車庫內(nèi)車輛定位系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)淺談

高亮

摘要：隨著車輛人均擁有率的迅猛提升，智能停車場是當前科技研究的熱點，特別是一些大型商圈的大型室內(nèi)停車庫，需要實現(xiàn)車位預(yù)約車位，車輛導航，智能找車等功能，而車庫內(nèi)車輛定位技術(shù)則是實現(xiàn)智能車庫的核心技術(shù)。本文首先對當前各種車輛定位技術(shù)進行分析，并對比各種關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)勢和劣勢，然后提出一種無需攜帶傳感器的具有自組網(wǎng)通訊和機器學習功能的車庫內(nèi)車輛定位系統(tǒng)方案。

關(guān)鍵詞：智能停車場；車輛定位技術(shù)；自組網(wǎng)通訊；機器學習

近年來，汽車的個人擁有量倍增，隨之也帶來了大量的交通管理和擁堵的問題。解決此問題一方面是需要供應(yīng)大量新的車位；另一方面，通過對現(xiàn)有車庫的信息化建設(shè)，提高現(xiàn)有車位的利用率及附加消費能。雖然目前我國基本上已推廣智能停車場，但還存在智能化程度不夠、信息化集成度低、無場內(nèi)車輛信息定位跟蹤等缺點。大部分停車場的建設(shè)更注重收費的自動化，而忽視了車輛的定位和車位信息采集的自動化。因此在地下停車場要進行車輛定位，就需要在地下停車場內(nèi)建立一個適合室內(nèi)環(huán)境應(yīng)用的定位系統(tǒng)。

一、目前國內(nèi)外室內(nèi)定位技術(shù)研究現(xiàn)狀

近年來，為了解決室外定位導航“最后一公里”的問題，國內(nèi)外研究機構(gòu)在室內(nèi)定位技術(shù)方面開展了大量的研究。從傳感器技術(shù)及感知方式分類來看，常見的定位感知方式有無線局域網(wǎng)（wi-fi）、射頻標簽（RFID）、UWB（超寬帶）、Zigbee、藍牙（Bluctooth，BT）、視屏圖像識別、地磁等，其它還有偽衛(wèi)星、紅外定位、LED光跟蹤定位、超聲波定位等。這些技術(shù)有些是以導航定位為專門或主要用途，例如偽衛(wèi)星；有些則主要用于通信，但同時也能提供定位服務(wù)，例如無線局域網(wǎng)。

（一）UWB（超寬帶）脈沖信號，由多個傳感器采用TDOA和AOA定位算法對標簽位置進行分析，多徑分辨能力強、精度高，定位精度可達厘米級。但UWB難以實現(xiàn)大范圍室內(nèi)覆蓋，且手機不支持UWB，定位成本非常高。

（二）RFID的定位，采用刷卡方式，根據(jù)閱讀器位置對刷卡人員或設(shè)備進行區(qū)間定位。主要應(yīng)用在倉庫、工廠、商場廣泛使用在貨物、商品流轉(zhuǎn)定位上、ETC、辦公考勤等，無法進行實時定位，定位精確度低，不具有通信能力，抗干擾能力較差。

（三）ZigBec室內(nèi)定位技術(shù)通過若干個待定位的盲節(jié)點和一個己知位置的參考節(jié)點與網(wǎng)關(guān)之間形成組網(wǎng)，每個微小的盲節(jié)點之間相互協(xié)調(diào)通信以實現(xiàn)全部定位。作為一個低功耗和低成本的通信系統(tǒng)，ZigBee的信號傳輸受多徑效應(yīng)和移動的影響都很大，而且定位精度取決于信道物理品質(zhì)、信號源密度、環(huán)境和算法的準確性，造成定位軟件的成本較高，提高空間還很大。ZigBee室內(nèi)定位己經(jīng)被很多大型的工廠和車間作為人員在崗管理系統(tǒng)所采用。

（四）超聲波定位應(yīng)用案例的代表是Shopkic，在商店內(nèi)安裝超聲波信號盒，手機麥克風檢測到聲波，從而實現(xiàn)定位，主要用于店鋪的簽到。超聲波在空氣中的衰減較大，不適用于大型場合，加上反射測距時受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大，造成需要精確分析計算的底層硬件設(shè)施投資，成本太高。

（五）LED定位系統(tǒng)通過往天花板上的LED燈具實現(xiàn)，燈具發(fā)出像莫斯電報密碼一樣的閃爍信號，再由用戶智能手機照相機接收并進行檢測，定位精度可以在1米之內(nèi)。LED定位需要改造LED燈具，增加芯片，增加成本，紅外線只能視距傳播，穿透性極差也極易受燈光、煙霧等環(huán)境因素影響明顯，定位效果有限。

表1為各類室內(nèi)定位感知方式性能比較：

二、本文提出的新型定位技術(shù)方案

（一）通過在室內(nèi)（車庫）布置無線通訊節(jié)點，建立自組網(wǎng)通訊的集群控制系統(tǒng)，并由上位機或客戶端遠程數(shù)據(jù)采集及控制；同時，各無線通訊節(jié)點均能接受到由其它節(jié)點發(fā)來信號強度值-RSSI （Received SignalStrength Indicator）。

（二）在實現(xiàn)（一）基礎(chǔ)上，研究基于典型特征識別技術(shù)的定位原理。在本項目中，移動目標（車輛）不需要攜帶任何傳感器，當目標在室內(nèi)（車庫）中移動時，由于其對通訊節(jié)點發(fā)出電磁波的遮擋或吸收，對應(yīng)接收通訊節(jié)點所收到的電磁波信號強度都會有特征性波動，通過機器學習的方法可提取出相關(guān)信號強度的典型特征，建立移動對象定位預(yù)測模型，利用機器學習的方法，可預(yù)測移動對象的位置，實現(xiàn)移動對象的定位。

三、結(jié)語

本文首先對目前的車庫內(nèi)車輛定位技術(shù)進行研究，并分析對比各自的優(yōu)劣。在此基礎(chǔ)上提出了一種無需攜帶傳感器的具有自組網(wǎng)通訊和機器學習功能的車庫內(nèi)車輛定位系統(tǒng)方案。隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，實現(xiàn)停車場導航與定位系統(tǒng)，完善停車場智能化管理對建設(shè)智慧城市也具有重大意義。

參考文獻：

[1]汪苑，林錦國.幾種常用室內(nèi)定位技術(shù)的探討[J].中國儀器儀表，2011（2）：54-57.

[2]張凡，陳典鋮，楊杰.室內(nèi)定位技術(shù)及系統(tǒng)比較研究[J].廣東通信技術(shù)，2012，32（11）：73-79.

[3]鄧中亮，余彥培，袁協(xié)，萬能，楊磊.室內(nèi)定位現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢研究[J].中國通信（英文版），2013，10（3）.