停车场VR导航定位系统建设及案例研究

陈小莉 黄林进 袁毅

摘要 为满足当前“停车难”背景下车主对停车场精准定位及导航服务的迫切需求，文章基于已普及的智能移动终端开发了一款个性化停车场室内VR导航系统，并以杭州东站为例，从需求分析、室内地图数据建设、导航系统建设、运行维护等四方面进行案例研究。研究结果表明，合理布设的停车场VR导航系统能够有效解决车主进场停车不便、出场寻车困难等问题，对城市大中型停车场的后续规划建设具有一定指导与借鉴意义。

关键词 停车场;VR导航系统;智能移动终端;杭州东站

中图分类号U491.71文献标识码 A文章编号 2096-8949（2022）13-0007-03

0 引言

社会经济的发展及机动化进程的推进，促使居民出行需求层次不断升级。城市交通为适应出行需求升级的客观趋势，逐渐从仅满足基本出行的有限交通供给转向多元、弹性的交通服务模式[1]。停车场作为城市规划和交通组织管理的重要场所，其需求量随机动化进程的推进迅速增加，因此更加强调秩序性、便捷性及体验性。然而，由于现存大型停车场库多存在场库规模巨大、内部结构复杂等特征，对停车场车位分布不熟悉的车主易产生一定的空车位难寻、线路不清晰、返程寻车难等问题，还可能出现由于目标停车位不明确，车辆在停车场内巡游找车位的现象，不仅浪费车主时间、降低停车效率，更会影响停车场附近道路的通畅程度[2]。因此，该文准确把握信息化及智能化对居民出行需求的影响，以解决车主遇到的停车不便、找车难等痛点为目标，对停车场VR导航系统进行优化建设，从而有效提高停车场库运行效率，提高城市交通服务水平。

1 系统构建

基于现已普及的智能移动终端技术，该项研究致力于实现一个停车场个性化室内导航定位系统，能提供与室外导航系统类似的目的地导航功能，以解决车主出停车不便、找车难等问题，且在导航过程中能够提供个性化的VR全景展示。

1.1 系统架构

系统主要由三部分构成，云服务器端、移动终端、蓝牙基站。如图1所示，云服务器部署了室内地图网站，终端通过移动通信网络访问云端，并以微信公众号、小程序等方式呈现室内地图;蓝牙基站以一定的时间间隔向外广播自身标记信息;手机终端接收到三个及以上的蓝牙标记信息可以结合室内地图把自身位置计算出来并体现到室内地图中[3]。

1.2 系统功能

用户可通过微信服务号、微信小程序搜索、微信小程序二维码扫描等方式打开室内定位导航系统，兼容安卓、iOS终端平台，支持不同品牌、不同型号的智能终端。系统功能丰富多样，主要包括室内导航功能和室内外地图一体化功能。

室内导航功能：系统为地下停车场提供室内高清地图、720全景显示、寻找空车位、车牌反向寻车、用户位置记录、位置发送与共享、兴趣点搜索等基本功能，并在此基础上进行智能语音交互、最优路线推荐、智能动态导航、便捷分类推荐等优化。其中，室内高清地图功能，支持室内停车场地图3D/2D无缝切换，单楼层/多楼层任意显示以及立体多楼层导航3D多楼层展示。720全景显示功能，支持导航路径上的全景展示，可通过变换手机方向来浏览全景，也支持手势拖拽浏览，以此辅助提示前行方向。寻找空车位功能，车主在进入停车场前，利用导航系统预先查看空停车位，确定目标空车位后，点击该车位，可以辅助车主导航到该停车位。车牌反向寻车功能，车主返回地下停车后，寻找自己的车时，可以在导航系统中输入自己的完整车牌号，系统自动搜寻出该车所在的停车位，并自动规划出导航路线。用户位置记录功能，车主在停好车后，点击记录按钮，系统自动记录停车的位置，回来时再根据记录的位置导航到“已记录”的自己停车的位置。位置发送与共享功能，在规模大、复杂且不熟悉的室内环境中，人找人是一件非常困难的事情，系统提供界面友好、简单易懂交互方式，支持用户通过链接发送、位置共享，使双方相互获得位置，并在行走过程中，对位置的动态显示，达到人与人之间的实时动态导航。兴趣点搜索功能，系统可实现兴趣点关键词搜索并能以该目的地为终点发起导航，同时提供历史搜索记录列表，使用户搜索更便捷。

室内外地图一体化功能：整合第三方地图软件，在室外基于卫星定位进行导航，室内基于蓝牙进行室内导航，用户可以通过按钮切换，也可以搜索室外地点，进行室外基于卫星（GPS、北斗）的导航，实现室内室外地图一体化。

1.3 系统实施

系统实施主要内容包括需求分析、系统设计、软件开发、软件测试，在设计阶段将系统分解为地图显示模块、界面UI、导航路线分析模块、蓝牙定位模块。

需求分析階段，针对地图数据是在移动终端上展示，需要保证地图数据文件量要尽量地小，使在移动网络条件欠佳的环境下，地图访问请求的时间也能在常规的忍耐范围之内。系统设计阶段，为了提高定位响应时效，在移动终端中进行定位算法运算，运算结果直接在终端地图进行显示，减少一次网络请求访问的时间。软件开发阶段，在确定地图形式和格式后，地图显示模块、导航路线分析模块可以并行开发，界面UI、蓝牙定位模块可以分别进行独立实施。软件测试阶段，在不同运行终端平台、不同网络环境下进行功能测试、系统测试和安全测试。

2 建设及运营案例

杭州东站是杭州市接驳功能最为齐全的交通枢纽，是杭州铁路枢纽的重要组成部分，同时也是中国大型铁路枢纽站之一[4]。杭州东站地下停车场分为P1、P2、P3、P4、P5、P6共六个区域，车位规模巨大、内部结构复杂，因此室内定位以及导航服务的需求也极为迫切[5]。该文将重点从需求分析、室内地图数据建设、导航系统建设、运行维护等四方面介绍杭州东站地下停车场VR室内导航系统建设及运营情况。

2.1 需求分析

围绕项目核心的正寻（快速导航至空车位）、反寻（反向导航至车辆已停车位）功能，深入开展项目需求分析。该项目的几个核心需求：一是车主开车进入地下停车场能够快速辅助导航到目标空车位;二是车主从到达层进入地下停车场能够辅助快速找回自己的车辆;三是构建出简洁、友好的室内地图模型，以供室内导航应用。6157CCEB-B82F-47F1-B3F4-FE1B16D27EA1

2.2 室内地图数据建设

主要从数学基础、数据格式、数据精度、地图数据要素定义等四方面明确主要技术指标，同时从车场CAD图纸中提取收集室内地图主要要素数据。数学基础采用的是2000国家大地坐标系（CGCS2000），坐标单位为度。数据格式是矢量数据，采用通用型的shp文件格式。数据精度要求实现平面相对位置与实际相符。地图数据要素定义包含地面、墙体、柱子、卫生间、电梯、扶梯、楼梯、停车位、出口、入口、出入口、车行路径、人行路径以及其他数据等要素。

2.3 室内地图建模

主要工作涉及平面图纸纠正、地图要素建模、地图数据勘误、720全景采集、固定规划路径采集等工作。

平面图纸纠正主要是利用地理配准工具，采集必要的对应点，将平面图纸配准到地形图合理的位置上，主要根据地形图中的地下出入口和平面图的出入口关系进行配准，在配置过程中要保持平面图纸内相对位置不变，长度和宽度同时缩小、放大。

地图要素建模时，新建面要素图层用来承载所有地图面要素，线要素层用来承载导航路径信息，点要素图层用来承载大型面要素的出入口位置。

地图数据勘误，是因为停车场随着时间年限的增加，一般会经过不同程度的改造，而平面图纸一般是初始竣工的设计图纸，这导致平面图纸会和现状不一致，因此在地图要素绘制完成后，需要对地图数据进行勘误。

720全景采集，就是采集出给人以三维立体感觉的实景360°全方位图像，全景实际上只是一种对周围景象以某种几何关系进行映射生成的平面图片，只有通过全景播放器的矫正处理才能成为三维全景，主要包括采集位置的选取、现场采集、采集后制作三个阶段。采集位置的选取时，要以室内地图要素地图为背景，通过对导航路径的分布进行分析，预先选取道路的拐点、交汇点等处，以指导现场全景采集。现场采集时，要根据规划的采集路线，到达采集点位置，在保证人身安全、设备安全的条件下，架设三脚架、全景相机进行照片采集。采集后制作，主要是对采集的照片进行检查，对部分质量不佳的照片进行必要光结构调整、对比度增强、画面重新构图处理。

固定规划路径采集时，采集人员以车主视角，从不同的停车场，步行到到达层、出发层固定的某几个强标识位置，采集出这些固定的路线，同时采集强标识在到达层、出发层的位置，以及记录到达层、出发层与6个停车场的位置关系，以便后续对地图数据的补充建模。

2.4 导航系统建设

建设一款在智能移动终端上易上手的室内导航系统，该项目采用vs2010进行地图网站的开发，小程序开发则采用腾讯提供的微信开发者工具，系统开发流程如图2所示。

该系统支持地图在线浏览、室内漫游、webVR、大数据可视化等应用;支持地图高清无损、平滑过渡，并且可以多种手势交互，支持多楼层同时显示以及跨楼层立体导航、室内poi高清展示;可辅助实现地图的立体成像以及室内外地图一体化显示，如图3、图4。

2.5 运行维护

系统建设完成后需进行日常管理和运行维护，主要包括：如停车场发生改造，需对系统数据及时更新、补充;对系统进行服务质量控制，并按需升级、拓展功能;对运行环境进行不间断监控和及时的故障处理;进行用户交互及反馈意见回应等。

3 结束语

该文研究开发了一款停车场室内VR导航定位系统，从系统架构、系统功能及系统实施三個维度对其技术方案进行详细说明，并以杭州东站地下停车场VR室内导航系统建设及运营情况为例，证明了该项研究的合理性及可实施性。研究成果可有效帮助不熟悉大型停车场车位分布的车主更易寻找空车位、反向寻车，减少或避免停车场内车道巡游现象，提高了停车场的车位利用率和停车效率，对交通枢纽周边的道路拥堵状况具有积极改善作用。

参考文献

[1]汪光焘，王婷.贯彻《交通强国建设纲要》，推进城市交通高质量发展[J].城市规划，2020（3）：31-42.

[2]陈墨峰.现代城市停车场规划与设计分析[J].建筑技术开发，2018（13）：24-25.

[3]石杰.加速“互联网+智慧停车系统”发展促进资源共享[N].广东科技报，2016-07-08（6）.

[4]蔡肇颖.杭州东站枢纽成立全国首家铁路枢纽管理服务公司[J].杭州，2017（19）：60.

[5]吴晓镭.杭州“智慧停车”的最新实践与发展愿景[J].杭州（生活品质版），2017（3）：29-31.6157CCEB-B82F-47F1-B3F4-FE1B16D27EA1