大型停車(chē)場(chǎng)停車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

秦松 甘道川 韓鵬 賀曉霞 賈小林

【摘 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，汽車(chē)的生產(chǎn)量和使用量越來(lái)越大，擁堵問(wèn)題和停車(chē)問(wèn)題成為影響人們出行的兩大困擾。為了解決停車(chē)難的問(wèn)題，大型停車(chē)場(chǎng)也越來(lái)越多，車(chē)輛容量也越來(lái)越大。新的困擾也隨之產(chǎn)生，尤其是大型停車(chē)場(chǎng)停車(chē)難、取車(chē)難的問(wèn)題。因此，大型停車(chē)場(chǎng)定位導(dǎo)航技術(shù)成為急需研究和解決的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文結(jié)合現(xiàn)有的研究資料，針對(duì)項(xiàng)目中的關(guān)鍵技術(shù)，簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外停車(chē)導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展情況，分析對(duì)比了各項(xiàng)技術(shù)并對(duì)其應(yīng)用前景做出了展望。

【關(guān)鍵詞】大型停車(chē)場(chǎng)；定位；停車(chē)導(dǎo)航

中圖分類(lèi)號(hào)： U495；U463.67；TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2457（2018）05-0001-003

【Abstract】With the development of society and economy， the production and use of automobiles are getting bigger and bigger. Congestion problems and parking problems have become two major problems affecting peoples travel. In order to solve the problem of parking difficulties， there are more and more large-scale parking lots， and the vehicle capacity is also increasing. New problems have also arisen， especially in large parking lots where it is difficult to park and pick up cars. Therefore， large-scale parking lot positioning and navigation technology has become a hot issue that needs urgent research and solution. Based on the existing research data， this article briefly introduces the development of parking navigation technology at home and abroad， and analyzes and compares various technologies and looks forward to their application prospects.

【Key words】Large parking lot； Positioning； Parking navigation

0 引言

隨著科技的快速發(fā)展，私人汽車(chē)數(shù)量已經(jīng)迅猛增加，但停車(chē)卻越來(lái)越困難。為此，許多大型停車(chē)場(chǎng)應(yīng)運(yùn)而生。大型停車(chē)場(chǎng)車(chē)位較多，結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，車(chē)主開(kāi)車(chē)進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)后無(wú)法準(zhǔn)確獲知空車(chē)位的位置，并順利到達(dá)停車(chē)位。本項(xiàng)目對(duì)大型停車(chē)場(chǎng)構(gòu)建數(shù)字化車(chē)位及軟件導(dǎo)航地圖，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)車(chē)位分配和停車(chē)導(dǎo)航，合理分配車(chē)位使用，快捷引導(dǎo)入場(chǎng)停車(chē)，減少車(chē)主在停車(chē)場(chǎng)的停車(chē)滯留的時(shí)間，有效提高停車(chē)效率和停車(chē)場(chǎng)利用率。系統(tǒng)以軟件方式構(gòu)建存儲(chǔ)停車(chē)場(chǎng)車(chē)位地圖，能夠快速構(gòu)建復(fù)雜停車(chē)場(chǎng)地圖系統(tǒng)，完成停車(chē)定位導(dǎo)航和管理，具有良好的研究意義和推廣使用價(jià)值。

1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析

發(fā)達(dá)國(guó)家較早就開(kāi)始提出交通系統(tǒng)管理和交通需求管理方面的研究。計(jì)算機(jī)應(yīng)用開(kāi)始普及，發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始把計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到對(duì)車(chē)輛停放的管理系統(tǒng)中，運(yùn)用科學(xué)信息化手段緩解交通問(wèn)題。智能停車(chē)引導(dǎo)系統(tǒng)作為城市智能交通管理系統(tǒng)（ITS）的重要的組成部分得到快速發(fā)展[1]。日本東京利用顯示牌顯示車(chē)位信息，合理分散車(chē)輛流向，縮短了交通高峰期的等候時(shí)間[2]。美國(guó)圣保羅商業(yè)區(qū)停車(chē)場(chǎng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)位使用狀況并通過(guò)顯示牌動(dòng)態(tài)顯示，完成對(duì)城市車(chē)輛的引導(dǎo)，起到了非常好的效果。

我國(guó)對(duì)停車(chē)系統(tǒng)的研究起步較晚，1990年代初專(zhuān)家們提出智能交通理念，開(kāi)始了對(duì)停車(chē)場(chǎng)智能化管理的相關(guān)研究。北京的城市停車(chē)引導(dǎo)系統(tǒng)建設(shè)在2001年便陸續(xù)開(kāi)始，先后在王府井、北京站以及西單等地區(qū)都有引導(dǎo)系統(tǒng)的投建。而國(guó)外的成熟市場(chǎng)很少有這樣的情況，智能停車(chē)市場(chǎng)專(zhuān)業(yè)化程度很高，技術(shù)研發(fā)投入較高，產(chǎn)品質(zhì)量好、可靠性高、壽命長(zhǎng)，各方面相對(duì)較成熟。

相比之下，國(guó)內(nèi)有關(guān)智能停車(chē)的研發(fā)相對(duì)較少，且國(guó)內(nèi)和國(guó)外的城市泊車(chē)環(huán)境相差較大，如國(guó)內(nèi)城市大、人口多、建筑物體量大、停車(chē)場(chǎng)車(chē)位多等，再加上國(guó)內(nèi)的部分駕駛員人員文明素質(zhì)較低，隨意泊車(chē)現(xiàn)象嚴(yán)重，此外停車(chē)場(chǎng)的車(chē)輛安全也不容忽視，所以要求智能管理系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)防盜、車(chē)位引導(dǎo)、反向?qū)ぼ?chē)、車(chē)牌識(shí)別對(duì)比、快速出入等要求[3]。

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻、地磁、超聲波、紅外、無(wú)線(xiàn)射頻等技術(shù)的不斷進(jìn)步，為智能停車(chē)場(chǎng)管理提供了多種技術(shù)選擇。射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)是一種基于無(wú)線(xiàn)射頻通信原理的非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID標(biāo)簽具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、可重復(fù)使用等特點(diǎn)，可支持快速讀寫(xiě)、非可視識(shí)別、移動(dòng)識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別、定位及長(zhǎng)期跟蹤管理。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通信等技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤和信息共享[4]。RFID技術(shù)在交通、物流、公共信息服務(wù)等行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，提高了管理和運(yùn)作效率，降低系統(tǒng)及運(yùn)營(yíng)成本。

項(xiàng)目利用射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)在目標(biāo)對(duì)象標(biāo)識(shí)、識(shí)別、定位、跟蹤等方面的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展基于RFID的大型停車(chē)場(chǎng)停車(chē)導(dǎo)航技術(shù)研究，解決大型停車(chē)場(chǎng)數(shù)字化存儲(chǔ)管理、停車(chē)位動(dòng)態(tài)分配與管理、停車(chē)和取車(chē)導(dǎo)航等技術(shù)問(wèn)題，建立大型停車(chē)場(chǎng)停車(chē)導(dǎo)航管理平臺(tái)體系，實(shí)現(xiàn)大型停車(chē)場(chǎng)的智能停車(chē)導(dǎo)航和優(yōu)化管理。

2.1 停車(chē)場(chǎng)數(shù)字化地圖技術(shù)研究

大型停車(chē)場(chǎng)通常位于室內(nèi)，而且更多的是地下停車(chē)場(chǎng)，構(gòu)建形式復(fù)雜多樣，GPS地圖方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)停車(chē)場(chǎng)的覆蓋。本項(xiàng)目針對(duì)停車(chē)場(chǎng)的構(gòu)建特征和使用功效，采用停車(chē)位映射技術(shù)，建立停車(chē)場(chǎng)數(shù)字化專(zhuān)用地圖，一方面方便導(dǎo)航路徑計(jì)算和呈現(xiàn)，一方面減少地圖存儲(chǔ)空間和導(dǎo)航計(jì)算時(shí)間，為手機(jī)等小型終端設(shè)備使用提供方便。

2.2 車(chē)位動(dòng)態(tài)分配和管理技術(shù)研究

建立基于數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的停車(chē)位狀態(tài)及分配地圖，根據(jù)停車(chē)場(chǎng)布局情況，以及用戶(hù)特征和習(xí)慣，建立停車(chē)位動(dòng)態(tài)分配及優(yōu)化算法，合理規(guī)劃停車(chē)位分配和導(dǎo)航路徑，減少用戶(hù)停車(chē)場(chǎng)步行時(shí)間和車(chē)輛出入場(chǎng)的行車(chē)時(shí)間。

2.3 停車(chē)導(dǎo)航和取車(chē)導(dǎo)航技術(shù)研究

建立停車(chē)場(chǎng)導(dǎo)航路徑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和停車(chē)位狀態(tài)感知探測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)停車(chē)場(chǎng)路徑監(jiān)測(cè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的RFID信號(hào)接收器，實(shí)時(shí)感知、定位車(chē)輛的位置、速度，結(jié)合停車(chē)場(chǎng)數(shù)字地圖和車(chē)位分配情況，進(jìn)行停車(chē)導(dǎo)航和取車(chē)導(dǎo)航。通過(guò)停車(chē)位狀態(tài)探測(cè)系統(tǒng)，感知車(chē)輛的駐停或駛離，確認(rèn)或校正用戶(hù)停車(chē)位。

2.4 智能停車(chē)場(chǎng)手機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

為用戶(hù)提供兩套導(dǎo)航系統(tǒng)供選擇使用或同時(shí)使用，一套是車(chē)外路徑導(dǎo)航指示，一套是手機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)。基于停車(chē)場(chǎng)數(shù)據(jù)地圖的手機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，為用戶(hù)停車(chē)提供路徑展示和導(dǎo)航提示，方便用戶(hù)根據(jù)導(dǎo)航順利到達(dá)停車(chē)位，完成停車(chē)。同時(shí)，手機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)也為用戶(hù)記錄車(chē)輛停車(chē)位置，提供快速取車(chē)導(dǎo)航，以及駛離停車(chē)場(chǎng)的導(dǎo)航。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)以Java語(yǔ)言后臺(tái)編碼方式及HTML5面向?qū)ο蟮哪_本語(yǔ)言加上MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建具有“跨平臺(tái)性”的基于安卓手機(jī)端APP。

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟

（1）獲取周?chē)ㄎ恍畔ⅲ⒃谇岸隧?yè)面中以地圖方式顯示出位置，友好的界面設(shè)計(jì)使客戶(hù)能有一個(gè)更好的用戶(hù)體驗(yàn)。

（2）后臺(tái)主要控制數(shù)據(jù)的交互，包括了用戶(hù)登錄功能模塊、管理員管理模塊、系統(tǒng)設(shè)置模塊等等。

（3）針對(duì)室內(nèi)空位路線(xiàn)推薦，利用模擬器模擬出整個(gè)過(guò)程，將空位坐標(biāo)傳給停車(chē)場(chǎng)服務(wù)器，停車(chē)場(chǎng)服務(wù)器端采用Dijkstra等算法獲取最短路徑，然后將該路徑返回給Android客戶(hù)端，Android客戶(hù)端負(fù)責(zé)顯示該路徑。用戶(hù)根據(jù)客戶(hù)端提供的路線(xiàn)可以很容易找到停車(chē)的位置。這樣不僅節(jié)省了用戶(hù)的時(shí)間，同時(shí)也方便停車(chē)場(chǎng)的實(shí)時(shí)管理。

3.2 前端設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)如下圖所示：

3.3 智能手機(jī)終端數(shù)據(jù)的申請(qǐng)與獲得

用戶(hù)進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)入口后，當(dāng)用戶(hù)向服務(wù)器發(fā)送車(chē)位申請(qǐng)請(qǐng)求后，服務(wù)器通過(guò)傳感器向停車(chē)場(chǎng)申請(qǐng)獲得車(chē)位使用信息，停車(chē)場(chǎng)向服務(wù)器傳回此時(shí)停車(chē)場(chǎng)車(chē)位的使用情況，服務(wù)器更新數(shù)據(jù)。終端向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求并申請(qǐng)一個(gè)空泊車(chē)位，服務(wù)器將車(chē)位信息回復(fù)到請(qǐng)求終端。查詢(xún)當(dāng)前有無(wú)空泊車(chē)位，如果有，返回具體的空泊車(chē)位位置，并對(duì)應(yīng)到停車(chē)場(chǎng)的具體位置。

3.4 服務(wù)器動(dòng)態(tài)更新空泊車(chē)位的數(shù)據(jù)

在一個(gè)停車(chē)場(chǎng)，會(huì)不停的有車(chē)輛進(jìn)入占用空泊車(chē)位，也會(huì)有車(chē)駛出，空下泊車(chē)位，服務(wù)器需要?jiǎng)討B(tài)的更新這些車(chē)位數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的及時(shí)有效。在特定的停車(chē)場(chǎng)，從停車(chē)場(chǎng)入口到達(dá)一個(gè)特定的空泊車(chē)位位置的路線(xiàn)是確定的，服務(wù)器在擁有這些數(shù)據(jù)之后，可以給出具體的路線(xiàn)，使用戶(hù)更易到達(dá)為其分配的空泊車(chē)位。

4 技術(shù)效益及前景分析

項(xiàng)目研究成果能夠有效解決室內(nèi)和地下大型停車(chē)場(chǎng)停車(chē)位分配和停取車(chē)導(dǎo)航等問(wèn)題，方便用戶(hù)存取車(chē)輛，縮短用戶(hù)停車(chē)和取車(chē)的時(shí)間，提高停車(chē)場(chǎng)車(chē)位的利用率，降低大型停車(chē)場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)和管理成本，還可實(shí)現(xiàn)停車(chē)位預(yù)約和電子支付等拓展功能。

項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)化應(yīng)用后，通過(guò)停車(chē)位的優(yōu)化分配和導(dǎo)航技術(shù)引導(dǎo)，加快停車(chē)和取車(chē)的時(shí)間，能有效環(huán)節(jié)停車(chē)場(chǎng)出入口及場(chǎng)內(nèi)擁堵，在一定程度上降低駕乘人員的負(fù)面情緒，有利用交通和社會(huì)安全。停車(chē)場(chǎng)的電子化、信息化、智能化，有效降低停車(chē)場(chǎng)管理和維護(hù)成本，節(jié)約人力和社會(huì)資源。

所以，項(xiàng)目為大型停車(chē)場(chǎng)管理提供了一種新的技術(shù)方法和解決方案，具有良好的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景，能夠產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

從RFID技術(shù)在項(xiàng)目中的運(yùn)用來(lái)看，充分發(fā)揮RFID技術(shù)在標(biāo)識(shí)、識(shí)別、定位、跟蹤方面的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)大型停車(chē)場(chǎng)車(chē)位管理和停取車(chē)導(dǎo)航的自動(dòng)化和智能化，提高停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)的使用效率[5]。進(jìn)行停車(chē)場(chǎng)車(chē)位和停車(chē)管理，建立綜合管理信息系統(tǒng)，能將停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)建立有效連接，為實(shí)現(xiàn)停車(chē)場(chǎng)車(chē)位預(yù)約和網(wǎng)絡(luò)電子支付等奠定基礎(chǔ)，有利于優(yōu)化城市整體停車(chē)系統(tǒng)。

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