基于統計分析的地磁車位探測器在線標定方法

(4)對于日變化值大的節點，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[-19，9]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)連續兩天出現同一方向大幅度變動的情況很少，連續兩天變化值在[-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點，若車位空閑，可觀測到標定值逐漸下降。

2 基于統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計分析，步驟如下：
(1)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送至數據中心；
(2)通過人工判斷車位狀態并告知數據中心，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；
(3)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：
(1)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，同時發送給地磁車位探測器存儲；
(2)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送至數據中心；
(3)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訛假設值為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；
(4)數據中心將該計算周期的標定值x發送給地磁車位探測器，地磁車位探測器存儲該值；
(5)在下一個計算周期重復步驟(2)、(3)、(4)。

3 系統實施案例
本文的在線標定方法已經在實際系統中得到應用。基于統計分析的地磁車位探測器在線標定系統由地磁車位探測器、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；中繼實現與地磁車位探測器和網關的直接通信；網關實現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，執行統計分析，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送至地磁車位探測器。
設置標定值的計算周期可設為24 h。對標定值統計分析的步驟如下：
(1)地磁車位探測器每隔20 s采集一次磁感應強度值，并將該值和采集時間發送至數據中心。
(2)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24 h無車時地磁車位探測器檢測的磁感應強度值。
(3)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節的分析結果可得a=3。
在線標定步驟如下：
(1)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=4 170。
(2)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送至數據中心。
(3)在第30天0：00：00，數據中心對第29天內在范圍[4 170-3，4 170+3]即[4 167，4 173]中的磁感應強度值進行數目統計，假設值為4 171的磁感應強度值的數目最多，則存儲4 171作為第30天的標定值。
(4)數據中心將第30天的標定值4 171經網關和中繼發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判斷錯誤問題，提高了停車場管理系統的準確性。