基于“互聯網+”的車位共享系統的設計與實現

年迪 徐志遠 劉寧霖 陳英 許佳佳

摘 要：隨著我國人均GDP逐漸增長，城市中汽車數量不斷增加，而有限的停車位資源無法滿足大量的停車需求，從而導致許多汽車有不良停車現象，且有損城市面容，故將停車資源合理分配、利用是十分重要的。我們發現居住用地的停車空間與其他類型停車空間存在明顯的時間互補性，也就是說我們可以利用手機移動客戶端APP將停車資源信息展示給需要的車主，以將閑置的停車位利用起來，通過對停車位的分時、分區域共享提高停車位利用率，解決停車難問題。我們將調查出的合肥不同區域的停車高峰期與低谷期，利用時間互補性與車位合理共享相結合，用最恰當的方式來提高車位利用率，以便車主文明停車。以合肥市蜀山區九龍路111號室外停車場和合肥市經開區習友路與軒轅路交叉口處南湖春城地下車庫為例，對行車高低峰期時間及車位使用情況做初步調查，并總結分析調查結果。

關鍵詞：車位共享；停車時數；手機移動客戶

中圖分類號：U491.7 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）33-0041-03

Abstract： With the gradual growth of GDP per capita in China， the number of cars in the city is increasing， but the limited parking resources can not meet the large number of parking demand， resulting in many cars have bad parking phenomenon， and damage to the urban face. Therefore， it is very important to allocate and utilize parking resources reasonably. We found significant temporal complementarities between residential parking spaces and other types of parking spaces， which means that we can use mobile client APP to display parking resource information to car owners who need it. In order to make use of the idle parking space and improve the utilization rate of parking space through time-sharing and sub-area sharing of parking space， the problem of parking difficulty can be solved. We will investigate the different areas of Hefei parking peaks and valleys， the use of complementary time and reasonable sharing of parking spaces combined with the most appropriate way to improve the utilization of parking spaces， hence the civilized parking of the owner. Taking the outdoor parking lot and the underground garage in Hefei City as two examples， this paper makes a survey on the time during the peak period of driving and the use of parking spaces and summarize and analyze the results of the investigation.

Keywords： parking space sharing； parking hours； mobile phone customers

引言

近些年來，隨著經濟發展、科技進步，汽車產業快速發展。汽車作為一種便捷的代步工具，逐漸成為一種剛性需求，城市中汽車的數量不斷增加。根據統計結果顯示，2017年全國機動車保有量為3.10億輛，全國汽車保有量為2.17億輛，與2016年相比，全年增加2304萬輛，增長11.85%。汽車占機動車的比率持續提高，近五年占比從54.93%提高至70.17%，已成為機動車構成主體。從車輛類型看，載客汽車保有量達1.85億輛，其中以個人名義登記的小型和微型載客汽車（私家車）達1.70億輛，占載客汽車的91.89%；載貨汽車保有量達2341萬輛，新注冊登記310萬輛，為歷史最高水平[1]。汽車市場的繁榮帶來汽車及相關產業發展的同時也帶來了許多的交通問題，例如停車難，找車難的問題。停車難的問題使得部分汽車因無車位可停而無序停放，更加惡化了擁擠的交通狀況，使之進入惡性循環[2]。

汽車保有量的增加掀起了停車場建設的熱潮。新建的停車場空間大、樓層多、場內標志物不明顯、方向難以分辨，用戶反向尋車時常因為記憶不清或方向紊亂等問題，很難找到具體車輛停靠點。據相關數據顯示，有百分之八十的用戶希望在場內設置反向尋車系統，提高尋車效率，改善停車體驗[3]。提高尋車效率也意味著提高車位使用效率，讓需要離開的人盡快尋車離開，及時騰出停車位給有停車需求的用戶。本課題鑒于找車位難，停車難，停車資源分配不合理，停車位信息孤島等問題，基于“互聯網+”和共享經濟的思想，設計并初步開發了一套基于云平臺的車位共享系統[4]。

1 車位共享理論現狀

停車難問題是伴隨著城市化問題出現的，因此發達國家也不免出現停車難問題，因此，國外的許多機構針對停車問題進行了大量研究工作，利用科學技術發展智能交通系統竭力改變這一現狀。

例如2006年，在德國慕尼黑投入使用了世界上首套無線停車誘導信息系統，該系統由西門子和Setrik公司共同開發成功。該系統通過GPRS信號與停車場交互數據信息，用戶可以提前獲得空車位的信息，該系統有效提高了停車位的利用率。最近，美國舊金山市開發了SFparkW，該系統通過無線傳感器實時監測停車位的狀態，用戶可以通過官方網站或者指定客戶端應用軟件隨時隨地查詢空閑車位。SFpark系統不僅提高了停車位的利用率，優化資源配置，而且還提供了便捷的服務。

美國的一家初創型公司MonkeyParking，其設計用戶將自己占用的停車位信息發送到網絡平臺上，通過拍賣的形式出售給下一位用戶，誰出價更高就歸誰使用[5]。這種方式雖然能在一定程度上提高車位的利用效率，但其運營方式體現出極為明顯的盈利目的，用戶使用該產品的積極性很低，故該應用最終在舊金山遭禁，這同時也表明了該公司采用的共享經濟模型仍不夠成熟，沒有站在普通用戶角度分析考慮問題，導致項目的失敗。

與國外一些發達國家相比，我國國內由于城市化進程較晚，因此相應的停車難問題的出現及對智能停車系統的需求也較晚，對城市靜態交通的研究也較少，但是隨著近幾年共享經濟的發展以及人們消費觀念的轉變，共享車位的應用屢見不鮮。

例如：國內的“丁丁停車”App則是用戶將自己車位的空閑時間出租，來獲得對外分享費用，以此方式抵消停車位的價格。2016年“丁丁停車”App獲得了數千萬元的天使投資，但該App采用的車位租賃方式不符合我國用戶使用App的習慣，目前尚未呈現快速發展的趨勢。此前包括北京、廣州、青島等多地都有小區推出了車位共享、錯時停車的車位解決辦法，但最終都沒能得到很好的使用和推廣。

2 車位共享整體設計

系統的需求分析對開發過程是十分重要的。在需求分析階段不僅要明確用戶群體的需求，還要根據需求進行系統設計，確定所需要的功能。本文設計的車位共享系統的服務對象主要是尋找車位的車主和有空閑車可以發布的車位所有人。對于需求車位的車主用戶，他需要能夠在移動終端APP進行注冊和登錄操作，其次，能隨時隨地查找目的地周邊停車場的實時車位信息，并通過該客戶端APP預訂空閑停車位。當用戶預訂車位成功后，該客戶端APP需要提供到達目標停車場的路徑規劃導航功能，以及進入停車場室內后到達預訂車位的個性化引導，最后由系統控制降下目標車位的車位鎖，將車輛停入車位。對于車位所有人而言，同樣的，他可在手機APP上進行注冊和登錄等一系列操作，除此之外，還需要能夠在APP上進行車位的認證，及認證成功后車位的發布等功能。考慮到部分停車場是多層、多片區、昏暗的復雜室內環境的實際情況，陌生用戶極有可能在停車后難以尋回車輛，嚴重降低車位的使用效率和用戶的使用滿意度，我們需要在停車場室內安裝基于BLE4.0技術的室內定位方案和基于直線優化Dijkstra算法的路徑導航方案，幫助用戶快速尋車[6]。根據以上需求分析，總結本系統客戶端應用軟件需求的主要功能如下：（1）用戶注冊登錄功能；（2）車位所有人認證車位功能；（3）車位所有人發布空閑車位功能；（4）查找目的地附近停車場空閑車位信息功能；（5）預訂空閑停車位功能；（6）導航至目標停車場功能；（7）停車場室內定位導航功能；（8）自動升降車位鎖功能。

其中室內定位我們可以采用WiFi室內定位技術。隨著WiFi網絡的普及，WiFi定位越來越流行。

WiFi定位可以通過指紋定位的方法實現：先訓練位置指紋庫，定位時，再用測量值匹配位置指紋庫從而確定位置。一般來說，指紋定位可以獲得一個較高的定位精度，而且定位時不需要知道所處的地理位置，利用參考點的位置便可估計移動端的位置。但從另一方面來看，由于定位之前需要進行指紋庫的建立工作，且由于室內環境比較復雜多變，一段時間以后需要重新采集指紋，因此需要投入較多的人力成本。

WiFi定位還可以通過無線接入點組成的WLAN進行定位，它以無線接入點的位置信息為前提，采用經驗測試擬合信號傳播模型的方式，測量移動端到周邊接入點的距離進行定位[7]。一般來說，定位精度在1至20米之間。移動端使用WiFi定位過程中，能耗較高。

分析車位共享模式可知，該系統的實現需要解決以下幾大難題：（1）對于私家車位，車位擁有者如何將私有車位的閑置信息發布出去，車位需求者如何及時準確的獲知小區車位的閑置情況。（2）如何保證車位的獨占性，防止出現亂停放的現象。（3）在陌生環境下，用戶如何快速尋找到預定的車位。（4）例如對于合肥市經開區習友路與軒轅路交叉口處南湖春城地下車庫，在這樣復雜、偏暗的停車場環境下，用戶離開時，如何快速便捷的尋回自己的車輛。

分析以上的四個系統難點，本文基于“互聯網+停車”的思想，對以上每個難題提出針對性解決方案：（1）本系統搭建基于云平臺的車位共享系統，開發對應的服務端軟件和手機客戶端軟件，用戶通過手機就能查詢到停車資源的具體分布情況。（2）本系統開發基于藍牙的智能車位鎖保證車位的獨占性，車位鎖通過手機藍牙解鎖。例如對于合肥市蜀山區九龍路111號室外停車場，用戶停車時，系統服務端將藍牙密碼發送到用戶手機，通過操作手機客戶端降下車位鎖停車；用戶駕車離開后，車位鎖檢測到無車輛停放，自動升起。（3）車位共享系統集成地理信息系統技術，使用GPS導航，幫助用戶快速找到停車場。（4）本系統集成基于藍牙BLE技術的反向尋車系統，反向尋車時，自動規劃好最優路徑并以室內地圖的形式呈現在用戶手機上，幫助用戶尋車。

3 業務層使用端開發

共享停車位系統分為應用平臺和共享車位鎖兩部分，它所具備的功能實現了管理者通過停車位后臺功能系統對停車位進行管理和監察、分析，用戶在應用平臺上完成分享、定位、結算、預約等功能；一定程度上解決了錯時停車實施過程中的難題。

隨著錯時停車在政策上獲得的支持不斷增加，越來越多的共享平臺推出共享停車位應用系統。法瑞納科技便是其中之一，在法瑞納科技自主研發的這套共享車位系統上，我們看到它是通過應用平臺和車位鎖兩個部分來實現，所具備的功能滿足了兩方面的需求：管理者和用戶[8]。

管理者功能即為停車位后臺功能系統，是為了便于管理者對共享車位系統的管理。這套后臺功能系統方案包含了車位系統、權限、財務、廣告投放、數據匯總分析等進行的管理。大致框架如下：（1）服務器管理模塊：共享停車位服務器監控共享停車鎖站點數據，減輕了系統維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本，簡化了客戶端電腦載荷。（2）用戶管理模塊：對注冊會員進行數據管理、數據收集、使用率分析、結算報表等。精確的實時反饋使管理者能隨時掌握采集信息，以根據不同情況采取不同的決策來更好的運營。（3）用戶功能：共享車位應用平臺的開發服務（APP平臺或微信小程序平臺），囊括了定位、個人信息中心、交易管理等功能。

在平臺上用戶（業主）可以發布車位分時租賃、日租、月租信息，將車位出租出去，以提高車位利用率。而有車位租賃需求的用戶只需在平臺上選擇要租賃車位的時間、地點，即會顯示出滿足條件的車位，如果該小區沒有滿足用戶需求的車位，系統將顯示距離用戶最近的車位信息，一旦所選小區出現空余車位，系統將立即推送給用戶，用戶直接預定即可[9]。考慮到各個城市、各個小區的車位價格存在著較大差異，空車位將車位定價權完全交到了業主手中，由業主根據實際情況進行定價。

車位信息納入云端后，由云服務平臺計算并發布可用車位。用戶通過定位系統獲取附近可用閑置車位，通過客戶端預定，按使用規范修改車位租用時間或退訂車位。提供閑置車位的用戶，可從車位租金中獲得一定比例收益[10]。

4 車位共享動態調度動態模型

隨著機動車保有量和停車位需求不斷增加，而與之相適應的城市交通規劃和停車位建設發展卻相對緩慢，極大制約了人們的交通出行，快速準確地為車輛找到合適的車位停靠網點成為保證城市交通靜態平衡的關鍵。對司機而言，其目的地區域附近的停車位服務網點構成了其停放車輛的目的地停車服務網絡；對于負責調度分配的系統而言，需要考慮并分配每輛車停放在哪個車位網點以及具體到達時間，從而達到整體停放車輛效率最優化。實際場景中，構成停車服務網絡的各個停車網點分布在二維平面上，本文所述的停車服務網絡面向車主用戶并以車主目的地為服務散射中心，可以根據車位網點的位置與目的地距離的遠近，以及車位網點停放車輛服務能力，將其抽象成如下圖所示的停車服務能力分布網絡。 處理模型如下：

學者對停車需求預測方法進行了大量研究，主要包括停車生成率模型、用地與交通影響分析模型、出行吸引模型、交通量-停車需求模型及多元回歸模型等。針對現有模型在停車預測時存在的不足，綜合考慮考察區域用地特征及交通特性，根據出行吸引強度及交通方式劃分，構建適用于該區域的停車需求預測模型[11]。雖然現有的停車需求預測方法取得了很多研究成果，但由于受到城市規劃動態變化和車輛停放時間不固定等因素影響，已有的預測模型在使用時可行性受到限制，預測結果的可靠性難以保證。同時跟據地理位置劃分不同服務區，根據車主所在位置信息，排列出近點位置為優先級，提高停放效率。

5 結束語

在汽車保有量激增而車位建設難度較大的背景下，本文基于共享經濟和“互聯網+停車”的思想設計車位共享系統，致力于緩解目前國內停車難，找車難的問題。“互聯網+”是互聯網思維的進一步實踐成果，“互聯網+停車”利用信息通信技術以及互聯網平臺，打破停車資源信息不平衡的現狀，充分發揮互聯網在社會資源配置中的優化作用。本文在充分研究國內外共享停車的現有成果的基礎上，探究國內共享車位實施的可能性，初步設計了包含車位所有者、車位租用者、小區物業以及運營平臺的車位共享系統。按照系統功能需求，設計開發系統服務端。實際考察發現，在陌生停車場環境下，用戶經常因記憶不清、標志物不明顯、方向紊亂等問題在停車后較難尋回車輛，嚴重降低了車位使用效率。因此，針對該問題，本文針對反向尋車的幾個關鍵難題設計對應解決方案并進行實驗驗證，提出基于云平臺的車位共享系統，并對系統進行功能設計和架構設計。根據多組數據借助計算機仿真運算的手段進行實例分析，將模型優化后運算出的調配方案與不經過模型優化的隨機模擬出的若干組調配方案進行了對比和分析，對比結果顯示經過模型優化后的調度方案在保證車輛整體得到停放需求的滿足的條件下所消耗的停放周轉作業時間減少幅度明顯，即證明該動態調度模型取得了較好的調配優化效果。

參考文獻：

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