引言

隨著城市經濟規(guī)模的飛速發(fā)展和市民生活水平的不斷提高，城市各種車輛尤其是私家車保有量不斷增長，停車場難找、車位緊張、等位耗時等問題一直困擾著公眾。因此，出現(xiàn)了停車場誘導系統(tǒng)，通過地磁車位探測器檢測車位狀態(tài)，發(fā)布車位信息，弓導公眾泊車。

地磁車位探測器是采用地磁傳感器監(jiān)測車位在有車與無車兩種狀態(tài)下地磁的變化情況，實現(xiàn)車輛有無的判斷的。如果地磁車位探測器獲得的無車狀態(tài)下的地磁場磁感應強度值不準確，將會出現(xiàn)車位狀態(tài)判斷錯誤的情況。而由于設備自身原因及自然環(huán)境影響，在無車狀態(tài)下，地磁傳感器檢測的磁感應強度會發(fā)生變化，因此需要定期對地磁車位探測器在無車狀態(tài)下的磁感應強度值進行標定。

本文研究了地磁車位探測器的標定值（即在無車狀態(tài)下的磁感應強度值）的變化特點，根據其特點設計了一種地磁車位探測器的在線標定方法，實現(xiàn)地磁車位探測器的在線自動標定，使其標定值更加準確，以提高車位狀態(tài)判斷的準確率。

1標定值變化統(tǒng)計分析

筆者以一個停車場的35個地磁車位探測器為研究對象，對地磁車位探測器的標定值進行了統(tǒng)計分析。第一種是以5個月為階段，分析節(jié)點各月間的變化；第二是以4周為階段，分析節(jié)點標定值每周的變化；第三是以4周為階斷，針對部分典型節(jié)點分析每日的變化。

1.1月度變化

在5個月的時間內，觀測到節(jié)點標定值均呈下降趨勢,計算平均每月的變化值及其累計分布，可得節(jié)點的月度變化值最大為T8,最小為T,變化值在［-10,-1］間的節(jié)點占94.29%。

1.2每周變化

對15個地磁車位探測器進行標定值每周變化分析，相鄰兩周的標定值的差值按從小到大排列，其散點圖如圖1所示,其縱坐標代表差值，橫坐標為序號。差值區(qū)間分布如表1所列。

由以上分析可得，相鄰兩周的差值變化主要集中在[－2，2]，占77.78%；在[-3，3]范圍內占86.67%。

1.3每日變化

對部分節(jié)點在4周內的標定值和每日變化值進行分析，可以發(fā)現(xiàn)：

（1）相鄰兩天內的標定值變化未呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性；不同節(jié)點的每天變化值大小不同。

（2）相鄰兩天的變化值所占百分比如圖2所示，變化值在[-3，3]區(qū)間的比率為90.84%，在[-4，4]區(qū)間占94.66%。

（3）連續(xù)兩天出現(xiàn)同一方向大幅度變動的情況很少，連續(xù)兩天變化值的百分比如圖3所示，連續(xù)兩天變化值在［-6,6］范圍內的比率為94.44%。

（4）對于日變化值大的節(jié)點，在車位空閑情況下，可觀測到當天標定值逐漸下降。

1.4標定值變化分析

通過前面的分析，可得到如下結論：

（1）長時間內，標定值具有下降趨勢；相鄰兩月的變化值大多數在[-10，10]范圍內，占91.67%。

（2）每周標定值的變化主要集中在[-2，2]，占77.78%；在[-3，3]范圍內占86.67%；在[-6，6]范圍內占93.33%，在[-9，9]范圍內達到100%。

（3）短時間內，如相鄰兩天內，標定值變化不定，上下振蕩。相鄰兩天的變化值在[-2，2]間的比率為83.97%，[-3，3]間占90.84%，[-4，4]間占94.66%，[-5，5]間占96.56%。

（4）連續(xù)兩天出現(xiàn)同一方向大幅度變動的情況很少，連續(xù)兩天變化值在[-4，4]范圍內的百分比（即兩天的變化幅度在4以內）為85.71%，在[-6，6]范圍內的百分比（即兩天內變化幅度在6以內）為94.44%。

（5）對于日變化量較大的節(jié)點，若車位空閑，可觀測到標定值逐漸下降。

2基于統(tǒng)計分析的地磁車位探測器在線標定方法

基于上述標定值分析，本文提出了一種基于統(tǒng)計分析的地磁車位探測器在線標定方法。該在線標定方法中涉及到的設備包括地磁車位探測器、傳輸網絡和數據中心。其中，地磁車位探測器用于檢測地磁的磁感應強度值，并將其經傳輸網絡傳送給數據中心。數據中心對數據進行分析，得出無車時的磁感應強度值，并將其作為標定值，同時將該值經傳輸網絡發(fā)送給地磁車位探測器存儲。

地磁車位探測器在線標定方法一般由三部分組成：

第一，設置標定值的計算周期，假設為m小時。

第二，對地磁車位探測器檢測的磁感應強度值進行統(tǒng)計分析，步驟如下：

地磁車位探測器定期采集當前車位的地磁場磁感應強度值，并將該值和采集時間發(fā)送至數據中心；

通過人工判斷車位狀態(tài)并告知數據中心，數據中心篩選出一段時間內每個計算周期內無車時地磁車位探測器檢測的磁感應強度值:

數據中心計算相鄰兩個計算周期的磁感應強度的差值，并對差值進行概率統(tǒng)計分析，計算a的值，使差值落在范圍［-a,a］內的概率為90%。

第三，對標定值進行在線標定，步驟如下：

通過人工判斷，可得到無車時地磁車位探測器檢測的磁感應強度值，并以此作為地磁車位探測器在下一個計算周期的標定值B存儲于數據中心，同時發(fā)送給地磁車位探測器存儲；

地磁車位探測器檢測得到當前車位的磁感應強度值,并將數值和采集時間發(fā)送至數據中心；

一個計算周期(m小時)到達后，數據中心對該時間段范圍［B-a,B+a］中的磁感應強度值進行統(tǒng)計，假設值為x的磁感應強度值的數目最多，則存儲x作為下一個計算周期的的標定值；

數據中心將該計算周期的標定值x發(fā)送給地磁車位探測器，地磁車位探測器存儲該值；

在下一個計算周期重復步驟(2)、(3)、(4)。

3系統(tǒng)實施案例

本文的在線標定方法已經在實際系統(tǒng)中得到應用。基于統(tǒng)計分析的地磁車位探測器在線標定系統(tǒng)由地磁車位探測器、傳輸網絡和數據中心構成。傳輸網絡為ZigBee無線網絡，其設備包括中繼和網關；中繼實現(xiàn)與地磁車位探測器和網關的直接通信；網關實現(xiàn)與中繼和數據中心的直接通信。

地磁車位探測器檢測地磁的磁感應強度值，并將其經傳輸網絡傳送給數據中心。地磁車位探測器主要由地磁傳感器、微處理器、存儲模塊、無線通信模塊、電源組成。其中，地磁傳感器采集該地磁車位探測器所在車位的地磁場磁感應強度；微處理器模塊控制其他模塊進行工作；存儲模塊用于存儲地磁傳感器采集的磁感應強度值和標定值；無線通信模塊用來與傳輸網絡進行數據通信；電源用于給其他模塊供電。

數據中心接收地磁車位探測器傳輸的數據，執(zhí)行統(tǒng)計分析，計算得到該地磁車位探測器的標定值，并將其經網關和中繼發(fā)送至地磁車位探測器。

設置標定值的計算周期可設為24h。對標定值統(tǒng)計分析的步驟如下：

地磁車位探測器每隔20s采集一次磁感應強度值,并將該值和采集時間發(fā)送至數據中心。

在地磁車位探測器的安裝位置安排人員記錄有無車輛，并告知數據中心的工作人員；通過數據中心的軟件篩選出28天內每24h無車時地磁車位探測器檢測的磁感應強度值。

數據中心計算得到相鄰兩天的磁感應強度差值，計算這些差值的概率；同時計算a的值，使差值落在范圍［-a,a］內的概率為90%。根據第2節(jié)的分析結果可得a=3。

在線標定步驟如下：

將上面分析的第28天無車時地磁車位探測器檢測的磁感應強度值設為第29天的標定值存儲于數據中心，并通過傳輸網絡發(fā)送至地磁車位探測器；地磁車位探測器通過其存儲模塊存儲該值。假設該值B=4170。

地磁車位探測器將第29天內采集到的磁感應強度值和采集時間發(fā)送至數據中心。

在第30天0:00:00，數據中心對第29天內在范圍［4170-3,4170+3］即［4167,4173］中的磁感應強度值進行數目統(tǒng)計，假設值為4171的磁感應強度值的數目最多，貝帝儲4171作為第30天的標定值。

數據中心將第30天的標定值4171經網關和中繼發(fā)送給地磁車位探測器，地磁車位探測器通過存儲模塊存儲該值。

4結語

針對地磁車位探測器的標定值不穩(wěn)定的問題，本文研究了地磁車位探測器的標定值的變化特點，并設計了一種地磁車位探測器的在線標定方法，實現(xiàn)了地磁車位探測器的在線自動標定。該方法可使其標定值更加準確，以提高車位狀態(tài)判斷的準確率。該在線標定方法通過對標定值的變化范圍進行統(tǒng)計分析，可跟蹤標定值的變化，對其進行定期修正。目前,該方法已在實際系統(tǒng)中得到應用，并取得了較好的效果，可有效減少由于標定值不準確而引起的車位狀態(tài)判斷錯誤問題,提高了停車場管理系統(tǒng)的準確性。

20211019_616e4c9d6ee76__基于統(tǒng)計分析的地磁車位探測器在線標定方法