Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Belegungszustands eines

Stellplatzes eines Parkraums

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes eines Parkraums.

Solch ein Verfahren ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift

DE 19543151 AI offenbart, in welcher eine Anordnung und ein Verfahren zur eindeutigen Erfassung von Fahrzeugen auf Verkehrsflächen beschrieben

werden. Der Messung liegt dabei das örtliche Magnetfeld, das z.B. das

ungestörte Erdmagnetfeld sein kann, zugrunde, welches durch die

ferromagnetische Wirksamkeit von Fahrzeugen in seinem Feldlinienverlauf in Betrag und Richtung einer Veränderung unterliegt. Der Magnetfeldsensor wird mit zusätzlichen Komponenten zur Magnetfeldflusskonzentration versehen. Des Weiteren wird die temperaturabhängige Kennlinie des Magnetfeldsensors

bestimmt und diese bei der Auswertung berücksichtigt.

Wie die Messdaten statistisch ausgewertet werden sollen, ist in dieser Schrift jedoch nicht offenbart.

Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes eines Parkraums, umfassend zumindest folgende

Verfahrensschritte:

a. Erfassen von Magnetfeldwerten im Umfeld des Stellplatzes in Richtung einer ersten Achse mittels einer geomagnetischen Sensoreinheit über eine vorbestimmte Zeitdauer mit einer vorbestimmten Abtastrate, b. Berechnen einer Summe der innerhalb der vorbestimmten Zeitdauer erfassten Magnetfeldwerte,

c. Normieren der im Verfahrensschritt b berechneten Summe in Abhängigkeit von einer Standardabweichung der Magnetfeldwerte,

d. Bestimmen eines statistischen Moments r-ten Grades in Abhängigkeit von der im Verfahrensschritt c normierten Summe, wobei n eine positive ganze Zahl ist,

e. Durchführen einer inversen Fourier-Transformation in Abhängigkeit von dem im Verfahrensschritt d bestimmten statistischen Moment,

f. Bestimmen des Belegungszustands des Stellplatzes mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der im Verfahrensschritt e

durchgeführten inversen Fourier-Transformation.

Ein Parkraum weist hierbei wenigstens einen Stellplatz auf. Dieser Stellplatz ist entsprechend dafür geeignet, ein Kraftfahrzeug darauf abzustellen. Der Parkraum kann beispielsweise ein gewöhnlicher Parkplatz oder auch ein Parkhaus oder eine Parkzone sein.

Unter Belegungszustand des Stellplatzes ist zu verstehen, ob der Stellplatz von einem Kraftfahrzeug belegt ist oder ob der Stellplatz frei ist.

Vorteilhaft ist hierbei, dass durch das Verfahren mit einer vorgegebenen

Wahrscheinlichkeit bestimmt werden kann, ob ein Stellplatz belegt ist oder nicht.

Zudem ist das Verfahren ortsunabhängig einsetzbar und robust gegen externe

Störungen. Dies liegt darin begründet, dass die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion P für eine entsprechend kurze Zeitdauer, wie sie bei diesem Verfahren vorbestimmt ist, durch die Verteilung der Fluktuation der in diesem Zeitraum erfassten

Magnetfeldwerte y _n ermittelt werden kann. Dabei ergibt sich durch die kurze Zeitdauer keine Gaußsche Verteilung der Magnetfeldwerte.

Die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion P ermöglicht wiederum einen Rückschluss darauf, ob der Stellplatz belegt oder frei ist. Dass die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion P durch die inverse Fourier-Transformation ermittelt werden kann, ist beispielsweise in der Schrift„Universal Fluctuations in Correlated Systems" von Bramwell, S. T. et al. (Physical Review Letters, Vol. 84, No. 17, P3744ff.) offenbart, wobei erkannt wurde, dass diese Methode zur Bestimmung des Belegungszustands heranziehbar ist. Des Weiteren definiert die charakteristische Funktion φ _η eine entsprechende

Wahrscheinlichkeitsverteilung für den jeweiligen n-ten Magnetfeldwert y _n .

Die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion P eines als n-ten Wert abgetasteten

Magnetfeldwerts y _n kann bestimmt werden zu: p ( v ) = _e - "yn- _v ^r

r ^}nJ Γ(γ) wobei Γ() die aus der Mathematik allgemein bekannte Gammafunktion und γ = - ist.

z γ = - ist hierbei vordefiniert und für geomagnetische Sensoreinheiten bekannt.

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Des Weiteren kann der Logarithmus der charakteristischen Funktion φ _η als Serie des statistischen Moments r-ten Grades k _r des jeweiligen Magnetfeldwerts y _n ausgedrückt werden als:

, wobei das statistische Momenten r-ten Grades k _r eines Magnetfeldwertes y„ definiert ist als: M = rfr - i)! n- ^r wobei wiederum γ = - gilt.

Wie in der Schrift von Bramwell, S. T. et al. offenbart, sind die Gamma- Variablen statistisch unabhängig, weswegen die charakteristische Funktion φ der Summe Y der

Magnetfeldwerte y _n das Produkt der charakteristischen Funktionen φ _η der einzelnen

Magnetfeldwerte y _K ist:

Daraus ergibt sich dann die Serie des statistischen Moments r-ten Grades k _r zu: wobei die inverse Fourier-Transformation von dieser Serie die

Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion P der erfassten Magnetfeldwerte y _n über die vorbestimmte Zeitdauer ist. Zudem ist die Summe F der Magnetfeldwerte y _n

, woraus sich die normierte Summe Y _norm berechnen lässt, indem die Summe F durch die Standardabweichung a _y der Magnetfeldwerte y _n geteilt werden:

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Bestimmen des Belegungszustands des Stellplatzes im Verfahrensschritt f erfolgt, indem ein durch den Verfahrensschritt e erhaltener Wert mit einem vordefinierten Schwellenwert verglichen wird. Dabei wird der Stellplatz als belegt bestimmt, falls der Wert größer als der Schwellenwert ist.

Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Wahl des Schwellenwerts die Wahrscheinlichkeit beeinflusst werden kann, mit der bestimmt wird ob der Stellplatz belegt bzw. frei ist.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Verfahrensschritt a bis f zusätzlich noch für Magnetfeldwerte in Richtung einer zweiten und/oder einer dritten Achse durchgeführt werden, wobei die erste, zweite und/oder dritte Achse insbesondere senkrecht aufeinander stehen. Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Verifizierung des Ergebnisses, ob der Parkplatz belegt bzw. frei ist, durchgeführt werden kann. Zudem kann für jeden Verfahrensdurchlauf, welcher die Magnetfeldwerte in Richtung einer anderen Achse erfasst, unterschiedliche Einstellung herangezogen werden. So kann beispielsweise beim Verfahren, in welchem Magnetfeldwerte in Richtung der x-Achse erfasst werden, das statistische

Moment dritten Grades, und beim Verfahren, in welchem Magnetfeldwerte in Richtung der y-Achse erfasst werden, das statistische Moment vierten Grades bestimmt werden. Stimmen die Ergebnisse beider Verfahren überein, kann mit noch höherer

Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass das jeweilige Ergebnis korrekt ist.

Der bestimmte Belegungszustand kann beispielsweise an ein Parkleitsystem weitergeleitet werden, welches aufgrund des Belegungszustands eine Freigabe bzw. Sperrung des Stellplatzes bewirkt, oder auch intern von der Vorrichtung verarbeitet werden. So kann die Vorrichtung beispielsweise eine Anzeige aufweisen, mittels welcher deutlich sichtbar ist, ob der Stellplatz frei oder belegt ist.

Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Bestimmung eines

Belegungszustands eines Stellplatzes eines Parkraums. Hierbei weist die Vorrichtung eine geomagnetische Sensoreinheit und eine Verarbeitungseinheit auf. Zudem ist die

Vorrichtung dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.

Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Vorrichtung mit einer vorgegebenen

Wahrscheinlichkeit bestimmt werden kann, ob ein Stellplatz belegt ist oder nicht.

Zudem kann die Vorrichtung ortsunabhängig eingesetzt werden und beispielsweise bereits bei der Produktion entsprechend kalibriert bzw. initialisiert werden.

Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur

Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur

Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes. Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in welchem die charakteristischen Funktionen für die beiden möglichen Zustände des Stellplatzes dargestellt sind.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes.

Dargestellt ist ein Parkraum 100 für Kraftfahrzeuge, welcher mehrere Stellplätze 110 aufweist. Der Parkraum 100 kann beispielsweise ein gewöhnlicher Parkplatz oder ein Parkhaus oder eine Parkzone sein. Es wäre auch alternativ denkbar, dass der Parkraum 100 lediglich einen Stellplatz 110 aufweist. Der Stellplatz 110 weist eine Vorrichtung 10 auf. Die Vorrichtung 10 kann beispielsweise im Boden des Stellplatzes eingelassen oder darauf montiert sein. Weist der Stellplatz 110 eine Decke auf, kann die Vorrichtung 10 alternativ auch dort angeordnet sein. Die Vorrichtung 10 weist eine geomagnetische Sensoreinheit 20 und eine Verarbeitungseinheit 30 auf. Die geomagnetische Sensoreinheit 20 ist dabei insbesondere als dreiachsiger Sensor ausgestaltet und mit der Verarbeitungseinheit 30 verbunden, wobei diese Verbindung kabelgebunden ausgestaltet ist, jedoch alternativ auch drahtlos sein könnte.

Insbesondere ist die Sensoreinheit 20 als M EMS ausgestaltet, um das Magnetfeld im Umfeld des Stellplatzes zu erfassen. Die Verarbeitungseinheit 30 ist dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen, welches nachfolgend näher beschrieben wird. Die Verarbeitungseinheit 30 könnte hierbei auch extern angeordnet sein, beispielsweise als Server.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Belegungszustands eines Stellplatzes.

Bei diesem Verfahren wird nach dem Start S in einem Verfahrensschritt a mittels einer geomagnetischen Sensoreinheit 20 Magnetfeldwerte y _H im Umfeld des

Stellplatzes 110 in Richtung einer ersten Achse erfasst. Die Magnetfeldwerte

y _H werden dabei über eine vorbestimmte Zeitdauer mit einer vorbestimmten

Abtastrate erfasst. Eine typische Abtastrate liegt bei 0,1Hz und es werden

beispielsweise 128 Magnetfeldwerte in Richtung der ersten Achse erfasst,

woraus sich eine Zeitdauer für die Erfassung von 1280s ergibt. Gegenüber der gesamten Lebensdauer der Sensoreinheit von mehreren Jahren, kann die obige Zeitspanne daher als kurz angesehen werden.

Anschließend an den Verfahrensschritt a wird in einem Verfahrensschritt b eine Summe F von den im Verfahrensschritt a erfassten Magnetfeldwerten y _n berechnet:

— 7 n

Anschließend wird in einem Verfahrensschritt c die im Verfahrensschritt b berechnete Summe F in Abhängigkeit von einer Standardabweichung a _y der im Verfahrensschritt a erfassten Magnetfeldwerte y _n normiert. Hierfür wird die Standardabweichung a _y der erfassten Magnetfeldwerte y _n bestimmt und daraufhin die berechnete Summe F durch die Standardabweichung a _y geteilt, um eine normierte Summe Υ _η0 ι™ zu erhalten:

Nachfolgend wird in einem Verfahrensschritt d ein statistisches Moment r-ten Grades k _r in Abhängigkeit von der im Verfahrensschritt c normierten Summe

¥ _nem bestimmt:

Hierbei sind n und r positive ganze Zahlen. Bei Feldversuchen hat sich herausgestellt, dass insbesondere für r=3 oder r=4, also für die Schiefe und die Wölbung als statistisches Moment k,, ein sehr gutes Ergebnis bei der

Anwendung des Verfahrens erzielt werden kann. Dies liegt in der Signalform begründet, welche die geomagnetische Sensoreinheit 20 bei der Überwachung des Stellplatzes 110 ausgibt und welche typischerweise rechteckförmig ist. Daraufhin wird in einem Verfahrensschritt e eine inverse Fourier-Transformation von dem im Verfahrensschritt d bestimmten statistischen Moment k _r

durchgeführt. Die inverse Fourier-Transformation des statistischen Moments t _F ergibt dabei einen entsprechenden Wert.

Abschließend wird in einem Verfahrensschritt f der Belegungszustand des Stellplatzes 110 mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit in Abhängigkeit von der im Verfahrensschritt e durchgeführten inversen Fourier-Transformation bestimmt. Dabei kann der entsprechende Wert, welcher sich aus der inversen

Fourier-Transformation des statistischen Moments k _r ergeben hat,

beispielsweise mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen werden. Dieser Schwellenwert bestimmt dabei die vorgegebene Wahrscheinlichkeit, mit welcher eine Aussage über den Belegungszustands des Stellplatzes 110 erfolgen kann und kann beispielsweise bei der Initialisierung der Vorrichtung während des Herstellungsprozesses bestimmt werden. Ergibt die inverse Fourier-Transformation beispielsweise einen Wert von 5000 und der

Schwellenwert beträgt 3000, kann mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass der Stellplatz 110 belegt ist. Alle Werte über 3000 stellen also einen belegten Parkplatz dar. Wird der Schwellenwert nun anders gewählt, verändert sich auch die Wahrscheinlichkeit, mit welcher für den entsprechenden Wert die Aussage getroffen werden kann, ob der Stellplatz 110 belegt bzw. frei ist. Der Schwellenwert kann beispielsweise durch Feldversuche bestimmt werden.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können die Verfahrensschritte a bis f wiederholt werden, wobei jeweils im Verfahrensschritt a Magnetfeldwerte in Richtung von einer zweiten und/oder dritten Achse erfasst werden. Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in welchem die charakteristischen Funktionen für die beiden möglichen Zustände des Stellplatzes dargestellt sind. Der Stellplatz 110 ist dabei entweder belegt, wobei die charakteristische Funktion für diesen Zustand als durchgezogene Linie 51 dargestellt ist, oder aber unbelegt, wobei die charakteristische Funktion für diesen Zustand als gestrichelte Linie 52 dargestellt ist. Die charakteristischen Funktionen sind hierbei durch eine Vielzahl von Messreihen ermittelt worden. Hierbei ist auf der x-Achse die Fluktuation der Magnetfeldwerte aufgetragen:

v — y

h = und auf der y-Achse ist das Produkt aus der Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion der Fluktuation und der Standardabweichung eingetragen:

Π = < y * P

wobei die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion P ( _w ) entspricht. Stellt man das System wie in dieser Figur 3 dar und erhält man dabei entsprechend mehr als eine Kurve, kann angenommen werden, dass das System mehrere Zustände einnehmen kann. Diese verschiedenen Zustände sind in diesem Fall, ob der

Stellplatz 110 belegt oder frei ist.