王琪　王嬌　劉奎

摘 要：為了應(yīng)對當(dāng)前城市交通迫切的停車問題，充分利用停車場車位資源，提高車主出行體驗(yàn)和滿意度，降低停車場內(nèi)部的擁堵和安全隱患，文中利用無線通信、電子地圖、GIS技術(shù)和室內(nèi)定位技術(shù)設(shè)計(jì)了一套具備車位預(yù)約、車位導(dǎo)航、在線支付和反向?qū)ぼ嚬δ艿闹悄芡＼噷?dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分發(fā)揮車主隨身攜帶的智能終端的作用，利用智能終端的無線接入信號(hào)，在室內(nèi)部署的藍(lán)牙標(biāo)簽的輔助下完成高精度的定位與導(dǎo)航，有效解決當(dāng)前室內(nèi)定位與導(dǎo)航中存在的定位不準(zhǔn)確等難題，提升停車場車位使用率，進(jìn)而增加停車場收入。

關(guān)鍵詞：智能停車導(dǎo)航;智能交通;路徑規(guī)劃;反向?qū)ぼ?車輛停泊;車位資源

中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2020）04-00-03

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)和科技工業(yè)水平的發(fā)展，我國汽車保有量快速增長，給城市交通道路帶來越來越大的壓力的同時(shí)也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染、高額的經(jīng)濟(jì)損失和潛在的安全隱患。在車主的日常出行中，停車是車主不可避免的環(huán)節(jié)。然而，車主在出行過程中常常面臨為了停車遭遇徘徊數(shù)公里卻無位可停的困境。根據(jù)中國城市停車調(diào)查報(bào)告，有近八成的車主因停車問題而受到困擾，所以解決停車難問題刻不容緩。

當(dāng)前，傳統(tǒng)停車場在建設(shè)時(shí)信息化，智能化和自動(dòng)化水平較低，車位信息對車主不透明，造成停車場使用率低而車主無位可停的尷尬局面。據(jù)調(diào)查，車主在停車時(shí)常遭遇如下兩個(gè)問題：

（1）目前地圖導(dǎo)航服務(wù)只能提供導(dǎo)航到目的地周圍停車場的能力，而不能獲悉停車場空位情況，當(dāng)停車場無空位狀態(tài)時(shí)，則還需要尋找車位，給車主帶來不便體驗(yàn)的同時(shí)增加了交通負(fù)擔(dān);

（2）即使停車場有空位時(shí)，車主需要在茫茫停車場中不斷尋找車位，占用了停車場主車道，浪費(fèi)了車主時(shí)間。

本文主要概述如何將無線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與智能手機(jī)終端相結(jié)合，從而設(shè)計(jì)出一款具有車位預(yù)約、路徑規(guī)劃、室內(nèi)導(dǎo)航、反向?qū)ぼ嚭驮诰€支付等多種功能的智能停車導(dǎo)航系統(tǒng)。它可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)停車場車位資源與用戶需求信息不對等的缺點(diǎn)，極大程度地提升停車場的使用率及車主的停車體驗(yàn)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本智能停車導(dǎo)航系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D1所示，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案擬分為三大部分：車位檢測及停車場本地管理后臺(tái)，室內(nèi)定位和云端管理系統(tǒng)模塊，智能手機(jī)APP模塊。

1.1 車位檢測及停車場本地管理后臺(tái)

車位檢測及停車場本地管理后臺(tái)采用如圖2所示的系統(tǒng)架構(gòu)。系統(tǒng)利用無線地磁探測器來檢測車位占用情況，實(shí)時(shí)將車位狀態(tài)上報(bào)到管理中心。當(dāng)?shù)卮盘綔y器檢測到該車位被占用時(shí)，立馬向戶外有線區(qū)域控制器發(fā)送無線信號(hào)。戶外有線區(qū)域控制器收到信息后進(jìn)行壓縮編碼處理后發(fā)送給戶外有線集中控制器，由戶外有線集中控制器完成數(shù)據(jù)融合后，將數(shù)據(jù)傳送給本地管理后臺(tái)，由本地管理后臺(tái)完成信息處理并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。停車場管理人員可利用計(jì)算機(jī)掌握到該停車場的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)車位信息數(shù)據(jù)。本地管理后臺(tái)連接自動(dòng)道閘系統(tǒng)控制停車場出入，同時(shí)將車位感知模塊的數(shù)據(jù)通過Internet發(fā)送至云端服務(wù)器，至此即完成了車位數(shù)據(jù)的監(jiān)測與收集功能。

1.2 室內(nèi)定位和云端管理系統(tǒng)

室內(nèi)定位和云端管理系統(tǒng)（如圖3所示）采取云服務(wù)器與定位引擎結(jié)合的架構(gòu)，通過因特網(wǎng)與停車場監(jiān)測的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，收集車位監(jiān)測的數(shù)據(jù)并進(jìn)行完備的數(shù)據(jù)庫管理，篩選、分類及分析車位地點(diǎn)、數(shù)量及狀態(tài)，與用戶的智能終端APP進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互。車輛在停車場行駛過程中，實(shí)時(shí)感知藍(lán)牙定位標(biāo)簽信號(hào)強(qiáng)度RSSI及采集自身慣性傳感器的數(shù)據(jù)，融合之后發(fā)送到定位服務(wù)器。定位服務(wù)器利用慣性傳感器數(shù)據(jù)和基于RSSI的三角定位算法實(shí)時(shí)解算車輛的位置和軌跡信息，從而提供到目標(biāo)車位的最佳路徑。車主根據(jù)智能終端APP提供的導(dǎo)航功能到達(dá)分配的停車位，離開停車場，同時(shí)應(yīng)用在用戶返回停車場的時(shí)候還提供逆向?qū)ぼ嚬δ堋?/p>

1.3 智能手機(jī)APP

車輛進(jìn)入停車場即處于定位標(biāo)簽的廣播區(qū)域內(nèi)，位于車內(nèi)的用戶智能終端實(shí)時(shí)接收藍(lán)牙定位標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，融合自身慣性傳感器監(jiān)測的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)處理后即可發(fā)送到云服務(wù)器，同時(shí)車位查詢與預(yù)約及導(dǎo)航服務(wù)同樣由用戶智能終端接入實(shí)現(xiàn)，智能終端應(yīng)用技術(shù)方案的平臺(tái)主要為Android平臺(tái)，應(yīng)用包含的功能為車位動(dòng)態(tài)列表展示，預(yù)約個(gè)性化車位（靠近商城、電影院或其他服務(wù)），一鍵車位引導(dǎo)及地圖坐標(biāo)點(diǎn)顯示，以及告知用戶取車車位的位置信息，附屬功能則為在線計(jì)費(fèi)功能、周邊信息等。實(shí)施方案則可調(diào)用高德地圖的API進(jìn)行定位導(dǎo)航，之后更新停車場數(shù)據(jù)（車位空閑車位、地點(diǎn)、單價(jià)等）至頁面，同時(shí)對服務(wù)器計(jì)算好的路徑規(guī)劃進(jìn)行終端顯示。

2 工作原理

2.1 用戶入場

用戶入場流程如圖4所示，其主要環(huán)節(jié)包括空位查詢、車輛信息匹配、路徑規(guī)劃、停車導(dǎo)航等。

（1）空位查詢。車主在始發(fā)地查詢距離目的地最近的有空位的停車場并進(jìn)行預(yù)約，同時(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)引導(dǎo)車主到達(dá)目的停車場。

（2）車輛信息匹配。當(dāng)車輛進(jìn)入停車場入口位置時(shí)，智能車牌檢測系統(tǒng)將開啟，此時(shí)，檢測系統(tǒng)將利用攝像頭獲取車牌信息，同時(shí)將此信息保存到后臺(tái)管理系統(tǒng)。后臺(tái)管理系統(tǒng)將根據(jù)獲取的車牌信息與數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行比對，查詢此用戶是否已預(yù)先通過手機(jī)端APP預(yù)約停車位。若已完成預(yù)約操作，后臺(tái)管理系統(tǒng)將自動(dòng)將此車輛與預(yù)約車位信息進(jìn)行匹配，同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行下一環(huán)節(jié)操作;若無預(yù)約操作，后臺(tái)管理系統(tǒng)將根據(jù)當(dāng)前停車場空閑車位信息，將此車輛與某一空閑車位進(jìn)行匹配，同時(shí)繼續(xù)進(jìn)行下一環(huán)節(jié)操作。

（3）路徑規(guī)劃。后臺(tái)管理系統(tǒng)將根據(jù)車輛位置與目標(biāo)車位信息完成動(dòng)態(tài)規(guī)劃停車路徑。

（4）停車導(dǎo)航。后臺(tái)管理系統(tǒng)將導(dǎo)航信息發(fā)送到智能手機(jī)APP。用戶將車輛按照導(dǎo)航路徑行駛至目標(biāo)車位。至此，用戶將完成用戶入場的所有操作。

2.2 用戶出場

用戶出場流程如圖5所示，主要包括：用戶逆向?qū)ぼ嚶窂揭?guī)劃、逆向路徑導(dǎo)航、車輛出庫路徑規(guī)劃、出庫路徑導(dǎo)航、車輛信息匹配以及用戶在線支付等環(huán)節(jié)，具體環(huán)節(jié)如下。

（1）用戶逆向?qū)ぼ嚶窂揭?guī)劃。當(dāng)車主返回停車場時(shí)，車主利用智能手機(jī)終端APP的尋車功能，指引車主找到車輛。同時(shí)APP中已經(jīng)存儲(chǔ)車輛的具體位置，當(dāng)用戶啟動(dòng)尋車功能時(shí)，APP通過無線方式連接后臺(tái)管理系統(tǒng)，后臺(tái)管理系統(tǒng)將根據(jù)車主位置與車輛的具體位置規(guī)劃最優(yōu)的路徑，并將此路徑信息返回到APP端。

（2）逆向路徑導(dǎo)航。在APP端完成用戶逆向?qū)ぼ嚶窂揭?guī)劃后，下一環(huán)節(jié)主要完成用戶的尋車路徑導(dǎo)航。在此環(huán)節(jié)中，手機(jī)APP將通過路徑跟蹤顯示以及語音播報(bào)兩種方式完成對用戶的逆向路徑導(dǎo)航。具體地，用戶手機(jī)端APP將實(shí)施檢測用戶位置與目標(biāo)車位的位置信息，動(dòng)態(tài)更新導(dǎo)航路徑，指引車主到達(dá)目標(biāo)車位，完成用戶逆向路徑導(dǎo)航功能。

（3）車輛出庫路徑規(guī)劃。后臺(tái)管理系統(tǒng)通過室內(nèi)定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取車輛位置信息，并根據(jù)車輛具體位置與場內(nèi)道路的通行狀況規(guī)劃當(dāng)前最優(yōu)出庫路徑。

（4）出庫路徑導(dǎo)航。后臺(tái)管理系統(tǒng)將導(dǎo)航信息發(fā)送到智能手機(jī)端APP，APP通過實(shí)時(shí)路徑顯示和語音播報(bào)兩種方式指引車主完成車輛的實(shí)時(shí)出庫導(dǎo)航操作。

（5）車輛信息匹配。車主根據(jù)導(dǎo)航信息將車輛行駛到停車場出口位置，此時(shí)，車輛識(shí)別子系統(tǒng)通過獲取車牌圖像數(shù)據(jù)，對車輛的車牌信息進(jìn)行識(shí)別。同時(shí)，后臺(tái)管理系統(tǒng)通過將識(shí)別信息與數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行匹配，獲取當(dāng)前車輛入庫時(shí)長，并將此信息發(fā)送到計(jì)時(shí)收費(fèi)子系統(tǒng)得到車輛的繳費(fèi)信息。

（6）車主在線支付。智能手機(jī)端APP通過與計(jì)時(shí)收費(fèi)子系統(tǒng)交互，獲取車輛的繳費(fèi)信息，車主通過選擇一種在線支付方式完成停車?yán)U費(fèi)操作。最終，后臺(tái)管理系統(tǒng)通過確認(rèn)繳費(fèi)信息與狀態(tài)，成功確認(rèn)后，將控制自動(dòng)道閘子系統(tǒng)開啟道閘，車輛駛離出口。

3 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)了一套基于智能手機(jī)的停車導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要有三大模塊組成，分別是車位檢測及本地管理后臺(tái)模塊，室內(nèi)定位和云端管理系統(tǒng)模塊，智能手機(jī)APP模塊。通過智能手機(jī)+云+本地管理的模式實(shí)現(xiàn)了空位停車場查詢、車位預(yù)約、室內(nèi)停車導(dǎo)航和反向?qū)ぼ?，不僅提高了停車場車位使用率和經(jīng)濟(jì)效益，還提升了客戶的使用感受及滿意度，同時(shí)解決了居民停車難的問題，提高了居民出行體驗(yàn)。

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作者簡介：王 琪（1992—），女，助理工程師，主要研究方向?yàn)閺V電技術(shù)軟硬件產(chǎn)品測試。

王 嬌（1989—），女，工程師，主要研究方向?yàn)閺V電技術(shù)開發(fā)、技術(shù)管理。

劉 奎（1993—），男，工程師，主要研究方向?yàn)橹悄芙煌ê驮朴?jì)算運(yùn)維開發(fā)。