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一種基于光照度與地磁聯(lián)合探測(cè)的復(fù)合型車位檢測(cè)方法與檢測(cè)裝置與流程

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一種基于光照度與地磁聯(lián)合探測(cè)的復(fù)合型車位檢測(cè)方法與檢測(cè)裝置與流程
本發(fā)明涉及一種基于光照度與地磁聯(lián)合探測(cè)的復(fù)合型車位檢測(cè)裝置與檢測(cè)方法。發(fā)明背景車位檢測(cè),即對(duì)停車位車輛的有無(wú)進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)。該技術(shù)在停車引導(dǎo)、停車收費(fèi)以及與車輛服務(wù)有關(guān)的許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。一般而言,室內(nèi)停車位通常采用頂掛式超聲波、視頻等方式。而對(duì)于室外停車位,探測(cè)設(shè)備無(wú)法掛頂安裝,地面切割布線成本高,加上風(fēng)雨、冰雪、霧霾、日照、高溫、嚴(yán)寒等復(fù)雜的自然因素限制,使得壓力感應(yīng)、超聲波、視頻、激光、紅外、地感、雷達(dá)等諸多常見(jiàn)的探測(cè)技術(shù)難以適用。這些探測(cè)技術(shù)各自在功耗、制造成本、施工成本、可靠性、抗干擾能力等方面存在天生短板或顛覆性缺陷,如下表:表1常見(jiàn)的幾種探測(cè)方法在室外車位探測(cè)方面存在的缺陷鑒于上述常見(jiàn)探測(cè)手段存在的缺陷,室外車位探測(cè)多采用地磁探測(cè)技術(shù)。該技術(shù)的原理是探測(cè)車體的鐵磁性部件對(duì)地球磁場(chǎng)的擾動(dòng),實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的有無(wú)探測(cè)。地磁探測(cè)屬于被動(dòng)探測(cè),磁場(chǎng)由地球建立,探測(cè)器無(wú)需主動(dòng)發(fā)射能量,因此可以實(shí)現(xiàn)低功耗,實(shí)現(xiàn)電池供電。此外,由于磁場(chǎng)天生的強(qiáng)穿透性,能有效克服貼地面安裝后的落葉、雨水、冰雪等遮蓋影響,是室外停車位探測(cè)的理想方案。地磁檢測(cè)的基本原理可以表示如下:mdist=|mt-m0|mdist=|mt-m0|其中,mt為任意時(shí)刻的地磁測(cè)量值,m0為車位無(wú)車時(shí)的地磁測(cè)量值,mdist表示車輛對(duì)地磁場(chǎng)的擾動(dòng)幅度,則一般采用以下判定方法:其中,thmdist為判定門限,該門限值一般結(jié)合具體的傳感器,根據(jù)實(shí)地的歷史測(cè)量值分析確定。事實(shí)上,從上述判定原理中可以看出,地磁探測(cè)也是有缺陷的,這是因?yàn)檐囕v對(duì)地磁場(chǎng)的擾動(dòng)呈區(qū)域狀分布,其分布不受人為劃定的車位線限制。這一特性導(dǎo)致相鄰車位之間存在互相干擾的問(wèn)題。車輛的存在不僅會(huì)對(duì)本車位的磁感線造成扭曲,而且會(huì)對(duì)相鄰車位的磁感線造成一定程度的扭曲,并且這種干擾型的扭曲程度與車輛類型以及車位密度密切相關(guān),如圖1所示:鄰車位干擾會(huì)一方面會(huì)影響m0值的準(zhǔn)確獲取,另一方面會(huì)導(dǎo)致mt值在鄰車位車輛進(jìn)出時(shí)發(fā)生偏差,最終導(dǎo)致mdist值與真實(shí)的mdist值存在較大偏差,使得傳感器狀態(tài)判定發(fā)生錯(cuò)誤,包括“漏檢”和“虛檢”。“漏檢”是指將有車狀態(tài)判斷為無(wú)車狀態(tài),“虛檢”是指將無(wú)車狀態(tài)判斷為有車狀態(tài)。這些錯(cuò)誤的出現(xiàn)嚴(yán)重影響該檢測(cè)技術(shù)的實(shí)用價(jià)值。以比較典型的95%準(zhǔn)確率為例,200個(gè)車位隨時(shí)都會(huì)存在至少10個(gè)車位的誤判,這樣的誤判率,對(duì)于停車引導(dǎo)、停車計(jì)費(fèi)等都會(huì)造成顯著影響。因此,如何有效克服磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)的鄰車位干擾問(wèn)題,成為車位檢測(cè)技術(shù)走向?qū)嵱盟仨毥鉀Q的一個(gè)問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的是提供一種基于光照度與地磁聯(lián)合探測(cè)的復(fù)合型車位檢測(cè)裝置與檢測(cè)方法,同時(shí)通過(guò)探測(cè)車位上光照度、磁場(chǎng)這兩種不同的物理量,加以聯(lián)合處理,實(shí)現(xiàn)對(duì)車位狀態(tài)的準(zhǔn)確檢測(cè)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,采用以下技術(shù)方案:一種基于光照度與地磁聯(lián)合探測(cè)的復(fù)合型車位檢測(cè)方法,其特征在于:所述方法采用光照度和地磁聯(lián)合進(jìn)行檢測(cè),具體為:車輛駛?cè)胧录臋z測(cè):如果出現(xiàn)了磁場(chǎng)的變化,并且伴隨發(fā)生了光照度下降,且下降后的照度到達(dá)某門限值,則可判定本車位有車輛駛?cè)耄卉囕v駛離事件的檢測(cè):車輛的駛離會(huì)對(duì)地磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng),如果出現(xiàn)了磁場(chǎng)的變化,并且伴隨光照度值增加,則可判定本車位有車輛駛離。采用條件刪除法進(jìn)行檢測(cè),具體為:(1)以t為時(shí)間間隔,對(duì)磁場(chǎng)以及光照度進(jìn)行周期性的連續(xù)采樣,并建立緩存隊(duì)列,保存過(guò)去n點(diǎn)的采樣值,如下:磁場(chǎng)采樣值隊(duì)列:m0、m1、m2、...mn(n=1、2、3...,m0為初始測(cè)量值,mn為第n次的測(cè)量值)光照度采樣值隊(duì)列:l0、l1、l2、...ln(n=1、2、3...,l0為初始測(cè)量值,ln為第n次的測(cè)量值)每進(jìn)行一次采樣,則計(jì)算一次磁場(chǎng)采樣值隊(duì)列的總體方差varm,計(jì)算公式如下:其中,是指過(guò)去n個(gè)采樣點(diǎn)的平均值,即(2)指定一個(gè)門限值thvarm,當(dāng)滿足以下條件時(shí),認(rèn)為車位上可能發(fā)生了車輛進(jìn)出事件,否則認(rèn)為車位上沒(méi)有發(fā)生車輛進(jìn)出事件:varm>thvarm(3)當(dāng)滿足上述條件時(shí),再通過(guò)光照度變化情況實(shí)現(xiàn)對(duì)事件的篩選;在光照度采樣值隊(duì)列中搜索照度變化的最大值deltalmax,方法如下:deltalmax=max(|li-lj|)其中,i,j在(0,1,2,…,n)中取值,并且滿足i<j;指定一個(gè)門限值thdeltal,采取以下判定規(guī)則,判定是否為本車位事件:當(dāng)判定為本車位事件之后,通過(guò)以下判定規(guī)則判定事件類型:(4)對(duì)于車輛駛?cè)胧录?,可將車位?dāng)前狀態(tài)無(wú)條件置為有車;對(duì)于車輛駛離事件,可將車位當(dāng)前狀態(tài)無(wú)條件置為無(wú)車。3、如權(quán)利要求1所述的基于光照度與地磁聯(lián)合探測(cè)的復(fù)合型車位檢測(cè)方法,其特征在于:采用最大似然概率判定法進(jìn)行檢測(cè),具體為:(1)建立磁擾強(qiáng)度的概率分布模型當(dāng)通過(guò)人工或者其他具有高可信度的自動(dòng)化、半自動(dòng)化方式,確定車位無(wú)車時(shí),記錄磁場(chǎng)傳感器的測(cè)量值m0;定義任意時(shí)刻的磁場(chǎng)擾動(dòng)強(qiáng)度mdist如下:mdist=|mt-m0|其中,mt為任意時(shí)刻t的磁場(chǎng)測(cè)量值,該時(shí)刻可能有車,也可能無(wú)車;然后,建立mdist取值對(duì)應(yīng)于“有車”、“無(wú)車”兩種狀態(tài)的概率分布模型;其中,f0(mdist)表示mdist取值對(duì)應(yīng)的無(wú)車狀態(tài)的概率密度,f1(mdist)表示mdist取值對(duì)應(yīng)的有車狀態(tài)的概率密度,當(dāng)mdist越大時(shí),有車的可能性越大,當(dāng)mdist越小,無(wú)車的可能性越大;z1是有車狀態(tài)下,mdist可能出現(xiàn)的最小值;z0是無(wú)車狀態(tài)下,mdist可能出現(xiàn)的最大值;h1是在有車狀態(tài)下,mdist在取值為γ處的概率密度,γ為探測(cè)器飽和值,即磁擾強(qiáng)度的最大輸出值;h0是在無(wú)車狀態(tài)下,mdist在取值為0處的概率密度,0表示無(wú)磁擾的情況;概率密度函數(shù):其中(2)建立光照度變化量的概率分布模型定義任意時(shí)刻t的光照度相對(duì)于前一時(shí)刻t-1的變化量δlum如下:δlum=lum(t)-lum(t-1)建立光照度變化量的概率分布模型;其中,f0(δlum)表示與δlum取值相對(duì)應(yīng)的車輛駛離事件的概率密度函數(shù);f1(δlum)表示與δlum取值相對(duì)應(yīng)的車輛駛?cè)胧录母怕拭芏群瘮?shù);當(dāng)δlum取值為α?xí)r,f0(δlum)取值為0,f1(δlum)取值為h1,表明發(fā)生車輛駛?cè)胧录母怕瘦^大,而發(fā)生車輛駛離的可能性極低;當(dāng)δlum取值為β時(shí),f0(δlum)取值為h0,f1(δlum)取值為0,表明發(fā)生車輛駛離事件的概率較大,而發(fā)生車輛駛?cè)氲目赡苄詷O低;上述的α以及β取值表示光照極強(qiáng)的情況下,在光照度傳感器的飽和輸出值后,在車輛駛?cè)牒婉傠x的兩種情況下,光照度的增加量;z0的物理含義是車輛駛離時(shí),照度反而降低的異常狀況下,光照度的最大降幅;z1的物理含義是車輛駛?cè)霑r(shí),照度反而增加的異常狀況下,光照度的最大增幅;此外,根據(jù)概率密度函數(shù)定義,滿足以下等式:根據(jù)以上模型,可以推導(dǎo)出與光照度變化量相關(guān)的概率密度函數(shù)如下:其中(3)基于最大似然概率的二元判定由于光照度變化量與磁擾強(qiáng)度是兩個(gè)完全不同的物理量,因此近似認(rèn)為光照度的變化與磁擾強(qiáng)度的變化不存在明顯的相關(guān)性,近似為獨(dú)立事件;因此,對(duì)于任意時(shí)刻的δlum與mdist,“有車”和“無(wú)車”兩種狀態(tài)的概率密度如下:其中,f0體現(xiàn)了“無(wú)車”的概率,f1體現(xiàn)了“有車”的概率;因此,取概率最大者作為判定結(jié)果,即:一種基于光照度與地磁聯(lián)合探測(cè)的復(fù)合型車位檢測(cè)裝置,其特征在于:所述裝置包括有磁場(chǎng)傳感器和光照度傳感器,磁場(chǎng)傳感器和光照度傳感器向處理單元傳遞測(cè)量到的信號(hào)或數(shù)據(jù)。處理單元將處理后的信息與通信單元進(jìn)行相互交換。所述裝置有一個(gè)殼體,光照度傳感器位于殼體內(nèi)部、嵌入殼體壁或者貼附在殼體表面。外殼由透光的材料制成,或者由具有透光窗和\或透光孔結(jié)構(gòu)的不透光的材料制成,光照度傳感器位于殼體內(nèi)部。磁場(chǎng)傳感器和光照度傳感器通過(guò)模擬信號(hào)或者uart、i2c、spi類型的數(shù)字接口向處理單元傳遞信號(hào)或數(shù)據(jù)。一種采用上述方法的基于光照度與地磁聯(lián)合探測(cè)的復(fù)合型車位檢測(cè)裝置,其特征在于:所述裝置包括有磁場(chǎng)傳感器和光照度傳感器,磁場(chǎng)傳感器和光照度傳感器通過(guò)模擬信號(hào)或者uart、i2c、spi等數(shù)字接口向處理單元傳遞測(cè)量到的信號(hào)或者數(shù)據(jù)。處理單元將處理后的信息與通信單元進(jìn)行相互交換。所述裝置有一個(gè)殼體,光照度傳感器位于殼體內(nèi)部、嵌入殼體壁或者貼附在殼體表面。外殼由透光的材料制成,或者由具有透光窗和\或透光孔結(jié)構(gòu)的不透光的材料制成,光照度傳感器位于殼體內(nèi)部。該類型檢測(cè)裝置相比于其他類型檢測(cè)手段,主要具有以下優(yōu)勢(shì):(1)通過(guò)利用車輛對(duì)光照的遮擋效應(yīng),克服傳統(tǒng)純地磁檢測(cè)所遇到的鄰車位干擾問(wèn)題,顯著提高檢測(cè)準(zhǔn)確率;(2)由于所采用的光照度傳感器和磁場(chǎng)傳感器都屬于被動(dòng)探測(cè)技術(shù),探測(cè)裝置本身不需要發(fā)射任何能量,因此功耗極低,便于采用電池、太陽(yáng)能等容量有限的方式供電;(3)相比于超聲波、激光、紅外等探測(cè)方法,由于利用了光線的反射、折射、衍射效應(yīng),具有較強(qiáng)的抗污漬、泥土、落葉等雜物遮擋的能力;(4)實(shí)現(xiàn)成本較低,其采用的光照度傳感器和磁場(chǎng)傳感器均有成熟、量產(chǎn)、易于從市場(chǎng)采購(gòu)的型號(hào)產(chǎn)品,利于大范圍、大批量推廣應(yīng)用;(5)施工成本低,除了打孔之外,無(wú)需布線、切割地面等,施工便捷。該發(fā)明同時(shí)利用了車體對(duì)地磁場(chǎng)的擾動(dòng)效應(yīng)以及對(duì)環(huán)境光線的遮擋效應(yīng),能有效克服傳統(tǒng)純地磁型檢測(cè)技術(shù)面臨的鄰車位干擾問(wèn)題,顯著提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率。附圖說(shuō)明圖1為車輛對(duì)相鄰車位的磁場(chǎng)擾動(dòng)示意圖;圖2為本發(fā)明中裝置的組成框圖;圖3為本發(fā)明中裝置的組成結(jié)構(gòu)圖;圖4為本發(fā)明中裝置克服雜物遮擋示意圖;圖5為照度條件示意圖;圖6為光線垂直照射的鄰車位車輛進(jìn)出影響示意圖;圖7為光線傾斜照射時(shí)的鄰車位車輛進(jìn)出影響示意圖;圖8為光線斜照時(shí)的車身遮擋示意圖;圖9為mdist對(duì)應(yīng)的概率分布模型;圖10為光照度變化量對(duì)應(yīng)的概率分布模型圖中,l為外界光線,b為電池,h為外殼,s1為光照度傳感器,s2為磁場(chǎng)傳感器,t為通光孔\通光窗;z為污漬、泥土、落葉等遮蓋物。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖2所示,光照度傳感器s1、磁場(chǎng)傳感器s2通過(guò)模擬信號(hào)或者i2c、spi、uart等數(shù)字接口與處理單元p相連。其中,s1可以是對(duì)數(shù)光照度傳感器或者線性光照度傳感器,其作用是將光照度轉(zhuǎn)換為電信號(hào),其輸出可以是模擬電壓或電流信號(hào)或者i2c、spi等數(shù)字接口信號(hào)。在具體實(shí)現(xiàn)上,可以采用但不限于采用較為常見(jiàn)的光敏電阻器或者專用的環(huán)境光照度傳感器。例如,murata的lt-1pa01、ti的opt3006\opt3002\opt3001、siliconlabs的si1153\si1133、osram的sfh3716\sfh5711\sfh3711\sfh3710\sfh3410等。s2磁場(chǎng)傳感器的作用是將磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),使得檢測(cè)裝置能夠測(cè)量到地球磁場(chǎng)的變化。在具體實(shí)現(xiàn)上,可以采用但不限于采用目前市面上常見(jiàn)的1軸、2軸、3軸磁阻傳感器、數(shù)字磁羅盤或者帶有磁羅盤功能的6軸傳感器、9軸傳感器等。例如,honeywell的hmc5883\hmc5983(已經(jīng)停產(chǎn))、nxp的mag3110\fxos8700cq、st(意法半導(dǎo)體)的lis3mdl\lsm303agr\lsm303ah\lsm303c\lsm303d\lsm303dlhc等。處理單元p可以是c51系列、stm系列、msp系列、avr系列等各種不同系列的單片機(jī)或者具有相似功能的處理器,其實(shí)現(xiàn)的功能是采集、處理光照度傳感器和磁場(chǎng)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)。通信單元c可以是采用無(wú)線方式或者有線方式實(shí)現(xiàn)的功能單元,其功能是實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)或者檢測(cè)結(jié)果的輸出或者上報(bào)。供電單元可以采用電池或者有線供電方式實(shí)現(xiàn),其作用是為探測(cè)器的工作供電。此外,探測(cè)裝置中,s1、s2、p可以部分或者全部集成到單片的集成電路中,從而進(jìn)一步降低探測(cè)裝置在大批量生產(chǎn)時(shí)的制造成本,同時(shí)縮小體積,并提高可靠性,進(jìn)一步提高該檢測(cè)裝置的工程實(shí)用價(jià)值。如圖3所示,s1、s2兩類傳感器可以位于外殼h所形成的腔體內(nèi)部,也可以嵌入外殼壁中,或者貼附在殼體表面,殼體上可以根據(jù)需要開(kāi)設(shè)通光孔或者通光窗,最終目的是實(shí)現(xiàn)外界光線l能夠被s1探測(cè)。如圖4所示,該裝置安裝在地面時(shí),可以借助通體或半通體透光、多孔開(kāi)窗等外殼設(shè)計(jì)克服地表污漬、泥土、落葉等對(duì)光線的遮擋影響。這樣的設(shè)計(jì)充分利用了光線的反射、折射、衍射特性,確保光照度傳感器對(duì)光照度的探測(cè)能力。此外,由于檢測(cè)裝置的抗鄰車位干擾功能需要借助于環(huán)境的光線照射,對(duì)于夜間、室內(nèi)等環(huán)境光照度較低的情況,可以借助路燈等人工手段提供輔助光源,如圖5所示:在低照度環(huán)境,且無(wú)法提供人工輔助照明的情況下,檢測(cè)裝置可從光照度-地磁聯(lián)合檢測(cè),退化為純地磁檢測(cè),繼續(xù)提供車位狀態(tài)的檢測(cè)功能。1.1.復(fù)合型檢測(cè)方法的原理以及具體實(shí)現(xiàn)1.1.1.復(fù)合型檢測(cè)方法采用以下原理排除鄰車位干擾復(fù)合型檢測(cè)方法是一種建立在前述復(fù)合型檢測(cè)裝置基礎(chǔ)之上的數(shù)據(jù)處理以及狀態(tài)判定方法。如圖6所示,當(dāng)光線為垂直照射或者接近于垂直照射時(shí),車輛的進(jìn)入與駛離只會(huì)對(duì)本車位的光照度產(chǎn)生影響。因此,當(dāng)探測(cè)到磁場(chǎng)擾動(dòng)時(shí),可以根據(jù)是否發(fā)生光照度變化,判定是否是本車位發(fā)生了車輛進(jìn)出事件,從而有效排除鄰車位車輛進(jìn)出造成的磁場(chǎng)干擾;此外,如圖7和圖8所示,當(dāng)光線為傾斜照射時(shí),由于車身陰影的影響,a車位車輛的駛?cè)肱c駛離會(huì)對(duì)c一側(cè)的車位光照度產(chǎn)生影響,對(duì)b一側(cè)仍然不會(huì)有影響?;诖嗽?,仍然可以增強(qiáng)b車位的抗鄰車位干擾能力。對(duì)于c車位,由于a車位的車身只遮擋了一個(gè)方向照射過(guò)來(lái)的光線,對(duì)于其余方向的照射并不會(huì)產(chǎn)生明顯影響,因此其照度的降幅是有限度的,借此可以排除光線斜照時(shí)的鄰車位遮擋影響。以上原理可歸納如下:(1)車輛駛?cè)胧录臋z測(cè)原理:車輛的駛?cè)霑?huì)對(duì)地磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng),同時(shí)由于有車與無(wú)車時(shí),照射到裝置上的光線量l存在顯著區(qū)別,即當(dāng)車位上有車輛駛?cè)胪7艜r(shí),由于車身會(huì)遮擋光線,裝置的光照度傳感器所探測(cè)到的光照度會(huì)降低。因此,如果出現(xiàn)了磁場(chǎng)的變化,并且伴隨發(fā)生了光照度下降,且下降后的照度足夠低,則可判定本車位有車輛駛?cè)搿?2)車輛駛離事件的檢測(cè)原理:車輛的駛離會(huì)對(duì)地磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng),同時(shí)由于車身對(duì)光線的遮擋作用消失,裝置的光照度傳感器所探測(cè)到的光照度會(huì)增加,因此如果出現(xiàn)了磁場(chǎng)的變化,并且伴隨光照度值增加,則可判定本車位有車輛駛離。1.1.2.復(fù)合型檢測(cè)方法采用以下原理排除非車輛的其他物體干擾:由于此類檢測(cè)裝置能夠檢測(cè)磁場(chǎng)和光照度個(gè)不同類型的物理量,因此,只有在被檢測(cè)物體同時(shí)具備磁場(chǎng)以及光照度兩個(gè)不同類型的物理特征時(shí),才能被此類檢測(cè)裝置檢測(cè)。因此,此類檢測(cè)裝置可以克服許多常見(jiàn)的非車輛目標(biāo)干擾。如下表所示,對(duì)比車輛、人體、動(dòng)物、行李箱、自行車這幾種停車位上常見(jiàn)的物體,車輛才具有最為顯著的檢測(cè)特征:表2常見(jiàn)目標(biāo)的地磁、光照度特征對(duì)比目標(biāo)類型能否擾動(dòng)地磁場(chǎng)能否影響光照度車輛能能人體不能能動(dòng)物不能能行李箱不一定能自行車能不一定1.1.3.復(fù)合型檢測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)基于上述原理,復(fù)合型檢測(cè)方法至少可以通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn),即條件篩除法與最大似然概率判定法。1.1.3.1.條件篩除法以t為時(shí)間間隔,對(duì)磁場(chǎng)以及光照度進(jìn)行周期性的連續(xù)采樣,并建立緩存隊(duì)列,保存過(guò)去n點(diǎn)的采樣值,如下:磁場(chǎng)采樣值隊(duì)列:m0、m1、m2、...mn(n=1、2、3...,m0為初始測(cè)量值,mn為第n次的測(cè)量值)光照度采樣值隊(duì)列:l0、l1、l2、…ln(n=1、2、3...,l0為初始測(cè)量值,ln為第n次的測(cè)量值)每進(jìn)行一次采樣,則計(jì)算一次磁場(chǎng)采樣值隊(duì)列的總體方差varm,計(jì)算公式如下:其中,是指過(guò)去n個(gè)采樣點(diǎn)的平均值,即指定一個(gè)門限值thvarm,當(dāng)滿足以下條件時(shí),認(rèn)為車位上可能發(fā)生了車輛進(jìn)出事件,否則認(rèn)為車位上沒(méi)有發(fā)生車輛進(jìn)出事件:varm>thvarm其中,門限值thvarm的取值可以根據(jù)傳感器靈敏度需求進(jìn)行調(diào)整,需要在傳感器實(shí)現(xiàn)之后,實(shí)地測(cè)試確定。當(dāng)滿足上述條件時(shí),再通過(guò)光照度變化情況進(jìn)一步確認(rèn)事件的發(fā)生以及屬性,實(shí)現(xiàn)對(duì)事件的篩選。為此,在光照度采樣值隊(duì)列中搜索照度變化的最大值deltalmax,方法如下:deltalmax=max(li-lj)其中,i,j在(0,1,2,…,n)中取值,并且滿足i<j。指定一個(gè)門限值thdeltal,采取以下判定規(guī)則,判定是否是本車位事件:其中,門限值thdeltal的取值需要根據(jù)光照度傳感器的靈敏度確定,可以在傳感器實(shí)現(xiàn)之后,實(shí)地測(cè)試確定。當(dāng)判定為本車位事件之后,通過(guò)以下判定規(guī)則判定事件類型:其中l(wèi)i、lj是滿足前述是否本車位事件判定規(guī)則的照度值。對(duì)于車輛駛?cè)胧录蓪④囄划?dāng)前狀態(tài)無(wú)條件置為有車;對(duì)于車輛駛離事件,可將車位當(dāng)前狀態(tài)無(wú)條件置為無(wú)車。1.1.3.2.最大似然概率判定法最大似然概率法是通過(guò)概率運(yùn)算實(shí)現(xiàn)光照度與磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)的融合,分別得到“有車”、“無(wú)車”兩種狀態(tài)的概率,然后取概率最大者作為最終的判定輸出。具體實(shí)現(xiàn)方法如下:(4)建立磁擾強(qiáng)度的概率分布模型當(dāng)通過(guò)人工或者其他具有高可信度的自動(dòng)化、半自動(dòng)化方式,確定車位無(wú)車時(shí),記錄磁場(chǎng)傳感器的測(cè)量值m0。定義任意時(shí)刻的磁場(chǎng)擾動(dòng)強(qiáng)度mdist如下:mdist=|mt-m0|其中,mt為任意時(shí)刻t的磁場(chǎng)測(cè)量值,該時(shí)刻可能有車,也可能無(wú)車。然后,建立mdist取值對(duì)應(yīng)于“有車”、“無(wú)車”兩種狀態(tài)的概率分布模型。概率分布模型與車位的地點(diǎn)、環(huán)境以及來(lái)往車輛的類型等因素有關(guān)。其中一種較為簡(jiǎn)潔、通用的分段線性模型如圖9:其中,f0(mdist)表示mdist取值對(duì)應(yīng)的無(wú)車狀態(tài)的概率密度,f1(mdist)表示mdist取值對(duì)應(yīng)的有車狀態(tài)的概率密度??梢?jiàn),當(dāng)mdist越大時(shí),有車的可能性越大,反之,當(dāng)mdist越小,則無(wú)車的可能性越大。例如,當(dāng)mdist=0時(shí),f0(mdist)取值為h0,而f1(mdist)取值為0,表明,當(dāng)mdist=0時(shí),無(wú)車的可能性遠(yuǎn)大于有車的可能性;當(dāng)mdist的取值為γ=0xffff時(shí)(0xffff為探測(cè)器飽和值,即磁擾強(qiáng)度的最大輸出值),f0(mdist)取值為0,而f1(mdist)取值為h1,表明,當(dāng)mdist=0xffff時(shí),有車的可能性遠(yuǎn)大于無(wú)車的可能性。圖中z1的物理含義是有車狀態(tài)下,mdist可能出現(xiàn)的最小值。在某些情況下,車輛的停放位置、底盤高度等因素造成探測(cè)器探測(cè)到的磁擾強(qiáng)度較低,甚至可能低于無(wú)車狀態(tài)下的磁擾強(qiáng)度。圖中z0的物理含義是無(wú)車狀態(tài)下,mdist可能出現(xiàn)的最大值。在某些情況下,即便車位處于無(wú)車狀態(tài),由于傳感器溫度漂移、鄰車位干擾等因素造成磁擾強(qiáng)度較高,甚至可能高于某些有車狀態(tài)下的磁擾強(qiáng)度。此外,根據(jù)概率密度函數(shù)的定義,滿足以下等式:根據(jù)以上模型,可以推導(dǎo)出以下概率密度函數(shù):其中(5)建立光照度變化量的概率分布模型定義任意時(shí)刻t的照度相對(duì)于前一時(shí)刻t-1的變化量δlum如下:δlum=lum(t)-lum(t-1)根據(jù)車輛駛離,光照度增大;車輛駛?cè)?,光照度減小的原理,建立光照度變化量的概率分布模型。其中一種較為簡(jiǎn)潔、通用的分段線性模型如圖10:其中,f0(δlum)表示與δlum取值相對(duì)應(yīng)的車輛駛離事件的概率密度函數(shù);f1(δlum)表示與δlum取值相對(duì)應(yīng)的車輛駛?cè)胧录母怕拭芏群瘮?shù)。當(dāng)光照極強(qiáng)時(shí),例如夏天正午,陽(yáng)光直射情況下,傳感器在被直接照射時(shí),其照度輸出可能達(dá)到飽和值。在這種情況下,當(dāng)車輛駛?cè)霑r(shí),照度下降量為α;當(dāng)車輛駛離時(shí),照度增加量為β.例如,當(dāng)δlum取值α=-50時(shí),f0(δlum)取值為0,f1(δlum)取值為h1,表明發(fā)生車輛駛?cè)胧录母怕瘦^大,而發(fā)生車輛駛離的可能性極低。以此類推,當(dāng)δlum取值β=50時(shí),f0(δlum)取值為h0,f1(δlum)取值為0,表明發(fā)生車輛駛離事件的概率較大,而發(fā)生車輛駛?cè)氲目赡苄詷O低。上述的50以及-50取值表示光照度傳感器的飽和輸出值(單位是dblux),代表光照極強(qiáng)的情況下,例如夏天正午陽(yáng)光直射時(shí),傳感器達(dá)到飽和輸出時(shí)的極值。實(shí)際的取值需要根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)的傳感器參數(shù)進(jìn)行修正,因?yàn)椴煌墓庹斩葌鞲衅骺赡艽嬖诓煌娘柡洼敵鲋?。圖中z0的物理含義是車輛駛離時(shí),照度反而降低的異常狀況下,照度的最大降幅;圖中z1的物理含義是車輛駛?cè)霑r(shí),照度反而增加的異常狀況下,照度的最大增幅。此外,根據(jù)概率密度函數(shù)定義,滿足以下等式:根據(jù)以上模型,可以推導(dǎo)出與光照度變化量相關(guān)的概率密度函數(shù)如下:其中(6)基于最大似然概率的二元判定準(zhǔn)則由于光照度變化量與磁擾強(qiáng)度是兩個(gè)完全不同的物理量,因此近似認(rèn)為光照度的變化與磁擾強(qiáng)度的變化不存在明顯的相關(guān)性,近似為獨(dú)立事件。因此,對(duì)于任意時(shí)刻的δlum與mdist,“有車”和“無(wú)車”兩種狀態(tài)的概率密度如下:其中,f0體現(xiàn)了“無(wú)車”的概率,f1體現(xiàn)了“有車”的概率。因此,取概率最大者作為判定結(jié)果,即:最大似然概率判定法通過(guò)概率運(yùn)算法則實(shí)現(xiàn)了磁擾強(qiáng)度以及光照度變化這兩種物理量的融合處理,形成任意時(shí)刻“有車”、“無(wú)車”兩種結(jié)果的可能性數(shù)值,并且通過(guò)比較兩個(gè)數(shù)值,取最大者為最終判定輸出。同時(shí),所采用的概率模型為簡(jiǎn)化的線性分段模型,不存在過(guò)度復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算,對(duì)于處理器、內(nèi)存資源要求較低,利于工程實(shí)現(xiàn)。此類復(fù)合型檢測(cè)裝置在構(gòu)成上具有以下特征:(1)同時(shí)具有光照度和磁場(chǎng)兩種物理量的探測(cè)部件以及探測(cè)功能,即通過(guò)采用光照度傳感器和磁場(chǎng)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)車位光照度、地磁場(chǎng)這兩種物理量的探測(cè),其中光照度傳感器和磁場(chǎng)傳感器可以是分離的單一功能傳感器,也可以是集成在一起的組合傳感器;(2)采用透明、半透明或者雖不透明但能透過(guò)一定光線的材料做成的外殼,或者通過(guò)在無(wú)法透光的外殼上開(kāi)透光窗、透光孔實(shí)現(xiàn)透光,其最終目的是使得外界照射到車位上的光線能夠被裝置的光照度傳感器采集到;(3)在外殼設(shè)計(jì)上,通過(guò)選用通體透光、半通體透光或者多透光窗、多透光孔的設(shè)計(jì),同時(shí)利用光線在殼體中的反射、折算、衍射原理,克服污漬、落葉等對(duì)光照的遮擋影響;(4)可能但未必一定具有無(wú)線傳輸功能單元或者有線傳輸功能單元,實(shí)現(xiàn)對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)或者檢測(cè)結(jié)果的上報(bào);(5)可能但未必一定具有電池供電單元或者有線供電單元,為探測(cè)裝置供電。當(dāng)前第1頁(yè)12
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