基于Arduino的自动停车位检测系统

王华

摘要：自动停车位检测系统不仅可以找到停车场的空位，而且还准确地指出了空位在停车场中的位置。该系统使用一个Arduino来接收来自红外线距离传感器的必要信息，该传感器被放置在停车位上，用于探测汽车的存在。如果车辆出现在指定的停车位上，那么停车位上的LED灯就会变成红色;如果该车位没有出现车辆，那么该车位的LED灯将是绿色的。Arduino负责接收、处理和传输数据。在这里使用的自动化系统是对现有系统的进一步改进，显示停车场中可用的空位的数量。

关键词：Arduino 停车位检测 Dijkstra 自动

中图分类号：G71

Abstract： The automatic parking space detection system can not only find the vacant space in the parking lot， but also accurately point out the exact location of the vacant space in the parking lot. The system uses an Arduino to receive the necessary information from the infrared distance sensor， which is placed on the parking space to detect the presence of the car. If there is vehicle in the designated parking space， the LED light on the parking space will turn red. If there is no vehicle in the parking space， the LED light of the parking space will be green. Arduino receives， processes and transmits data. The automatic parking space detection system can not only find the vacant space in the parking lot， but also accurately point out the location of the vacant space in the parking lot. The system uses an Arduino to receive the necessary information from the infrared distance sensor， which is placed on the parking space to detect the presence of the car. If the vehicle appears in the designated parking space， the LED light on the parking space will turn red; If there is no vehicle in the parking space， the LED of the parking space will be green. Arduino is responsible for receiving， processing and transmitting data. The automation system used here is a further improvement of the existing system， showing the number of vacant spaces available in the parking lot.

Key Words： Arduino; Parking space detection; Dijkstra; Automatic

全球矿石燃料的浪费率是比较高的，可以通过停车系统的自动化以减少消耗。如果司机知道停车位的占用情况和可用的免费停车位的确切位置，就缩短了司机在前往空车位前必须经过所有车位的时间，就可以节省更多的燃料。这种自动停车位检测系统可以定位停车场的空位，通过减少寻找空车位所需的时间，从而更有效地管理交通，这减少了人为干预和运行成本。在本文中使用Arduino，它是一个单板微控制器，從红外线距离传感器中收集数据，并对信息进行处理，以找到停车的确切位置。空车位可以通过使用LED灯来定位，红色代表车位被占用，绿色代表空车位。Arduino接收来自传感器的信号，并在停车位上控制灯光，使其打开。该系统可用于所有停车场，减少人工管理的同时，可以高效管理日益增长的停车需求。[1]

1.实现方法

1.1停车位检测

Arduino用于硬件的各种物理组件之间的通信，通过数字或模拟方式连接到它的各个端口。Arduino板运行数据（信号），它根据算法来处理信号。而这一算法又使用了LED来显示占用情况。由于数字信号不是高就是低，因此这些信号的处理在执行过程中转换为二进制。如果车位是空的，红外线距离传感器返回一个低的数字信号;如果车位是被占用的，红外接近传感器返回一个高的数字信号。[2]

1.2在Arduino中处理数据

Arduino是根据设计的算法来处理提供给它的这些信号的。其中，如果传感器提供了一个高信号，则意味着车位已被占用，红色的LED被打开。如果传感器提供了一个低信号，则意味着车位是空的，绿色的LED被打开。

2.实施方法

2.1硬件要求

2.1.1 Arduino Uno

Arduino Uno是一块开源的微控制器板，基于Microchip ATmega328P微控制器，由Arduino.cc开发。该板配备了一组数字和模拟输入/输出（I/O）引脚，可与各种扩展板（如A/O） 和其他电路连接。该电路板有14个数字I/O引脚（6个能够进行PWM输出），6个模拟I/O引脚，并且可通过Arduino IDE（集成开发环境）进行编程。 它可以由USB电缆或外部9V电池供电，它接受的电压为7～20V之间。它类似于Arduino Nano和Leonardo，并可在Arduino网站上获得相关数据参数。

2.1.2红外距离传感器

距离传感器是一种能够检测附近物体的存在而不需要任何物理接触的传感器。距离传感器通常会发射一个电磁场或一束电磁辐射（例如红外线），并寻找电磁场或返回信号的变化。被感应的物体通常被称为距离传感器的目标。不同的距离传感器目标需要不同的传感器。例如，一个电容式距离传感器或光电式传感器可能适用于塑料目标;而电感式的距离传感器一般适用于一个金属目标。[3]

2.1.3 LED灯

用于指示停车位的占用情况。

2.2 硬件设置

红外线距离传感器、LED和Arduino电路板的设置和接线方法：距离传感器被连接到Arduino的5V输出端口和数字端口，绿色LED灯与数字端口相连，而红色LED灯则连接到模拟端口。[4]

2.3 红外线距离传感器的工作原理

红外距离传感器是用来检测物体和传感器前面的障碍物。传感器不断传输红外光，当任何物体接近时，传感器就会通过监测物体的反射光来检测它。障碍物必须是存在于距离传感器2m的范围内。

2.4 设计程序语句

1.Start

2.While（true）

for（i：sensorNumber1 to sensorNumber5）

if（sensorNumber（i） == HIGH）

greenLED（Low）;

Else

redLED（high）;

3.Stop

2.5 流程图及算法

如图1所示。

（1）检查是否有任何空停车位，如果有转到步骤2，否则转到步骤1。

（2）对每个空位计算占用率，模糊值（OFV），形状模糊值（SFV）和欧氏距离模糊值（EFV）。计算环境因素FEF的模糊权重。公式为FEF= OFV +SFV-（OFV ∗SFV）。

（3）计算最终模糊权重FFW，公式为FFW = FEF +EFV-（FEF ∗EFV），按FFW值的递减顺序排列停车位。FFW的值，应用模糊原则，因为这个值越小，停车的难度就越大，或者FFW值越小，停车位的操作性就越小。

（4）对于n个用户，其中n！=停车位的数量。按照递减的顺序为每个用户分配停车位权重。将这些作为分配的车位（AS）列出来，对照其相应的用户。

（5）剩余的空闲停车位显示为RS，它将自动在每当有新的停车位出现时更新。

（6）每个用户都可以在任何时候将AS改变为RS。一旦用户从列表中选择了一个RS，所选的RS就会成为新的AS，旧的AS则被添加到列表中。

（7）一旦一个用户的停车位被锁定，识别用户的当前入口并应用Dijkstra算法来寻找最短路径或生成路线图。

3.实验结果

在连接了电路后，并为连接的电路提供具备5V容量的电源。起初，绿色的LED保持关闭，当障碍物靠近红外距离传感器时，相应的绿色LED灯就会熄灭，红色LED灯就会亮起。而红色LED灯则为相应的传感器打开，传感器的输出数据被记录下来。 [5]

4结论与展望

4.1结论

自动停车位检测系统，正如其标题所描述的那样，这个系统的开发可以自动化地实现车位的查找，尽可能地减少人工的干预，这是目前比较有效的解决停车问题并提高停车效率的方法，缓解停车问题带来的交通压力。该系统可以自动查找停车场是否有可用车位，并通过LED灯显示可用的停车位的确切位置，使用户更清楚地了解停车位的可用性。

4.2未来展望

如前所述，这个物联网技术的应用主要目的是减少在一个城市中的燃料浪费和交通拥堵问题。因此，可以大规模实施与规模化，可以开发并使用一个安卓和iOS应用程序来增加系统的可用性。该应用程序可以给人们提供最新的数据，并通过传感器的使用获得不同区域停车位的数量。更进一步，通过增加机器视觉、导航技术，在进入停车场时自动接入区域导航模式，可以更精确地给用户提供目的地的位置，减少寻找的时间。[6]

参考文献

[1] Maher Hassan Kadhim.Arduino Smart Parking Manage System based on Ultrasonic Internet of Things （IoT） Technologies[J].International Journal of Engineering and Technology，2018，7：494-501.

[2] Ekanath，Adarsh V，Sreejith S，et al.Smart Car Parking System using Arduino UNO[J].International Journal of Computer Applications，2017，169（1）：13-18.

[3]朱家杰，常静，梁嫄惠.基于物联网的智能停车系统设计[J].黄河科技学院学报，2020（8）：23-26.

[4]沈康，王穎，丁书亚.智能停车位设计[J].电脑知识与技术，2020（21）：195-196.

[5]钱家兴.基于单片机的停车位管理系统设计[J].信息记录材料，2020（5）：84-85.

[6] 汤圳.智能停车诱导系统设计与实现[D].成都：西南交通大学，2017.

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