停车场智能停车引导系统

吕跟来

摘要：如何在现有停车条件下迅速找到泊位，是司机最想解决的问题。该文从有效提高停车场的利用率和停车效率出发，设计了停车场智能停车引导系统，系统利用地磁检测技术进行泊位状况检测，适时获取泊位信息，运用基于泊位选择的泊车路径优化算法，为停车者推荐最优泊车路线，并用流水灯光进行引导，极大地 方便了用户寻找泊位，节省了泊车时间，为停车场提供了一套智能信息管理系统。

关键词：智能泊车引导系统；泊车位检测技术；流水灯光；车牌识别

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）25-0167-03

中国经济的城镇化发展使城市规模迅速扩大，人民生活水平的提高使汽车成为家庭的常用品，据统计，截止至2017年初，国内机动车保有量已达到2.8亿辆，其中汽车保有量大约1.73亿辆，而2005年，全國汽车保有量仅为0.31亿辆。[1]近12年，汽车保有量经历了爆发式增长，但与汽车数量的快速增长相脱节的是停车场数量与智能化水平，根据发改委发布的数据显示，目前，国内大城市，停车位车与机动的比例约为0.8：1，而在中小城市，该比例约为0.5：1，这使城市道路压力增大的同时，停车越来越困难，司机寻找泊位停车所用时间越来越长，这不符合城市快速发展的需要，如何在现有停车条件下迅速查找空泊位停车，是司机最想解决的问题，也是停车场应该配备的技术设施。本停车场智能停车引导系统，旨在缩短停车时间，提高停车效率和泊位的利用率。

1 停车场车位及灯带规划

以22位停车场为例，泊位及引导灯带规划如图1所示。灯带铺设于停车场道路中央路面以下，由彩色发光二极管组分段组合而成，上覆无色钢化玻璃板密封，用于指引车辆入位。地磁传感器封装于泊位正中央，用于检测泊位上是否具有车辆，并将泊位信息通过无线通信网络传输至系统终端并存储到数据库中，在泊位状态发生变化时适时更新数据。停车场入口处设触摸显示屏，用于显示停车场泊位使用情况，并同步到网页，供司机选择泊位，泊位选择提供三种方式：触摸、语音和网页自选，且只有停车场入口处车牌识别系统识别车辆车牌后才能选取泊位。只有停车场具有空泊位且司机选择好泊位后，车闸才会打开，灯带引导系统才能启动。各泊位引导灯带规划情况如表1所示。

2 停车场泊位检测系统

现在常用的泊位检测技术主要有：超声波检测技术、红外线检测技术、视频检测技术、环行线圈检测技术、地磁检测技术，其中地磁检测技术的检测原理是：地球平均磁场强度为0.5-0.6高斯，且在几公里之内呈均匀分布，如图2。当主要部件材质为钢铁的汽车停在地磁传感器上方时，会对地磁场产生大约为0.2高斯的扰动，如图3。我们通过检测地球磁场强度的变化即可完成泊位检测。这种检测方法灵敏度较高、结构简单、布置方便、无需破坏地面、易于集成、功耗低，非常适用于停车场。本系统检测元件采用HMC5883地磁传感器，泊位检测系统流程如图4 所示。

3 车牌识别技术

在停车场智能停车引导系统中，车牌识别技术是识别入库车辆身份的主要技术手段，车牌识别技术能够从复杂背景中将运动中的汽车牌照提取并识别出来，通过数字图像处理、计算机视觉、模式识别等技术手段，识别车辆牌照号码。现技术水平牌照号码中数字和英文字母的识别率可以达到96%，汉语文字的识别率可以达到95%。

汽车牌照自动识别系统是一项利用车辆的动态视频或者图像进行牌照号码与牌照颜色自动识别的模式识别技术。其硬件主要有五部分：车辆检测系统、摄像装置、照明设备、图像采集系统、识别车牌号码的信息处理机。其软件核心部分包涵车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法等。当车辆检测部分检测到车辆到达停车场入口前时，图像采集单元启动，采集当前车辆的视频图像，然后车牌识别单元对视频图像进行预处理，定位出图像中牌照的位置，再将牌照中的字符进行分割、识别，然后组成牌照号码输出并将结果送至监控中心等应用场所。车牌识别系统流程如图5所示。[2]

将车牌识别设备安装于停车场入口处，记录车辆的牌照号码、进入停车场的时间，并与门禁控制设备结合，实现进入停车场车辆的备案与管理。

4 流水灯光引导系统

本停车场智能停车引导系统的引导部分采用流水灯光，当门禁打开的同时，流水灯光启动，引导车辆进入选定泊位。流水灯启动时间超前车辆进入门禁时刻一个泊位时间，从而保证引导流水灯亮在车辆前面，保证司机能够看清流水灯的引导变换。流水灯光引导系统的工作原理是：系统首先会根据所选择的泊位确定行车路线，近而确定并排列流水引导灯群，确定流水灯点亮的时间和顺序，保证灯亮车前，车过灯灭。假定停车场内限速10km/h，每个泊位的宽度为3m，长度为6m，根据图1停车场泊位及引导灯带规划，可以算出，每段灯带点亮的时间间隔和持续时间约为3s，车辆只需跟着流水灯前进，即可到达所选泊位。

我们以图1中的6号泊位为例加以说明，从表1中可知，汽车进入6号泊位需要7段灯带引导，其灯带为A-B-C-D-E-F-L6，引导流程如图6所示。

5 智能停车引导系统

停车引导控制系统由车牌识别系统、泊位检测系统、泊位选择系统、车辆引导系统四部分组成，与停车场系统终端相结合，形成一个有机整体。泊位检测系统检测停车场内部泊位变化信息，并将其传输至停车系统终端，进行相应的算法分析运算，将所收集到的数据和信息进行分析和处理，结果显示到停车场入口处的显示触摸屏上，并同步网页显示。当车辆行驶到停车场入口处时，车牌识别系统读取车辆车牌信息，如果显示屏上显示有空泊位，司机可通过显示屏或手机浏览器网页选择泊位，系统根据选择的泊位对停车路线进行最优路径筛选规划并排列好引导灯带，停车场入口门禁自动打开，引导灯带开始运行引导车辆行驶到选定泊位。泊位选择完毕和车辆停靠完毕，泊位检测系统都会进行数据采集并传输，系统终端根据检测到的信息更新停车场实时的泊位信息。停车场信息传输系统框架如图7所示。

在触摸显示屏和同步网页上，包含整个停车场实时信息数据的电子地图，并根据停车情况，在停车场地图上显示该时刻的泊位状态（采用红-绿区分法来表示地图上的泊位状态，红色为泊位已被使用，绿色为空泊位）。[3]从车辆进入停车场的入口开始，系统根据设定路径利用流水灯光指示车辆行驶到目标泊位。智能停车引导流程图如图8所示。

6 结束语

随着城市汽车流量的急剧增加，泊位数量与需求的矛盾日益突出，城市公共停车场在数量和现代化上越来越不能满足日益增长的停车需求，停车难已经成为制约我国大中城市经济与管理的瓶颈之一。如何在最大程度上为车主提供停车场的适时状况，引导车主快速停车，已成为当前研究的热点问题，建设科学、规范、系统化、智能化的停车场也成为必然。[4]

停车场智能停车引导系统是一个相当复杂的系统，涉及多方面的技术。本文所设计的停车场智能停车引导系统，以地磁检测技术进行泊位状况检测，适时获取的泊位信息，运用基于泊位选择的泊车路径优化算法，为停车者推荐最优泊车路线，并用流水灯光进行引导，极大方便了用户寻找空泊位，节省泊车时间的同时减少了汽车尾气的排放和降低了城市车辆的拥堵，使整个停车场管理系统走向了人性化和智能化。

参考文献：

[1] 曾瑞韬.基于RFID智能停车位管理系统开发[D].东南大学，2016（5）.

[2] 张森，白茹，朱礼尧，等.基于GMR传感器的无线车位检测算法研究及系统的实现[J].物联网技术，2016（5）.

[3] 罗梓铭，马飞虎.基于手机应用的智能停车诱导和缴费系统设计[J].计算机时代，2017（7）.

[4] 李坤.智能停车场车位检测与泊位诱导系统研究与设计[D].中国科学院大学，2013（9）.endprint