基于导航地图的停车位信息实时发布系统研究

胡璐璐 邓钟

摘  要：针对停车难问题，利用现有导航地图平台，整合停车场位置信息，设计建立覆盖全国的停车场点位图层，在图层中增加停车场空余车位信息字段，利用无线通信方式，建立停车场管理系统与导航地图平台之间的联系，通过停车场管理系统实时上传空余车位信息，用户利用导航地图查询所在位置周边停车场空余车位信息，并提供导航路线，解决用户查找空余停车位问题。通过对系统的原型实现，可以有效缓解城市停车难问题。

关键词：导航地图;停车位发布系统;NB-IoT技术

中图分类号：TP311     文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）17-0145-04

Abstract：In order to solve the problem of parking difficulty，the location information of parking lots is integrated by using the existing navigation map platform. Design and establish of parking lot location layer which covers the whole country，add parking space information field in the floor，and establish the connection between parking lot management system and navigation map platform by wireless communication way，Through parking management system to upload the information of spare parking space in real-time，and provide navigation route to solve the problem of finding the spare parking space in the vicinity of the navigation map when people querying the location of parking space. Through the prototype implementation of the system，the problem of urban parking difficulty can be alleviated effectively.

Keywords：navigation map;parking space release system;NB-IoT technology

0  引  言

据公安部统计，截至2018年底，全国汽车保有量达2.4亿辆，比2017年增加2285万辆，增长10.51%，从车辆类型看，小型载客汽车保有量达2.01亿辆，首次突破2亿辆，比2017年增加2085万辆，增长11.56%，家用小型汽车不断增长①。随着汽车保有量的不断增长，停車位数量严重不足，停车难问题日益凸显，在经济发达区域和城市热点商圈，停车问题更加突出。解决停车难问题关键是增加停车位数量，另外，通过信息化手段提高停车位的使用效率也是缓解停车难的一种有效方法。温颖（2008年）针对停车诱导信息发布屏存在的问题，提出利用无线网络技术、地理信息技术、移动终端技术实现城市移动智能停车，通过短信、呼叫中心等多种手段采集并发布大、中、小型各类停车场及车主需求等静态及动态信息，合理、高效地配制停车位信息，从而在一定程度上缓解城市交通[1]。罗强（2016年）针对目前商业区及行政服务集中区停车难的现状，研究了路边空余停车位短时预测及停车诱导信息服务系统[2]。针对这一问题，研究人员根据不同情况设计和提出了各种解决方案，贾苏元等设计了基于Android停车位的信息查询系统[3]，张辉设计与实现停车位共享系统[4]，王东兴等研究了基于WebGIS智能停车导航系统[5]，私家车位共享APP等。这些信息化系统都在一定程度上解决了停车位的利用率。然而，这些系统的实现都需要重新构建自己的系统平台，布设新的硬件设施，对分散的停车场来说需要较大的投入，不同停车场利益难以协调，很难实施。如果利用停车场已有的系统，将停车场的剩余车位信息实时传送到通用的导航信息平台，用户通过导航平台获取停车场剩余车位信息，通过导航平台直接引导到相应停车场，能有效解决用户找寻停车位难的问题，避免用户找到的停车场可能无停车位的问题。同时可以减少开发系统、硬件投入等，节约了成本。

因此，本文设计通过现有导航地图，采用NB-IoT物联网通信技术，将分散、独立的停车场空余车位信息实时发送到现有导航地图平台，用户根据现有导航地图APP，在导航地图上查找附近停车场空余车位信息，并根据停车场空余车位信息，确定合适的停车导航路线，解决用户停车难问题。

1  现有导航地图平台概况

百度、腾讯、高德地图是现在使用人数较多的导航APP，且人们日常出行导航都较依赖于这些现有知名度高的APP，用户已经比较熟悉使用起来也方便。目前，这些平台上提供了大部分停车场的位置、类型、距离、营业时间等信息，少部分停车场还提供了停车位总量、停车位剩余量、收费标准等具体信息，但是覆盖面不广阔，而且是通过第三方多个数据平台获取的一些管理机制较完善的停车场的车位相关信息，这些信息只能说是一个参考，并不一定是实时更新的数据。所以，这对于车主来说还是不能够实时清楚的了解附近停车场车位的剩余情况，只能到达目的停车场后才能知道车位的相关信息，这无疑增加了车主的时间成本和资源的消耗，也加剧了交通拥堵的状况。

针对上述存在的问题，人们也在不断地寻求解决方法，但是人们熟悉的现有导航地图平台如果能够打破停车位信息孤岛的问题，将为人们的日常出行带来极大地便利，也能够给用户带去更好的体验和服务，在很大程度上提高了停车场停车位的利用率，一定程度上解决了交通拥堵问题，而且还能够进一步提高现有导航地图的社会竞争力，是一个一举多得的便民服务、良心工程。

2  导航地图停车位发布系统设计

窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网（LPWAN）。基于蜂窝的窄带物联网成为万物互联网络的一个重要分支。

NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。NB-IoT使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式，与现有网络共存。

NB-IoT最核心的技术就是实现数据在搭建的云平台上进行传输，用户通过UDP、TCP等通信协议连接云平台，经过规定的指令实现数据上发及数据读取，上发的数据一律存储在NB-IoT云平台的数据库中。NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

2.1  基于导航地图的停车位发布系统概述

系统获取停车场车位数据信息，实时发送到现有的导航地图平台共享，提高车位利用率、减少车主找车位时间。用户打开导航地图，通过GPS定位功能定位用户位置，利用现有数据库中停车场的信息，查询停车场车位信息后，提供最短路径的算法，并引导至附近合适的停车位。这样通过现有导航地图平台查询附近停车位数量、剩余数量、位置等信息的方式，能够方便快捷地找到车主心仪的车位。

2.2  系统总体架构

停车场智能化管理日趋完善，但其剩余车位数据无法让用户实时获取。现将其服务器内剩余车位数据通过ArcGIS将停车场点位数据加载在现有导航地图图层，利用NB-IoT网络将车位信息实时发布到NB-IoT云平台的数据库中，然后通过规范的接口协议与现有导航地图预留的API接口进行数据的交换，这样用户就可以在导航地图APP实时查询到停车场车位信息。系统结构如图1所示。

（1）数据层：包括停车场属性数据、停车场空间位置、停车位属性数据等。数据层是整个系统的基础，为数据查询提供依据。现在停车场的智能化管理程度越来越强，马依婷[6]等提出的大型停车场导航系统为数据的采集提供了良好的技术支持。

（2）操作逻辑层：包括ArcGIS处理软件和NB-IoT网络服务。操作逻辑层是数据库技术支持的重要部分。利用ArcGIS技术将数据层数据加载在导航地图的点位图层中，然后NB-IoT网络通过规范的接口协议，收发传输数据到导航地图预留接口。点位图层结合如图2所示。

（3）用户层：用户使用平台，可以获取停车位实时信息，为用户提供查询、导航等服务。应用层是数据库的服务表达层，是用户直接接触操作的部分。

3  停车位信息发布系统数据库设计

根据系统设计总体架构设计，系统利用NB-IoT网络在分散的停车场与导航平台之间建立联系，实现停车场与导航平台之间的信息交流[7]。为实现停车场空余停车位信息在导航平台上的实时发布，关键是设计适合现有导航地图、用户、停车场空余车位的数据库，在不改变导航地图、用户和停车场三方原有信息库的基础上，建立关联三方关系的数据模型，形成关系表，实现用户需求。在本系统中设计三个实体：停车场实体、用户实体、导航地图实体，它们之间关系[8]，如图3所示。

图3中一个导航平台管理n个停车场，一个导航地图对应n个用户查询和预订停车场空余车位。

系统利用停车场、导航平台现有数据库系统增加关系表，实现停车场、导航地图、用户信息表如下所示。

（1）停车场信息表（Parking_Space）：用于停车场车位使用情况信息收集和管理，关系模式为（ID、空间位置、空余车位数、类型、营业时间、收费标准、总车位数、备注），对应关系如表1所示。

（2）导航地图信息表（Navigation_Map）：用于停車场位置导航管理，关系模式为（图斑ID、地址描述、停车场ID），对应关系如表2所示。

（3）用户信息表（User_Info）：主要是需要使用停车场停车位的用户，关系模式为（用户ID、用户名、停车场ID、订单号），对应关系如表3所示。

停车位信息发布系统数据量庞大，需要一个功能强大和稳定的数据库的支持，主要包括地图导航模块、停车场与停车位查询模块、后台管理模块、数据收发传输等4大功能模块。

地图导航模块主要包括路径导航、定位等功能。这部分模块现有导航地图技术都已经很成熟了。主要是存储了大量道路线、道路节点、建筑物和行车路径等。

停车场与停车位查询模块主要包含两种搜索方式：一是按关键字模糊搜索，二是按区域范围搜索（两者都应基于当前用户位置）。此模块是基于数据库内所提供的数据进行搜索查询操作，是提取数据库信息的模块。

后台管理模块是为系统管理员提供维护功能和完成停车场的部署与实时数据更新，以便配合客户端完成停车业务，是整个系统的数据来源，是数据库数据的基础。其数据库内停车场信息E-R图如图3所示。

数据收发传输模块主要利用NB-IoT网络技术，将数据存储在其云平台实现数据收发、存储功能。云平台本身是一个功能强大的数据库，可进行数据存储，存储在处理的综合平台。

数据库设计的实用原则是：在数据冗余和处理速度上找到合适的平衡点。后台管理模块采用SQL Serve数据库系统，服务器程序采用Java语言开发，通讯技术采用NB-IoT网络，实现数据收发、数据存储功能。客户端采用C#语言，实现停车场的查询管理等功能。

4  结  论

通过停车位信息化共享，可以大幅提高公共停车位利用率。由于导航地图使用广泛，通过在现有的导航地图加载停车场空余车位信息，可以使空余车位信息共享范围更广;另外，导航地图系统已经为用户广泛接受，在导航地图上添加停车场空余位置信息的搜索，避免再次开发新的APP系统，减少了用户和停车场经济支出;并且，此功能为用户提供了更好的服务，能够增强地图APP在市场上的竞争力。本系统设计在技术实现上应该不存在问题，在实现过程中需要导航地图企业和停车场管理部门的支持，才能达到设计目标。

参考文献：

[1] 温颖.城市移动智能停车系统策划方案 [J].计算机系统应用，2008（6）：77-80+87.

[2] 罗强.路边空余停车位短时预测及停车诱导信息服务系统研究 [D].赣州：江西理工大学，2016.

[3] 贾苏元，罗魏魏，王钰，等.基于Android停车位信息查询系统的设计 [J].计算机与数字工程，2017，45（8）：1682-1686.

[4] 张辉.停车位共享系统的设计与实现 [J].中国战略新兴产业，2017（8）：117-120.

[5] 王东兴，朱翊.基于WebGIS的智能停车导航系统 [J].城市勘测，2017（2）：61-65.

[6] 马依婷，贾小林，李春燕，等.基于RFDI的大型停车场泊车导航系统的设计 [J].物联网技术，2018，8（6）：65-67+71.

[7] 梁振奇，陈文钊，张雨晨，等.基于NB-IoT技术和地磁传感器的路边停车检测系统 [J].科技与创新，2018（12）：7-9.

[8] 熊鹏.基于Web的高压电缆综合监测分析系统设计与实现 [D].武汉：华中科技大学，2019.

作者简介：胡璐璐（1998-），女，汉族，福建长汀人，本科在读，研究方向：导航工程。