指向型停車場車位引導系統

大連理工大學城市學院 李百杰 謝印慶 馬淇昌 于子賀

集美大學 莊凱程

本文基于單片機設計了一種車位引導方案，可以在車輛進入車庫時點亮預先鋪設在地面的引導燈帶，在車輛較少時引導至指定區域，在車輛較多時引導至指定車位，這樣車主即可依據燈帶點亮方向直接入庫。本設計對于車位經常飽和的停車場有極大幫助。

一、引言

目前，停車難是令每位車主頭疼的問題，尤其是在一些車輛多的大型停車場內，在眾多車中尋找一個空車位絕不是件簡單 的事。即便找到了車位，但當辦完事，想開車離開時，又會出現不知道車位置的問題。市面上現有配合LED顯示屏的車位引導方案，可以讓車主知道車位的大致方向，但還是不夠精確。本文提出了一種精確指向型車位引導方案，靈感來自于地鐵內到站方向指示燈，可以很大程度上方便人們停車、取車。

圖1 系統硬件圖

二、系統工作原理及組成

系統有以下幾個部分組成：車輛檢測模塊，引導燈光模塊，射頻卡讀寫模塊以及反向引導燈光模塊。硬件組成圖如圖1所示。

圖2 引導燈光點亮示意圖

（一）引導燈光模塊

由LED燈光組和控制器組成。LED燈組會預先鋪設在停車場行車道的中心線處，去向和來向各有一組，用以指示進入和駛出方向；燈組由紅綠兩色組成，用以提示駕駛員是否可以行走；燈組采用編號分組，以方便系統進行批量控制。控制器由單片機最小系統組成，用來接收中央處理模塊通過GSM模塊發送的指令來點亮指定燈組，完成引導燈光點亮，用以指示方向；控制器采用分區域編號，以方便批量控制。所有燈模塊的控制方式為：停車場內兩路口之間的直線區域內的所有同一方向的燈光模塊由一個控制器控制，每個控制器控制若干個燈光組，停車場內有多個這樣的控制單片機，由中央處理模塊根據編號進行整體控制。燈光效果如圖2所示。

（二）射頻卡讀寫模塊

本模塊的功能主要是實現按時計費以及為反向尋車機提供信息，設置在停車場的入口處和反向尋車機處。用戶在入口處按“停車鍵”后，模塊會把中央處理器下發的車位信息和時間信息存儲到卡上，以方便后續操作，然后用戶可持卡離開；待用戶回來后，通過和反向尋車機接觸，可以點亮反向引導燈光，以尋找車輛位置；帶用戶到達出口時，工作人員可以根據時間信息進行收費等操作。（駱澤雨,楊雪,桑海偉.智能尋車和停車場車位引導系統[J].物聯網技術,2017(01)）

圖3 車位分配程序算法流程圖

（三）車輛檢測模塊

該模塊主要負責對車輛進行檢測，當有車出現時，會產生信號，然后通過GSM模塊傳輸至中央處理模塊，也可由中央模塊控制進行主動檢測。該模塊放置在車位的正上方、出入口的正上方、行車道上方和停車場內路口的正上方，用以檢測車輛停放狀態，是否有車輛進入和是否有車通過入口。其中車位上方設置兩個感應器，以保證檢測準確性。本設計采用HC-SR04超聲波測距模塊。

（四）GSM通信模塊

該模塊集成在本設計的各個模塊里，用以實現各模塊與中央模塊的無線數據通信，省去布線的麻煩，使用方便。本設計采用SIM800A模塊。本設計只采用其數據傳輸功能。

（五）中央處理模塊

本模塊由單片機最小系統構成，用以接收GSM模塊得數據。主要實現對所有模塊的控制功能和數據處理功能，可對傳進的數據進行分析，傳出數據進行控制。所有的算法以及運行全都與此模塊有關。（丁書亞,謝印慶,石海鋒.基于VHDL控制的烤面包機[J].電子世界,2018(13)）

（六）反向燈光引導模塊

設置在停車場支撐柱上，用以指示用戶車輛停放大致區域，可以指示區域位置。反向尋車比較容易，只需指出大致區域即可，因此反向燈光不需要大范圍設置，只需按區域少量設置。該模塊與反向尋車機有關，需要中央處理器根據射頻卡的車輛存放數據來工作。卡內記錄的是哪個區域，即點亮某個方向的指示燈。

三、軟件程序運行

程序主要功能是維持硬件正常工作和數據處理，還有緊急數據處理功能。主要由以下幾個部分：運行程序、車位分配程序、燈光引導程序，反向尋車程序和緊急情況程序。

（一）運行程序

此程序是其他程序的基礎程序，用以保證此系統內的所有硬件的正常工作，包括燈光點亮程序、超聲波測距程序、顯示程序等，還包括車位分區等信息。

圖4 燈光引導程序算法流程圖

（二）車位分配程序

在用戶進入停車場后激活，用以分配車位。程序運行原則如下：程序遵循距離（距離出口）優先、空區域優先、隔位（不相鄰停車）優先、位置（無障礙物且方便停靠的車位）優先的原則。運行流程：預先引導至距離出口最近區域，隔位停滿后引導至其他區域。優先區域停至50%后，對除優先區域的每一區域的車位進行檢測得出空車位數量，然后把每個區域的值進行對比取最小值min，確定停車區域。繼而取出空車位編號與有車車位的編號進行對比，若編號值相差1，則為鄰位，自動忽略，尋找下一不相鄰車位；若本區域沒有不相鄰車位，跳至比min小的區域尋找，直至找到；若全區域都沒不相鄰車位，則優先安排位置優先車位，然后運行規則按照如上所說的四原則進行選擇，最后提取出車位編號X呈遞中央處理模塊。至此程序結束。算法流程圖如圖3所示。

（三）燈光引導程序

在車位分配程序結束后激活，實現自入口處至車位X的燈光點亮。運行原則如下：距離最短優先、道路順暢優先、避開事故路線。運行流程如下：得到X的車位編號后，若該區域停車數小于80%，只開啟引導至該區域燈光；若大于80%，則開啟引導到位燈光。找到預先存儲的若干路線，激活行車道上方檢測器，對路線通暢情況進行檢測。若最短路線通暢，則選擇最短路線，若不通暢，選擇其他路線。確定路線后進行沿途引導燈點亮。當車輛到達區域間節點后，熄滅已走過路段的引導燈。當車位上方的檢測器檢測到車到庫時，熄滅燈光，程序結束。程序流程圖如圖4所示。

（四）反向尋車程序

設置于車庫立柱上的引導燈與射頻卡讀卡器結合，外加顯示屏，構成反向尋車機。當用戶刷卡時，引導燈會點亮到固定區域的指示燈，簡單明了。（張月霞,劉永超,王加慶,孟令望.基于Android和嵌入式的智能停車場設計[J].計算機測量與控制,2015.23(8)）

（五）緊急情況程序

當進入緊急情況時，停車場內的主干道會雙向閃亮紅燈，用以告知停車場內人員發生緊急情況，比如為緊急車輛清障等用途。

四、結語

隨著我國科學技術和經濟的發展，單一人工管理的傳統停車場已經不能滿足人們的需求，取而代之的是智能和人工管理甚至是全智能管理的停車場。這些新出現的停車場不僅給使用者帶來極大方便，更有利于管理者進行管理，節約了時間，節省了成本。本設計基于方使用者和管理者的設計要求，為停車場管理提供了一套解決方案，希望能幫助個人幫助更多的人提高效率。（李界家,原寶龍,朱棟華,劉建順.智能停車場技術及發展趨勢[J].房材與應用,2008,2(30)）