指向型停车场车位引导系统

大连理工大学城市学院 李百杰 谢印庆 马淇昌 于子贺

集美大学 庄凯程

本文基于单片机设计了一种车位引导方案，可以在车辆进入车库时点亮预先铺设在地面的引导灯带，在车辆较少时引导至指定区域，在车辆较多时引导至指定车位，这样车主即可依据灯带点亮方向直接入库。本设计对于车位经常饱和的停车场有极大帮助。

一、引言

目前，停车难是令每位车主头疼的问题，尤其是在一些车辆多的大型停车场内，在众多车中寻找一个空车位绝不是件简单 的事。即便找到了车位，但当办完事，想开车离开时，又会出现不知道车位置的问题。市面上现有配合LED显示屏的车位引导方案，可以让车主知道车位的大致方向，但还是不够精确。本文提出了一种精确指向型车位引导方案，灵感来自于地铁内到站方向指示灯，可以很大程度上方便人们停车、取车。

图1 系统硬件图

二、系统工作原理及组成

系统有以下几个部分组成：车辆检测模块，引导灯光模块，射频卡读写模块以及反向引导灯光模块。硬件组成图如图1所示。

图2 引导灯光点亮示意图

（一）引导灯光模块

由LED灯光组和控制器组成。LED灯组会预先铺设在停车场行车道的中心线处，去向和来向各有一组，用以指示进入和驶出方向；灯组由红绿两色组成，用以提示驾驶员是否可以行走；灯组采用编号分组，以方便系统进行批量控制。控制器由单片机最小系统组成，用来接收中央处理模块通过GSM模块发送的指令来点亮指定灯组，完成引导灯光点亮，用以指示方向；控制器采用分区域编号，以方便批量控制。所有灯模块的控制方式为：停车场内两路口之间的直线区域内的所有同一方向的灯光模块由一个控制器控制，每个控制器控制若干个灯光组，停车场内有多个这样的控制单片机，由中央处理模块根据编号进行整体控制。灯光效果如图2所示。

（二）射频卡读写模块

本模块的功能主要是实现按时计费以及为反向寻车机提供信息，设置在停车场的入口处和反向寻车机处。用户在入口处按“停车键”后，模块会把中央处理器下发的车位信息和时间信息存储到卡上，以方便后续操作，然后用户可持卡离开；待用户回来后，通过和反向寻车机接触，可以点亮反向引导灯光，以寻找车辆位置；带用户到达出口时，工作人员可以根据时间信息进行收费等操作。（骆泽雨,杨雪,桑海伟.智能寻车和停车场车位引导系统[J].物联网技术,2017(01)）

图3 车位分配程序算法流程图

（三）车辆检测模块

该模块主要负责对车辆进行检测，当有车出现时，会产生信号，然后通过GSM模块传输至中央处理模块，也可由中央模块控制进行主动检测。该模块放置在车位的正上方、出入口的正上方、行车道上方和停车场内路口的正上方，用以检测车辆停放状态，是否有车辆进入和是否有车通过入口。其中车位上方设置两个感应器，以保证检测准确性。本设计采用HC-SR04超声波测距模块。

（四）GSM通信模块

该模块集成在本设计的各个模块里，用以实现各模块与中央模块的无线数据通信，省去布线的麻烦，使用方便。本设计采用SIM800A模块。本设计只采用其数据传输功能。

（五）中央处理模块

本模块由单片机最小系统构成，用以接收GSM模块得数据。主要实现对所有模块的控制功能和数据处理功能，可对传进的数据进行分析，传出数据进行控制。所有的算法以及运行全都与此模块有关。（丁书亚,谢印庆,石海锋.基于VHDL控制的烤面包机[J].电子世界,2018(13)）

（六）反向灯光引导模块

设置在停车场支撑柱上，用以指示用户车辆停放大致区域，可以指示区域位置。反向寻车比较容易，只需指出大致区域即可，因此反向灯光不需要大范围设置，只需按区域少量设置。该模块与反向寻车机有关，需要中央处理器根据射频卡的车辆存放数据来工作。卡内记录的是哪个区域，即点亮某个方向的指示灯。

三、软件程序运行

程序主要功能是维持硬件正常工作和数据处理，还有紧急数据处理功能。主要由以下几个部分：运行程序、车位分配程序、灯光引导程序，反向寻车程序和紧急情况程序。

（一）运行程序

此程序是其他程序的基础程序，用以保证此系统内的所有硬件的正常工作，包括灯光点亮程序、超声波测距程序、显示程序等，还包括车位分区等信息。

图4 灯光引导程序算法流程图

（二）车位分配程序

在用户进入停车场后激活，用以分配车位。程序运行原则如下：程序遵循距离（距离出口）优先、空区域优先、隔位（不相邻停车）优先、位置（无障碍物且方便停靠的车位）优先的原则。运行流程：预先引导至距离出口最近区域，隔位停满后引导至其他区域。优先区域停至50%后，对除优先区域的每一区域的车位进行检测得出空车位数量，然后把每个区域的值进行对比取最小值min，确定停车区域。继而取出空车位编号与有车车位的编号进行对比，若编号值相差1，则为邻位，自动忽略，寻找下一不相邻车位；若本区域没有不相邻车位，跳至比min小的区域寻找，直至找到；若全区域都没不相邻车位，则优先安排位置优先车位，然后运行规则按照如上所说的四原则进行选择，最后提取出车位编号X呈递中央处理模块。至此程序结束。算法流程图如图3所示。

（三）灯光引导程序

在车位分配程序结束后激活，实现自入口处至车位X的灯光点亮。运行原则如下：距离最短优先、道路顺畅优先、避开事故路线。运行流程如下：得到X的车位编号后，若该区域停车数小于80%，只开启引导至该区域灯光；若大于80%，则开启引导到位灯光。找到预先存储的若干路线，激活行车道上方检测器，对路线通畅情况进行检测。若最短路线通畅，则选择最短路线，若不通畅，选择其他路线。确定路线后进行沿途引导灯点亮。当车辆到达区域间节点后，熄灭已走过路段的引导灯。当车位上方的检测器检测到车到库时，熄灭灯光，程序结束。程序流程图如图4所示。

（四）反向寻车程序

设置于车库立柱上的引导灯与射频卡读卡器结合，外加显示屏，构成反向寻车机。当用户刷卡时，引导灯会点亮到固定区域的指示灯，简单明了。（张月霞,刘永超,王加庆,孟令望.基于Android和嵌入式的智能停车场设计[J].计算机测量与控制,2015.23(8)）

（五）紧急情况程序

当进入紧急情况时，停车场内的主干道会双向闪亮红灯，用以告知停车场内人员发生紧急情况，比如为紧急车辆清障等用途。

四、结语

随着我国科学技术和经济的发展，单一人工管理的传统停车场已经不能满足人们的需求，取而代之的是智能和人工管理甚至是全智能管理的停车场。这些新出现的停车场不仅给使用者带来极大方便，更有利于管理者进行管理，节约了时间，节省了成本。本设计基于方使用者和管理者的设计要求，为停车场管理提供了一套解决方案，希望能帮助个人帮助更多的人提高效率。（李界家,原宝龙,朱栋华,刘建顺.智能停车场技术及发展趋势[J].房材与应用,2008,2(30)）