大型停车场停车导航系统关键技术研究

秦松 甘道川 韩鹏 贺晓霞 贾小林

【摘 要】随着社会经济发展，汽车的生产量和使用量越来越大，拥堵问题和停车问题成为影响人们出行的两大困扰。为了解决停车难的问题，大型停车场也越来越多，车辆容量也越来越大。新的困扰也随之产生，尤其是大型停车场停车难、取车难的问题。因此，大型停车场定位导航技术成为急需研究和解决的热点问题。本文结合现有的研究资料，针对项目中的关键技术，简要介绍了国内外停车导航技术的发展情况，分析对比了各项技术并对其应用前景做出了展望。

【关键词】大型停车场；定位；停车导航

中图分类号： U495；U463.67；TN929.5 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）05-0001-003

【Abstract】With the development of society and economy， the production and use of automobiles are getting bigger and bigger. Congestion problems and parking problems have become two major problems affecting peoples travel. In order to solve the problem of parking difficulties， there are more and more large-scale parking lots， and the vehicle capacity is also increasing. New problems have also arisen， especially in large parking lots where it is difficult to park and pick up cars. Therefore， large-scale parking lot positioning and navigation technology has become a hot issue that needs urgent research and solution. Based on the existing research data， this article briefly introduces the development of parking navigation technology at home and abroad， and analyzes and compares various technologies and looks forward to their application prospects.

【Key words】Large parking lot； Positioning； Parking navigation

0 引言

随着科技的快速发展，私人汽车数量已经迅猛增加，但停车却越来越困难。为此，许多大型停车场应运而生。大型停车场车位较多，结构也较为复杂，车主开车进入停车场后无法准确获知空车位的位置，并顺利到达停车位。本项目对大型停车场构建数字化车位及软件导航地图，通过软件实现车位分配和停车导航，合理分配车位使用，快捷引导入场停车，减少车主在停车场的停车滞留的时间，有效提高停车效率和停车场利用率。系统以软件方式构建存储停车场车位地图，能够快速构建复杂停车场地图系统，完成停车定位导航和管理，具有良好的研究意义和推广使用价值。

1 国内外现状分析

发达国家较早就开始提出交通系统管理和交通需求管理方面的研究。计算机应用开始普及，发达国家开始把计算机技术应用到对车辆停放的管理系统中，运用科学信息化手段缓解交通问题。智能停车引导系统作为城市智能交通管理系统（ITS）的重要的组成部分得到快速发展[1]。日本东京利用显示牌显示车位信息，合理分散车辆流向，缩短了交通高峰期的等候時间[2]。美国圣保罗商业区停车场，通过实时监测车位使用状况并通过显示牌动态显示，完成对城市车辆的引导，起到了非常好的效果。

我国对停车系统的研究起步较晚，1990年代初专家们提出智能交通理念，开始了对停车场智能化管理的相关研究。北京的城市停车引导系统建设在2001年便陆续开始，先后在王府井、北京站以及西单等地区都有引导系统的投建。而国外的成熟市场很少有这样的情况，智能停车市场专业化程度很高，技术研发投入较高，产品质量好、可靠性高、寿命长，各方面相对较成熟。

相比之下，国内有关智能停车的研发相对较少，且国内和国外的城市泊车环境相差较大，如国内城市大、人口多、建筑物体量大、停车场车位多等，再加上国内的部分驾驶员人员文明素质较低，随意泊车现象严重，此外停车场的车辆安全也不容忽视，所以要求智能管理系统要能实现防盗、车位引导、反向寻车、车牌识别对比、快速出入等要求[3]。

2 关键技术分析

随着科学技术的不断发展，视频、地磁、超声波、红外、无线射频等技术的不断进步，为智能停车场管理提供了多种技术选择。射频识别（RFID）技术是一种基于无线射频通信原理的非接触式自动识别技术。RFID标签具有体积小、容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。RFID技术与互联网、通信等技术相结合，可以实现全球范围内物品跟踪和信息共享[4]。RFID技术在交通、物流、公共信息服务等行业领域的应用，提高了管理和运作效率，降低系统及运营成本。

项目利用射频识别（RFID）技术在目标对象标识、识别、定位、跟踪等方面的优势，开展基于RFID的大型停车场停车导航技术研究，解决大型停车场数字化存储管理、停车位动态分配与管理、停车和取车导航等技术问题，建立大型停车场停车导航管理平台体系，实现大型停车场的智能停车导航和优化管理。

2.1 停车场数字化地图技术研究

大型停车场通常位于室内，而且更多的是地下停车场，构建形式复杂多样，GPS地图方式无法实现停车场的覆盖。本项目针对停车场的构建特征和使用功效，采用停车位映射技术，建立停车场数字化专用地图，一方面方便导航路径计算和呈现，一方面减少地图存储空间和导航计算时间，为手机等小型终端设备使用提供方便。

2.2 车位动态分配和管理技术研究

建立基于数据库技术的停车位状态及分配地图，根据停车场布局情况，以及用户特征和习惯，建立停车位动态分配及优化算法，合理规划停车位分配和导航路径，减少用户停车场步行时间和车辆出入场的行车时间。

2.3 停车导航和取车导航技术研究

建立停车场导航路径监测系统和停车位状态感知探测系统，通过停车场路径监测关键节点的RFID信号接收器，实时感知、定位车辆的位置、速度，结合停车场数字地图和车位分配情况，进行停车导航和取车导航。通过停车位状态探测系统，感知车辆的驻停或驶离，确认或校正用户停车位。

2.4 智能停车场手机应用系统开发

为用户提供两套导航系统供选择使用或同时使用，一套是车外路径导航指示，一套是手机导航系统。基于停车场数据地图的手机导航系统，为用户停车提供路径展示和导航提示，方便用户根据导航顺利到达停车位，完成停车。同时，手机导航系统也为用户记录车辆停车位置，提供快速取车导航，以及驶离停车场的导航。

3 系统设计

系统的开发以Java语言后台编码方式及HTML5面向对象的脚本语言加上MYSQL数据库构建具有“跨平台性”的基于安卓手机端APP。

3.1 系统设计步骤

（1）获取周围定位信息，并在前端页面中以地图方式显示出位置，友好的界面设计使客户能有一个更好的用户体验。

（2）后台主要控制数据的交互，包括了用户登录功能模块、管理员管理模块、系统设置模块等等。

（3）针对室内空位路线推荐，利用模擬器模拟出整个过程，将空位坐标传给停车场服务器，停车场服务器端采用Dijkstra等算法获取最短路径，然后将该路径返回给Android客户端，Android客户端负责显示该路径。用户根据客户端提供的路线可以很容易找到停车的位置。这样不仅节省了用户的时间，同时也方便停车场的实时管理。

3.2 前端设计

系统的界面设计如下图所示：

3.3 智能手机终端数据的申请与获得

用户进入停车场入口后，当用户向服务器发送车位申请请求后，服务器通过传感器向停车场申请获得车位使用信息，停车场向服务器传回此时停车场车位的使用情况，服务器更新数据。终端向服务器发送请求并申请一个空泊车位，服务器将车位信息回复到请求终端。查询当前有无空泊车位，如果有，返回具体的空泊车位位置，并对应到停车场的具体位置。

3.4 服务器动态更新空泊车位的数据

在一个停车场，会不停的有车辆进入占用空泊车位，也会有车驶出，空下泊车位，服务器需要动态的更新这些车位数据，保证数据的及时有效。在特定的停车场，从停车场入口到达一个特定的空泊车位位置的路线是确定的，服务器在拥有这些数据之后，可以给出具体的路线，使用户更易到达为其分配的空泊车位。

4 技术效益及前景分析

项目研究成果能够有效解决室内和地下大型停车场停车位分配和停取车导航等问题，方便用户存取车辆，缩短用户停车和取车的时间，提高停车场车位的利用率，降低大型停车场的运营和管理成本，还可实现停车位预约和电子支付等拓展功能。

项目相关技术转化应用后，通过停车位的优化分配和导航技术引导，加快停车和取车的时间，能有效环节停车场出入口及场内拥堵，在一定程度上降低驾乘人员的负面情绪，有利用交通和社会安全。停车场的电子化、信息化、智能化，有效降低停车场管理和维护成本，节约人力和社会资源。

所以，项目为大型停车场管理提供了一种新的技术方法和解决方案，具有良好的研究价值和应用前景，能够产生良好的社会效益和经济效益。

5 结语

从RFID技术在项目中的运用来看，充分发挥RFID技术在标识、识别、定位、跟踪方面的优势，实现大型停车场车位管理和停取车导航的自动化和智能化，提高停车场系统的使用效率[5]。进行停车场车位和停车管理，建立综合管理信息系统，能将停车场管理系统与互联网、物联网建立有效连接，为实现停车场车位预约和网络电子支付等奠定基础，有利于优化城市整体停车系统。

【参考文献】

[1]吴云.基于移动终端的大型停车场反向寻车系统的设计与实现[D].浙江工业大学，2016.

[2]陈婷.基于RFID定位的停车场智能移动终端设计[D].南京邮电大学，2016.

[3]林萍，杨顶，黄千桐，等.大型停车库智能存取车系统研究[J].科技广场，2016（10）：168-173.

[4]蔡韶颖.供应链应用中的RFID读写器-标签认证协议分析和设计[D].复旦大学，2009.

[5]张倬.基于CAN总线的智能化停车场控制系统应用研究[D].北京工业大学，2010.