基于智能手機(jī)的停車導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計

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，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：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：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)時信息化，智能化和自動化水平較低，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，車主在停車時常遭遇如下兩個問題：

（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，則還需要尋找車位，給車主帶來不便體驗(yàn)的同時增加了交通負(fù)擔(dān);

（2）即使停車場有空位時，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

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，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

車位檢測及停車場本地管理后臺采用如圖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)時將車位狀態(tài)上報到管理中心。當(dāng)?shù)卮盘綔y器檢測到該車位被占用時，立馬向戶外有線區(qū)域控制器發(fā)送無線信號。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，由本地管理后臺完成信息處理并存儲到數(shù)據(jù)庫中。停車場管理人員可利用計算機(jī)掌握到該停車場的實(shí)時動態(tài)車位信息數(shù)據(jù)。本地管理后臺連接自動道閘系統(tǒng)控制停車場出入，同時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)時數(shù)據(jù)交互。車輛在停車場行駛過程中，實(shí)時感知藍(lán)牙定位標(biāo)簽信號強(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，同時應(yīng)用在用戶返回停車場的時候還提供逆向?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)動數(shù)據(jù)預(yù)處理后即可發(fā)送到云服務(wù)器，同時車位查詢與預(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)方案的平臺主要為Android平臺，應(yīng)用包含的功能為車位動態(tài)列表展示，預(yù)約個性化車位（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)、單價等）至頁面，同時對服務(wù)器計算好的路徑規(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，同時導(dǎo)航系統(tǒng)會引導(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，智能車牌檢測系統(tǒng)將開啟，此時，檢測系統(tǒng)將利用攝像頭獲取車牌信息，同時將此信息保存到后臺管理系統(tǒng)。后臺管理系統(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，后臺管理系統(tǒng)將自動將此車輛與預(yù)約車位信息進(jìn)行匹配，同時繼續(xù)進(jìn)行下一環(huán)節(jié)操作;若無預(yù)約操作，后臺管理系統(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，同時繼續(xù)進(jìn)行下一環(huán)節(jié)操作。

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

（4）停車導(dǎo)航。后臺管理系統(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，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APP中已經(jīng)存儲車輛的具體位置，當(dāng)用戶啟動尋車功能時，APP通過無線方式連接后臺管理系統(tǒng)，后臺管理系統(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。后臺管理系統(tǒng)通過室內(nèi)定位系統(tǒng)實(shí)時獲取車輛位置信息，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)時路徑顯示和語音播報兩種方式指引車主完成車輛的實(shí)時出庫導(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，車輛識別子系統(tǒng)通過獲取車牌圖像數(shù)據(jù)，對車輛的車牌信息進(jìn)行識別。同時，后臺管理系統(tǒng)通過將識別信息與數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行匹配，獲取當(dāng)前車輛入庫時長，并將此信息發(fā)送到計時收費(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通過與計時收費(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)ぼ嚕粌H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驮朴嬎氵\(yùn)維開發(fā)。