Android设备停车场管理系统的关键问题研究

2021-05-24李怀锋

山西建筑 2021年10期

李怀锋

(上海同济检测技术有限公司，上海 200092)

1 概述

某国际汽车码头是国内最大的汽车码头，用于停放进出口车辆，码头停车场共占地面积接近13万m2，管理车位近万个，如图1所示，因为车位众多和日常进出流量大，既有传统的作业方式效率低下且经常出错，如移车司机开错车辆、停错车位，车位和车辆的状态不能得到及时准确的更新。

Android系统是一种基于Linux内核(不包含GNU组件)的自由及开放源代码的操作系统，因其开放性、稳定性，深受开发者喜爱和使用者的认可，广泛应用于各类移动智能终端。2016年5月，Google公司宣布从Android 7.0版本起，对外开放GNSS的伪距观测值、载波观测值、多普勒观测值和载噪比等原始观测信息。

当前，随着GPS技术的广泛使用，绝大多数移动终端设备均具备GPS导航功能，标称定位精度在5 m～10 m[1,2]，空旷区域且内置专业测量型GPS定位精度可优于5 m，部分可达2 m[3-5],足以满足停车场车位管理的需要；为提升作业效率和管理水平，迫切需要一套完整的数字化、信息化解决方案，现提出基于GPS，GIS技术在搭载Android 系统智能终端研发一套停车场车位管理系统，通过GPS卫星定位技术结合停车场车位GIS数据库，供移车司机使用，可动态更新车位状态，国内诸多学者已在此技术方向有类似研究[6,7]。

2 关键问题

2.1 系统设计

搭载Android系统的智能终端内置专业测量型的GPS，因停车场场地空旷、多路径效应影响较小，观测条件良好，移动终端设备可提供实时的精确地理位置(L,B)，通过高斯投影正算将大地坐标系(L,B)计算至高斯平面直角坐标系(x1,y1)，再通过平面坐标转换至停车场车位GIS库坐标系(x2,y2)，与对应的停车场车位GIS库进行匹配，核心部分流如下：

通过移动终端设备，获取当前车辆GPS经纬度(L,B)→将手持GPS经纬度(L,B)通过高斯投影正算至高斯平面坐标(x1,y1)→通过平面直角坐标转换至停车场车位GIS库坐标系(x2,y2)→更新车位、车辆状态(是否有停车，停车车位编号)，同时上传数码照片。

其中获取智能终端的GPS大地坐标经纬度(L,B)代码如下：

通过调用Android系统Location服务中的函数getLatitude()和函数getLonggitude()方法可以分别获取位置信息中的纬度和经度，代码如下：

Bool bIsOpen=myLocationManager.isProviderEnabled(LocationManager.GPS_PROVIDER);//使用GPS定位

String provider=myLocationManager.getBestProvider(criteria,true);//获取GPS信息

Location location=myLocationManager.getLastKnownLocation(provider);//获取当前位置

B=location.getLatitude();//获取纬度

L=location.getLongitude();//获取经度

2.2 高斯投影正算

移动智能终端内置GPS实时提供的只是大地坐标系下的经纬度(L,B)，先通过高斯投影正算至WGS-84椭球，计算出高斯平面直角坐标(x1,y1)，中央子午线选在城市坐标系的原点；平面直角坐标系原点在经度L0的子午线与赤道的交点，L0所在子午线投影为坐标系x轴，赤道投影为坐标系y轴，高斯投影正算理论公式已非常成熟，在此不再列出。

2.3 平面坐标转换

经过高斯投影后的平面直角坐标(x1,y1),与在码头停车场车位成图的坐标系坐标不一致，该高斯平面直角坐标需要经过平移、旋转，计算出在码头停车场车位GIS库的平面直角坐标系下的坐标(x2,y2)，坐标转换方法见式(1)，坐标转换示意图如图2所示。

(1)

其中，x0,y0为平移参数;α为旋转角度;m为尺度参数。

选取在整个码头停车场外轮廓区域若干点进行城市连续运行参考站的网络RTK测量，同时获取在高斯平面直角坐标系和停车场车位GIS库的坐标系的平面坐标，平面定位精度：±2 cm，4个平面坐标转换参数通过不少于3个公共转换点的坐标，利用最小二乘方法进行计算得出[7-9]，理论公式很成熟，此处不再列举。

2.4 停车场数字化成图与地理信息数据库

通过采用当地城市连续运行参考站的网络RTK测量技术，将整个码头停车场各个车位角点、场地特征点等进行采集，成图坐标系为某市城市地方坐标系，之后通过cass软件制作成数字化地形图，如图3所示。

在数字化地图基础上，利用Mapinfo软件建立停车场地理信息数据库，同时分区域通过栅格化处理形成BMP位图供管理系统软件加载显示使用，如图4所示。

2.5 移动智能终端显示

管理系统软件通过移动智能终端设备加载显示GIS库制作而成的位图，分为横屏、竖屏显示，不同显示方式下与不同缩放比例下显示均为平面直角坐标的平移、缩放，同为平面直角坐标系转换问题，此处不再赘述。

3 实际应用

3.1 过程数据

汽车码头停车场一期、二期一共13万m2，为保证转换参数的准确，选取外围轮廓区域观测条件良好、均匀分布的6个公共转换点，观测标识固定可靠；通过采用城市连续运行参考站的网络RTK测量同时获取在WGS84大地坐标(L,B)和城市地方坐标系的平面坐标，计算该场地范围内的两套平面直角坐标系的坐标转换参数，其中6个公共转换点的大地坐标、高斯投影坐标、城市坐标系坐标见表1，其中WGS椭球基本参数的椭球长半轴a：6 378 137 m，椭球扁率f:1/298.257 223 563[10]，中央子午线定为121°39′XX″。