出停車時間長度，并將當前 電壓設定為新的閾值電壓，若判斷無停車標志，則添加停車標志，然后開始計算停車時間，當停車標志判斷結束后即完成一次檢測并計算出一次檢測時間；最后，將檢測時間與復位時間比較，若檢測時間未超過復位時間，則返回判斷電壓值有無突變的檢測,若檢測時間超過復位時間,則進行新一次的檢測。本發明的優點在于:本發明采用巨磁電阻作為車位傳感器，可以有效改善現有車位傳感器容易受到外部干擾的問題，顯著地提高了車位檢測效率和準確性，而且巨磁電阻體積小，無需對車位地面進行大面積的挖掘，系統實施的成本顯著降低，也更容易安裝和維護。本發明所述系統可直接通過上位機對車位進行管理，提高了可操控性和安全維護的需求，從整體上進一步提高了效率和系統穩定性。進一步的，本發明采用了更為合理的信號處理方法，可以根據采集得到的巨磁電阻的輸出端電壓對閾值進行動態設定，避免由于其他磁場干擾帶來錯誤檢測，提高了檢測效率。
圖1是巨磁電阻與汽車之間的磁場變化示意圖；圖2是本發明所述系統的結構示意圖；圖3是本發明所述系統的信號傳輸示意圖；圖4是本發明所述閾值采集算法的流程圖。圖中:1為巨磁電阻傳感器，2為區域控制器，3為節點控制器，4為中央控制器，5為上位機，6為顯示屏。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。參見圖1-圖3，本發明所述基于巨磁電阻的車位檢測系統，包括上位機5、節點控制器3、區域控制器2以及車位傳感器，所述車位傳感器與區域控制器2相連，節點控制器3的一端與區域控制器2相連，另一端與上位機5相連，車位傳感器為巨磁電阻傳感器I。所述巨磁電阻傳感器I采用霍尼韋爾公司的HMC1021系列巨磁電阻。所述上位機5包括與節點控制器3相連的中央控制器4以及與中央控制器4相連的用于顯示車位信息的LED顯示屏。所述上位機5與節點控制器3之間以及節點控制器3與區域控制器2之間采用通信模塊進行數據傳輸和通信。所述通信模塊采用RS-485。所述區域控制器2和節點控制器3采用級聯方式控制車位傳感器節點。本發明所述基于巨磁電阻的車位檢測方法，包括以下步驟:I)將巨磁電阻傳感器I采用地埋方式安裝于車位處；2)將安裝于車位處的巨磁電阻傳感器I分別與車位所在區域的區域控制器2相連，將區域控制器2分別與節點控制器
3相連，將節點控制器3與上位機5連接；3)上位機5對巨磁電阻傳感器I產生的信號進行接收、處理，然后根據處理結果對對應車位上是否泊車進行判斷，得到泊車信息，同時，上位機5根據區域控制器2的位置編碼信息對巨磁電阻傳感器I的位置進行判定，得到對應的車位位置信息，上位機5根據泊車信息以及車位位置信息獲得車位檢測信息，然后將車位檢測信息顯示在上位機的顯示屏6上。上位機5通過區域控制器2、節點控制器3對巨磁電阻傳感器I產生的電壓信號進行采集，然后將電壓信號與動態設定的閾值進行判斷處理，當電壓信號高于閾值時判斷此時車位上有車，否則則判斷為無車。參見 圖4，所述動態設定的閾值采用閾值采集算法獲得，閾值采集算法包括以下步驟:首先，確定一次檢測的開始時間，并采集當前電壓值；其次，通過比較閾值電壓和當前電壓，判斷當前電壓有無突變，若當前電壓無突變，則進行檢測時間是否超過復位時間的判斷，若當前電壓有突變，則對停車標志有無進行判斷，若判斷有停車標志，則結束計算停車時間，然后計算出停車時間長度，并將當前電壓設定為新的閾值電壓，若判斷無停車標志，則添加停車標志，然后開始計算停車時間，并跳轉回停車標志判斷，當停車標志判斷結束后即完成一次檢測并計算出一次檢測時間；最后，將檢測時間與復位時間比較，若檢測時間未超過(比如，小于)復位時間，則返回判斷電壓值有無突變的檢測，若檢測時間超過復位時間，則進行新一次的檢測。實施例一種基于巨磁電阻的車位檢測系統，包括上位機，用于車位檢測的巨磁電阻傳感器，巨磁電阻傳感器可以通過上位機的控制改變自身場強度，與某一區域內傳感器連接的區域控制器(區域控制器連接控制某一區域里的巨磁電阻傳感器，區域控制器給區域內每個車位編碼來確定車位位置)，用于控制巨磁電阻傳感器各個節點的節點控制器，用于控制區域控制器和節點控制器與上位機通信的中央控制器。中央控制器分別連接連節點控制器和顯示屏，區域控制器與節點控制器相連接控制每個區域的各個傳感器節點，區域控制器和節點控制器采用級聯方式控制傳感器節點，中央控制器用于運算和管理各個巨磁電阻傳感器節點的信息并進行分析處理，以及將處理后的信息發送給上位機的顯示屏。各個器件之間采用通信模塊進行數據傳輸和通信。上述基于巨磁電阻的車位檢測系統通過巨磁電阻與地磁場之間相互作用對車位上是否有車進行檢測。地球是一個天然磁體，方向由地磁南極指向地磁北極，并近似與水平面基本保持平行，即固有磁場。此時巨磁電阻的敏感軸與水平面保持垂直狀態，當車輛經過巨磁電阻附近時，車體所攜帶的鐵磁介質將擾亂周圍固有的環境磁場，地磁場不再與巨磁電阻敏感軸保持垂直，即受車輛影響后的磁場，此時巨磁電阻的阻值變化，進而使巨磁電阻傳感器的輸出端電壓發生變化，巨磁電阻傳感器經過區域控制器和節點控制器再通過串口向上位機發送采集到的電壓信號，再對采集到的電壓信號在上位機內通過算法動態設定的閾值進行判斷處理，由此來判斷車位上是否停車，當車輛離開車位時電壓信號又會因為車輛對巨磁電阻的影響消失而降低。如圖1所示，巨磁電阻與地磁場之間的場強變化，當與地磁場夾角近似為90°，此時地磁場對巨磁電阻產生的影響最小，即:AR=(R2_R1) XCOS2 Θ其中Θ為磁場與巨磁電阻敏感軸夾角，R1、R2分別是電流方向與磁場方向垂直和平行時坡莫合金的電阻率。當車輛經過巨磁電阻附近時，車體所攜帶的鐵磁介質將擾亂周圍固有的環境磁場。地磁場不再與巨磁電阻敏感軸保持垂直，這必將影響到巨磁電阻的阻值變化，使巨磁電阻的輸出端電壓發生變化。如圖3所示，巨磁電阻傳感器獲取車位檢測信號，將車位檢測信號經區域控制器、節點控制器傳送至上位機的中央控制器，上位機完成對整個系統的管理，中央控制器控制通信模塊，完成各個器件之間·信號通信，中央控制器由節點控制器和區域控制器所分配的車位編碼來判斷巨磁電阻傳感器的位置進而鎖定車位位置，顯示屏可以顯示車位上車輛的停放狀況。對于本領域的技術人員來講，可根據上述技術方案在實際需求中進行變化，但所有在這個技術方案上的變化都應該屬于本專利的保護范圍之內。
權利要求
1.一種基于巨磁電阻的車位檢測系統，其特征在于:包括上位機(5)、節點控制器(3)、區域控制器(2)以及車位傳感器，所述車位傳感器與區域控制器(2)相連，節點控制器(3)的一端與區域控制器(2)相連，另一端與上位機(5)相連，車位傳感器為巨磁電阻傳感器(I)。
2.根據權利要求1所述一種基于巨磁電阻的車位檢測系統，其特征在于:所述上位機(5)包括與節點控制器(3)相連的中央控制器(4)以及與中央控制器(4)相連的用于顯示車位信息的顯示屏(6)。
3.根據權利要求1所述一種基于巨磁電阻的車位檢測系統，其特征在于:所述上位機(5)與節點控制器(3)之間以及節點控制器(3)與區域控制器(2)之間采用通信模塊進行數據傳輸和通信。
4.根據權利要求3所述一種基于巨磁電阻的車位檢測系統，其特征在于:所述通信模塊采用RS-485。
5.根據權利要求1所述一種基于巨磁電阻的車位檢測系統，其特征在于:所述巨磁電阻傳感器(I)采用HMC1021系列巨磁電阻。
6.根據權利要求1所述一種基于巨磁電阻的車位檢測系統，其特征在于:所述區域控制器(2)和節點控制器(3)采用級聯方式控制車位傳感器節點。
7.一種基于巨磁電阻的車位檢測方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)將巨磁電阻傳感器(I)采用地埋方式安裝于車位處； 2)將安裝于車位處的巨磁電阻傳感器(I)分別與車位所在區域的區域控制器(2)相連，將區域控制器(5)分別與節點控制器(3)相連，將節點控制器(3)與上位機(5)連接； 3)上位機(5)對巨磁電阻傳感器(I)產生的電壓信號進行采集、處理，然后根據處理結果對對應車位上是否泊車進行判斷，得到泊車信息，同時，上位機(5)根據區域控制器的位置編碼信息對巨磁電阻傳感器(I)的位置進行判定，得到對應的車位位置信息，上位機(5)根據泊車信息以及車位位置信息獲得車位檢測信息，然后將車位檢測信息顯示在上位機的顯示屏(6)上。
8.根據權利要求7所述一種基于巨磁電阻的車位檢測方法，其特征在于:上位機(5)通過區域控制器(2)、節點控制器(3)對巨磁電阻傳感器(I)產生的電壓信號進行采集，然后將電壓信號與動態設定的閾值進行判斷處理，當電壓信號高于閾值時判斷此時車位上有車，否則則判斷為無車。
9.根據權利要求8所述一種基于巨磁電阻的車位檢測方法，其特征在于:所述動態設定的閾值采用閾值采集算法獲得，閾值采集算法包括以下步驟:首先，確定一次檢測的開始時間，并采集當前電壓值；其次，通過比較閾值電壓和當前電壓，判斷當前電壓有無突變，若當前電壓無突變，則進行檢測時間是否超過復位時間的判斷，若當前電壓有突變，則對停車標志有無進行判斷，若判斷有停車標志，則結束計算停車時間，然后計算出停車時間長度，并將當前電壓設定為新的閾值電壓，若判斷無停車標志，則添加停車標志，然后開始計算停車時間，當停車標志判斷結束后即完成一次檢測并計算出一次檢測時間；最后，將檢測時間與復位時間比較，若檢測時間未超過復位時間，則返回判斷電壓值有無突變的檢測，若檢測時間超過復位時間，則進行新一次的檢測。
全文摘要
本發明公開了一種基于巨磁電阻的車位檢測系統及車位檢測方法，系統包括中央控制處理單元，用于接收巨磁電阻傳感器節點的檢測信息并進行停車位上是否有車輛的判斷和管理，巨磁電阻傳感器節點分別采集車位信息，不受干擾的影響，有效提高檢測的準確性，傳感器體積小，安裝維護方便，施工成本低，檢測靈敏度高，可用于室內外等復雜環境下的停車場車位狀態檢測。
文檔編號G08G1/14GK103236187SQ201310145249
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月24日 優先權日2013年4月24日
發明者馬榮貴, 侯斌, 鄭曉波, 李海平, 劉方洲, 邢洪偉, 高朝春 申請人:長安大學