王琪　王嬌　劉奎

摘 要：為了應對當前城市交通迫切的停車問題，充分利用停車場車位資源，提高車主出行體驗和滿意度，降低停車場內部的擁堵和安全隱患，文中利用無線通信、電子地圖、GIS技術和室內定位技術設計了一套具備車位預約、車位導航、在線支付和反向尋車功能的智能停車導航系統(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，在室內部署的藍牙標簽的輔助下完成高精度的定位與導航，有效解決當前室內定位與導航中存在的定位不準確等難題，提升停車場車位使用率，進而增加停車場收入。

關鍵詞：智能停車導航;智能交通;路徑規(guī)劃;反向尋車;車輛停泊;車位資源

中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2020）04-00-03

0 引 言

隨著經(jīng)濟和科技工業(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重的環(huán)境污染、高額的經(jīng)濟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。

當前，傳統(tǒng)停車場在建設時信息化，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)調查，車主在停車時常遭遇如下兩個問題：

（1）目前地圖導航服務只能提供導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的同時增加了交通負擔;

（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，浪費了車主時間。

本文主要概述如何將無線互聯(lián)網(wǎng)絡與智能手機終端相結合，從而設計出一款具有車位預約、路徑規(guī)劃、室內導航、反向尋車和在線支付等多種功能的智能停車導航系統(tǒng)。它可以彌補傳統(tǒng)停車場車位資源與用戶需求信息不對等的缺點，極大程度地提升停車場的使用率及車主的停車體驗。

1 系統(tǒng)架構設計

本智能停車導航系統(tǒng)拓撲如圖1所示，系統(tǒng)實現(xiàn)方案擬分為三大部分：車位檢測及停車場本地管理后臺，室內定位和云端管理系統(tǒng)模塊，智能手機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。系統(tǒng)利用無線地磁探測器來檢測車位占用情況，實時將車位狀態(tài)上報到管理中心。當?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掌握到該停車場的實時動態(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 室內定位和云端管理系統(tǒng)

室內定位和云端管理系統(tǒng)（如圖3所示）采取云服務器與定位引擎結合的架構，通過因特網(wǎng)與停車場監(jiān)測的系統(tǒng)進行實時通信，收集車位監(jiān)測的數(shù)據(jù)并進行完備的數(shù)據(jù)庫管理，篩選、分類及分析車位地點、數(shù)量及狀態(tài)，與用戶的智能終端APP進行實時數(shù)據(jù)交互。車輛在停車場行駛過程中，實時感知藍牙定位標簽信號強度RSSI及采集自身慣性傳感器的數(shù)據(jù)，融合之后發(fā)送到定位服務器。定位服務器利用慣性傳感器數(shù)據(jù)和基于RSSI的三角定位算法實時解算車輛的位置和軌跡信息，從而提供到目標車位的最佳路徑。車主根據(jù)智能終端APP提供的導航功能到達分配的停車位，離開停車場，同時應用在用戶返回停車場的時候還提供逆向尋車功能。

1.3 智能手機APP

車輛進入停車場即處于定位標簽的廣播區(qū)域內，位于車內的用戶智能終端實時接收藍牙定位標簽的數(shù)據(jù)，融合自身慣性傳感器監(jiān)測的運動數(shù)據(jù)預處理后即可發(fā)送到云服務器，同時車位查詢與預約及導航服務同樣由用戶智能終端接入實現(xiàn)，智能終端應用技術方案的平臺主要為Android平臺，應用包含的功能為車位動態(tài)列表展示，預約個性化車位（靠近商城、電影院或其他服務），一鍵車位引導及地圖坐標點顯示，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功能、周邊信息等。實施方案則可調用高德地圖的API進行定位導航，之后更新停車場數(shù)據(jù)（車位空閑車位、地點、單價等）至頁面，同時對服務器計算好的路徑規(guī)劃進行終端顯示。

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行預約，同時導航系統(tǒng)會引導車主到達目的停車場。

（2）車輛信息匹配。當車輛進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)庫信息進行比對，查詢此用戶是否已預先通過手機端APP預約停車位。若已完成預約操作，后臺管理系統(tǒng)將自動將此車輛與預約車位信息進行匹配，同時繼續(xù)進行下一環(huán)節(jié)操作;若無預約操作，后臺管理系統(tǒng)將根據(jù)當前停車場空閑車位信息，將此車輛與某一空閑車位進行匹配，同時繼續(xù)進行下一環(huán)節(jié)操作。

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

（4）停車導航。后臺管理系統(tǒng)將導航信息發(fā)送到智能手機APP。用戶將車輛按照導航路徑行駛至目標車位。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：用戶逆向尋車路徑規(guī)劃、逆向路徑導航、車輛出庫路徑規(guī)劃、出庫路徑導航、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）用戶逆向尋車路徑規(guī)劃。當車主返回停車場時，車主利用智能手機終端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）逆向路徑導航。在APP端完成用戶逆向尋車路徑規(guī)劃后，下一環(huán)節(jié)主要完成用戶的尋車路徑導航。在此環(huán)節(jié)中，手機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航。具體地，用戶手機端APP將實施檢測用戶位置與目標車位的位置信息，動態(tài)更新導航路徑，指引車主到達目標車位，完成用戶逆向路徑導航功能。

（3）車輛出庫路徑規(guī)劃。后臺管理系統(tǒng)通過室內定位系統(tǒng)實時獲取車輛位置信息，并根據(jù)車輛具體位置與場內道路的通行狀況規(guī)劃當前最優(yōu)出庫路徑。

（4）出庫路徑導航。后臺管理系統(tǒng)將導航信息發(fā)送到智能手機端APP，APP通過實時路徑顯示和語音播報兩種方式指引車主完成車輛的實時出庫導航操作。

（5）車輛信息匹配。車主根據(jù)導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)庫信息進行匹配，獲取當前車輛入庫時長，并將此信息發(fā)送到計時收費子系統(tǒng)得到車輛的繳費信息。

（6）車主在線支付。智能手機端APP通過與計時收費子系統(tǒng)交互，獲取車輛的繳費信息，車主通過選擇一種在線支付方式完成停車繳費操作。最終，后臺管理系統(tǒng)通過確認繳費信息與狀態(tài)，成功確認后，將控制自動道閘子系統(tǒng)開啟道閘，車輛駛離出口。

3 結 語

本文設計了一套基于智能手機的停車導航系統(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，室內定位和云端管理系統(tǒng)模塊，智能手機APP模塊。通過智能手機+云+本地管理的模式實現(xiàn)了空位停車場查詢、車位預約、室內停車導航和反向尋車，不僅提高了停車場車位使用率和經(jīng)濟效益，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。

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作者簡介：王 琪（1992—），女，助理工程師，主要研究方向為廣電技術軟硬件產(chǎn)品測試。

王 嬌（1989—），女，工程師，主要研究方向為廣電技術開發(fā)、技術管理。

劉 奎（1993—），男，工程師，主要研究方向為智能交通和云計算運維開發(fā)。