張博，王嘉樂，張歡

（天津中車機輛裝備有限公司）

1 引言

近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，居民可支配收入也大幅上升，由于工作或者生活的需要，購買小汽車已成為必然趨勢。根據(jù)國家統(tǒng)計局2021年初發(fā)布的《中華人民共和國2020 年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示，截至2020 年底，全國民用汽車保有量28087萬輛，比2019年末增加了1937萬輛，民用轎車保有量15640 萬輛，其中私人轎車保有量14674 萬輛，比2019年末增加973萬輛[1]。汽車保有量仍以較快速度逐年增長，隨之而來的停車問題也愈加明顯。目前，雖然我國停車位缺口巨大，但有大量的停車位并沒有得到合理利用，這不但導(dǎo)致停車資源的極大浪費，還帶來了城市“停車難”的問題[2]。

除了汽車保有量不斷增加的原因以外，造成城市“停車難”問題的主要原因還有幾方面：①車位供應(yīng)數(shù)量無法滿足停車用戶的需求量；②各地區(qū)停車場的管理方式混亂，很多停車場中存在車位類型多、車位忙閑信息不透明、缺乏有效停車誘導(dǎo)等問題；③停車場的智能化水平偏低，運營管理效率低，影響車主停車體驗度；④車主面臨尋位難、找車難、排隊繳費等情況，車輛經(jīng)常在停車場出入口擁堵，進而引發(fā)連鎖性的道路交通擁堵以及交通安全等各類問題。

雖然目前部分停車場通過智能化的改造手段，采用了車牌識別、車位相機、電子誘導(dǎo)等技術(shù)設(shè)備實現(xiàn)了停車收費、停車引導(dǎo)等功能，但并不能解決停車場外部的停車難問題。車主在駕車外出時，無法提前獲知目的地周邊的停車場資源分布、車位忙閑情況、停車收費標(biāo)準等信息，致使車主駕車盲目尋找停車位，浪費時間且增加不必要的交通成本[3-4]。

要解決這些停車問題，僅僅增加車位的供給數(shù)量是不夠的，還需要不斷提高城市停車場的管理方式，提高城市的智慧停車運營管理水平。

智慧停車就是以城市內(nèi)的各類型停車資源作為基礎(chǔ)，將無線通信、物聯(lián)網(wǎng)、高精度定位、云計算等技術(shù)綜合應(yīng)用，實現(xiàn)對停車位的信息采集、數(shù)據(jù)管理、定位導(dǎo)航等預(yù)務(wù)，實現(xiàn)停車位資源的聯(lián)網(wǎng)化、信息化、系統(tǒng)化，實現(xiàn)停車位資源利用率的最大化、停車場利潤的最大化和車主停車服務(wù)的最優(yōu)化。

本文將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)和邊緣計算技術(shù)相結(jié)合，通過智慧停車場管理系統(tǒng)與智能終端進行信息交互，再通過云端向車主推送車輛自動泊車過程中的關(guān)鍵信息，進而使無人駕駛功能的車輛實現(xiàn)AVP 一鍵泊車。本研究基于V2X 的智慧停車管理系統(tǒng)不但可以提高車輛在車場內(nèi)的停車效率，還能減少車主尋找空閑車位所耗費的時間，進一步緩解城市交通擁堵，緩解城市“停車難”。

2 V2X智慧停車系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

基于V2X 的智慧停車系統(tǒng)主要包括有：智慧停車場管理系統(tǒng)、V2X 車載終端、車場硬件設(shè)備、車主移動端（APP）以及地圖服務(wù)器這幾個部分。通過建立智慧停車場管理系統(tǒng)、V2X車載終端、車場硬件設(shè)備以及地圖服務(wù)器與車主移動端（APP）之間通過云端信息交互來實現(xiàn)停車信息管理，以及無人駕駛車輛實現(xiàn)一鍵泊車功能，為停車場提供了更加智能的管理方式，也為未來無人駕駛功能車輛的自動泊車提供技術(shù)路線設(shè)計。

1）智慧停車場管理系統(tǒng)

車場管理系統(tǒng)主要負責(zé)停車相關(guān)信息的存儲、處理與轉(zhuǎn)發(fā)，為車主提供停車場信息查詢和空閑停車位情況查詢、預(yù)約停車、正、反向的尋位、尋車導(dǎo)航，以及停車費的線上支付和電子發(fā)票申請等服務(wù)。

2）地圖服務(wù)器

地圖服務(wù)器利用地圖引擎將釆集到的停車場車位數(shù)據(jù)生成車場地圖，并發(fā)布成為地圖服務(wù)，生成對應(yīng)的URL（統(tǒng)一資源定位符）。通過手機移動端和PC端進行車位地圖訪問。根據(jù)車位狀態(tài)信息，以附加不同的顏色表明每個車位不同的狀態(tài)（占用/空閑/已預(yù)約）信息。

3）V2X車載終端

V2X 車載終端是車輛自動駕駛的核心設(shè)備，通過無線通信技術(shù)，實現(xiàn)車與車、車與人、車與路和車與云端的互聯(lián)，以達到車輛協(xié)同控制、增強行車安全、提升效率的目的。

4）V2X路側(cè)設(shè)備

V2X 路側(cè)設(shè)備主要通過與系統(tǒng)平臺、車載終端等進行信息交互，對車位狀態(tài)、車輛狀態(tài)及車輛位置信息等進行監(jiān)控和上報。

5）車主移動端（APP）

車主移動端，主要是在手機端通過APP 的方式實現(xiàn)車主對車輛、車主對車場管理系統(tǒng)進行信息綁定和設(shè)置、車位信息查詢、泊車管理、停車繳費以及申請發(fā)票等功能。

3 V2X 智慧停車系統(tǒng)“自主泊車”功能的實現(xiàn)

3.1 AVP方案部署組網(wǎng)

AVP(Automated Valet Parking)自主泊車功能，又叫自動代客泊車。車主在遙控設(shè)備上下發(fā)停車命令，車輛在接到命令后通過自動駕駛+自動泊車的方式，自動從當(dāng)前位置行駛到停車場內(nèi)停車入位。在整個泊車過程中沒有人為參與，是無人駕駛的應(yīng)用場景中非常典型的一個。

要實現(xiàn)自主泊車功能，需要場端—云端—車端實現(xiàn)“三端合一”，除了軟件系統(tǒng)功能的支持外，還需要對車場端和車端進行一定的硬件設(shè)施改造，以滿足AVP泊車的技術(shù)要求（見圖1）。

圖1 AVP方案部署組網(wǎng)圖

①需要具備高精度地圖制作能力的運營商對停車場進行車位級精細化地圖數(shù)據(jù)采集與繪制，車場路網(wǎng)數(shù)據(jù)生成，提供車輛實時路徑規(guī)劃并通過云端將全部數(shù)據(jù)下發(fā)到各端。

②車主在手機端根據(jù)車場發(fā)布的車位信息選擇空閑車位，提出泊車請求，在得到車場應(yīng)答信息后，利用車端無人駕駛功能，通過實時的路徑規(guī)劃，按照行駛路線自動行進到目的地車位完成車輛停放。

③通過車輛行駛沿途設(shè)置的邊緣網(wǎng)關(guān)，結(jié)合現(xiàn)場安裝的車位監(jiān)測設(shè)備和車場感知設(shè)備對停車場環(huán)境進行全方位精確的檢測，包括可用的停車位信息、周圍障礙物信息、自動泊車過程中兩側(cè)車輛的位置監(jiān)測、確認車輛當(dāng)前位置、車身狀態(tài)以及目標(biāo)車位信息等，將信息實時回傳至云端和車端，提高車輛自動駕駛過程中的安全性。

④云端服務(wù)器通過對車場發(fā)布的車位信息以及車主提交的停車請求進行處理，完成數(shù)據(jù)發(fā)布與各端之間的信息交互。

3.2 自主泊車功能的實現(xiàn)

自主泊車功能的實現(xiàn)主要可以分為：車輛進場前和車輛進場后兩個階段。

3.2.1 車輛進場前——場外車輛申請停車

1）場端

車場在系統(tǒng)平臺進行信息注冊，提交包括車場名稱、地理位置、收費標(biāo)準、開放時間、車位信息、精細化地圖、路網(wǎng)數(shù)據(jù)等多方面的基礎(chǔ)信息，并完成場內(nèi)全部車場內(nèi)車場管理設(shè)備、車位管理設(shè)備以及場內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備等與云端服務(wù)器的系統(tǒng)對接，以實現(xiàn)車場內(nèi)各項數(shù)據(jù)與服務(wù)器端實時的互聯(lián)互通。在接收到車輛的入場請求后，車場端根據(jù)場內(nèi)實時現(xiàn)狀對車端請求進行應(yīng)答，確定車輛預(yù)約入場是否成功，待接收到車輛AVP泊車請求后，予以應(yīng)答并進入下一步。

2）云端

通過平臺信息交互，完成車場及車輛的信息注冊。在接收到車端提出的目的地車場停車請求以及AVP泊車請求時，驗證各端信息的完整性和準確性，完成車端與場端之間的信息交互。

3）車端

車主首先在手機端完成相關(guān)個人及車輛的基本信息注冊，車輛的車聯(lián)網(wǎng)功能綁定和啟用設(shè)置。在車主有停車需求時，首先通過手機端查詢目的地停車場的車位信息并提交停車服務(wù)請求，得到停車場系統(tǒng)響應(yīng)后進行需求確認，停車服務(wù)需求確認后提出AVP 泊車請求，得到應(yīng)答后開啟AVP 泊車，進入下一步。

3.2.2 車輛進場——自動駕駛一鍵泊車入位

1）場端

確認車端提出的AVP 泊車請求后，根據(jù)車場內(nèi)車位忙閑狀態(tài)，分配空閑車位，向車端下發(fā)車場內(nèi)行進的路徑規(guī)劃及目標(biāo)車位屬性信息，在車輛在場內(nèi)行駛時根據(jù)場內(nèi)感知設(shè)備的信息回傳，實時獲得車輛的位置信息、場內(nèi)的障礙物信息等數(shù)據(jù)，判斷是否為車輛提供新的行駛路線或目標(biāo)車位，直至車輛在場內(nèi)完成泊車。

2）云端

從車輛進場到完成泊車的過程中，云端需要不斷完成場端與車端的實時數(shù)據(jù)互通。向場端反饋車輛行駛的位置、狀態(tài)；向車端下發(fā)車場路徑規(guī)劃及車輛行駛過程中，在車輛周圍的障礙物信息，配合車輛完成避障，保證車輛可以順利到達目標(biāo)車位并完成泊車。

3）車端

AVP泊車確認啟動后，首先確認車輛狀態(tài)，向場端發(fā)出AVP 泊車請求，獲得場端發(fā)出的行車路徑規(guī)劃及車位屬性信息，車輛點火，啟動AVP泊車開始向目標(biāo)車位行駛，在行駛過程中，通過場內(nèi)邊緣側(cè)感知設(shè)備實時獲得反饋消息，包括車輛實時定位、沿途障礙物位置信息、路徑校準等，直至到達指定目的地車位，完成泊車。

4 結(jié)語

不同于面向開放城市、高速工況的無人駕駛場景，在停車場內(nèi)低速且無人駕駛的AVP 泊車應(yīng)用環(huán)境相對簡單，行人出入較少的車庫對應(yīng)自動駕駛系統(tǒng)發(fā)生事故的風(fēng)險系數(shù)較小?？梢哉f，AVP 泊車是自動駕駛商業(yè)化過程中最現(xiàn)實的路徑之一。隨著技術(shù)和市場的不斷成熟，一級供應(yīng)商以及新造車勢力都開始行動，對自動代客泊車量產(chǎn)落地進行未來規(guī)劃。雖然技術(shù)發(fā)展已經(jīng)達到了一定水平，但在此技術(shù)大范圍推廣上，還存在一些技術(shù)難題有待解決。比如，如何實現(xiàn)停車場高精地圖數(shù)據(jù)的快速繪制，如何通過低成本改造實現(xiàn)車場端的硬件技術(shù)改造，如何提高車輛在室內(nèi)環(huán)境下的精準定位等。相信隨著5G+物聯(lián)網(wǎng)時代的快速發(fā)展，無人駕駛的商業(yè)應(yīng)用場景將越來越多的出現(xiàn)在大眾的日常生活之中。